论GPS测量的误差及精度控制分析

李玉标

湖北非金属地质公司，湖北武汉 430030

全球定位系统拥有定位高、自动化、效率高等特点，在各个行业中得到了广泛应用，在现代是一种重要的测量手段，在应用中获得了良好的效果，但是其中也会存在一些误差，为了解决这些误差，首先要做的就是了解这些误差出现的原因，并加以措施进行控制与改良，来确保全球定位系统能够满足测量所需要的要求。

1 GPS测量产生误差的原因

（1） 卫星时钟的钟差。GPS在进行测量的过程中，需要计算信号由卫星传播到接收设备之间的距离，而这个距离是根据信号传播的时间乘以速度来计算的，但是时钟都是存在一定误差的，即使用高精度的原子钟，也不能做到同步，这个误差在实际就会反应到实际距离上，卫星与接收机时间相差1s，反应的实际距离就是3000m，经过改正后得到了很大的提升，能够将误差控制在6m之内，影响的结果也不是很大。

（2） 卫星星历的误差。根据卫星星历确定的卫星空间位置与卫星的实际位置是不可能完全相同的，两者之间必然存在误差，卫星在运动过程中会受到多种影响，这些影响在监控站很难确定，所以，卫星轨道不准确时人们根本就不知道，也就不会做出相应的变化，就会使得人们根据卫星星历计算出的数据不准确，使得卫星提供出来的数据与实际的数据之间存在误差。

（3） 信号传播产生的误差。信号传播产生的误差可以分为三点，分别是电离层产生的误差、多路途经产生的误差、对流层产生的误差。电离层会对卫星信号的传播途径产生一定的变化，会使得信号传播出现延误等情况，这种变化会对实际情况产生一定的影响；多路径产生的影响是测量误差中非常严重的误差，接受设备在实际应用中，不会只接收来自卫星的直接信号，接收的信号之中还包括周边的一些信号，这些信号进行叠加就会使得原信号产生变化，使得测量存在较大的误差，一般误差控制在15m之内，这种信号出现的几率并不大，但是它的产生与监测站周边的环境存在一定的联系，水域、信号塔、雷达站等都有可能，并且有不同的表现形式；对流层会使得全球定位系统的卫星信号发生折射改变传播路径，使它传播延迟，产生误差。

（4） 接收设备产生的误差。接收设备产生的误差主要包括时钟误差、位置误差等，这些误差通常都是由于工作原因造成的，这些误差会对实际情况造成一定的误差，使得测量的结果出现误差；但是在实际生活中，通过对设备的检查、测量，确保整个流程符合标准，这些误差就可以避免；接收机钟差会对测量的结果产生影响，接收信号的频率、方位以及高度的不同，都会使得距离产生误差。

2 解决GPS精度误差的对策

（1） 模型改正法。GPS测量出现误差时，可以利用模型改正法来提升精度，这样就可以消除由电离层、多路径传播等引起的误差，经过模型改正后，精度可以确定在误差1m之内，但是经过参数的加入后，精度可以确保在10～20cm，模型改正能够解决精度问题。

（2） 选择合适的监控站。监控站除了要满足全球定位系统的基本观测条件之外，还应该要满足电磁波能够从监控站出发，通过各种方式到达移动站，一般的监控站周围没有能够反射信号的东西，水域、信号塔、雷达站等都不应该有，这些会使得信号不准确，远离这些地方会消除多路径带来的影响。

（3） 消除卫星带来的误差。不断改进定轨技术和摄动力模型可以有效地解决星历误差，除此之外，相对定位作业模式也可以消除星历误差，采用同步观测的方法，利用模型和数据处理方法来进行修正，能够解决卫星时钟误差。

（4） 消除接收设备带来的误差。对接收机进行检查，测量的精度水平、测量的数据质量、内部的安装水平等，只有全部符合检验项目的设备才投入到测量作业中，在测量之前还要对接收设备的性能以及精度标准进行充分的了解，只有这样才会消除接收设备带来的误差。

（5） 消除周跳带来的误差。要想消除周跳带来的误差，就先要对接收机以及周边的环境进行检查，对于一些潜在的因素，要把它们排除掉，要尽量避免周跳的出现，但是在实际的测量数据中如果出现周跳，那么就必须要对周跳进行探测以及修复，这样才会能够保证测量的数据准确。

（6） 加强接收机的检测。利用先进的仪器对精确度的提升有很大的影响，在使用全球定位系统的测量仪器时，应该先要熟悉各种机械的操作，并对各种机械做一个测量前的小检查，使仪器保持良好的性能，并且能够正常的工作。接收机的硬件已经朝着集成化的方向发展，新的接收机可以根据用户的需求设计相对应的模式，在数据库应用方面，已经朝着智能化方向发展，由于用途的不同，用户接收机的改进出现了多种变化趋势，这些发展使得全球定位系统能够更加方便以及更加准确，但是，这些都基于工作人员对仪器的熟悉程度以及准确的操作，这样可以减少操作的误差，能够解决接收机检测带来的误差。

3 结语

近几十年来的科学技术已经取得了巨大的发展，例如，GPS技术，全球定位系统的产生对于人们以及世界都是一项巨大的研究成果，全球定位系统是由美国专家研究出来的，给世界人民带来了巨大的影响，全球定位系统由原来的不准确、不广泛逐渐变得准确、广泛、大众化。尤其是近几年来，我国也加大了对全球定位系统的应用，并且取得了很好的效果，但是全球定位系统也存在一定的误差，本文给出了六点来解决精度误差，有针对性的消除误差，来提高全球定位系统技术，只有发现误差，及时改正，才能取得成绩，才能在这个发展迅速的时代占据一席之地，才能使GPS系统可持续稳定的发展。

[1] 王友，冯胜涛，刘垚.试论GPS测量的误差源及精度控制[J].科技传播，2016（11） ：197，199.

[2] 陈慧建.高速铁路控制测量中的几个问题探讨分析[D]. 东华理工大学，2015.

[3] 李作开.GPS测量的误差及精度控制[J].电子制作，2013（6） ：59-60.