略论几种常见引起GNSS测量出现误差的因素

钟梓敏

摘 要：在GNSS体系用户数目日趋变大的大背景下，该体系被更多的人利用，体系在检测方面的偏差同样日渐被更多使用者给予了更多的重视，怎样减少体系在检测方面的偏差就是GNSS研究开发在未来的工作关键点。本次研究利用出现次数较多的几类造成GNSS检测存在偏差的原因完成研究，同时有针对性的研究出解决办法来提高GNSS检测作业的精确程度。

关键词：GNSS测量误差 GNSS精度控制 误差分析与解决

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（a）-0057-02

1 GNSS定义的解释

GNSS完整的名字是全球导航卫星系统，该系统即含有全部的卫星导航体系，像美国的GPS体系、我国的北斗卫星导航体系和欧洲的伽利略等一系列的系统，并且也含有有关的强化体系，像美国的大范圍强化体系WAAS、日本的多用途输送卫星强化体系MSAS，还有欧洲静地导航重叠体系EGNOS等一系列强化体系。整个GNSS在前文所说的各项系统的基础上，仍然有后期建立的别的卫星导航体系和相关强化体系。GNSS的作业原理和已存的GPS体系的区别并没有多大，该系统也是利用地面的相关设备完成在数颗卫星之间数据的随时获取作业，随时捕获多颗卫星于自身轨道的方位和地上设施的真实差距，同时利用三维坐标把这类信息完成转变，最后精确地计算出该设施的具体三围坐标，同时于时速方面同样非常精确。

2 对GNSS计量发挥作用的要素

GNSS定位误差主要有7种：轨道误差、卫星钟差、电离层误差、对流层误差、多路径误差、接收机钟差和接收机噪声。其中，电离层误差对GNSS定位的影响最大，由此引起的测距误差最大有150m，其次是多路径误差和对流层误差，如图1所示，下面只选择其中三个因素进行分析。

2.1 轨道条件

地球表面的设施在获取源于不确定的一颗卫星数据时必须通过有关单位发布的星历去定下这个卫星于自身轨道的精确方位，进一步完成在该部分卫星随时观察和数据的捕获。因为星历相同卫星路线间有非常紧密的联系，所以这些方面出现的偏差也叫星历偏差。导致星历偏差的原因不少，像地面掌控设施对卫星星历完成测量作业过程中必须在卫星追踪方面做好工作，同时把信息完成汇总，只是事实来看，在追踪监察过程中以及将由于摄动力在卫星自身发挥的作用导致偏差的出现，最后完成汇总的信息缺少部分信息，导致计量存在偏差，同时因为地球表面的掌控机构在信息的监测作业时同样将存在偏差，这一情况造成部分偏差数据输入进卫星里进一步输入到使用者的终端里最后造成了计量的偏差。事实上因为源于卫星给出的数据的精确度不能达到标准，所以其精确方位同样不容易完成精准度的掌控。

2.2 传输方面

因为GNSS体系于完成其卫星数据的输送以及捕获是必须得经过电离层和对流层，同时极易被别的阻碍体完成反射现象，所以在该体系的数据输送时是存在很多阻碍的。电离层和对流层均可以在该体系的数据输送方面导致延迟效果，但是电离层和对流层发挥作用的原理不一样。于卫星数据经过电离层输送到使用者终端过程中，必须照顾到该体系地面终端捕获信息的角度方面，若是捕获数据的角度是垂直方向，若是日间就将会导致偏差增加到10～15的范围，若是晚上就将会一定程度上将偏差缩3～5m；如果捕获数据的设备是低仰视角，该体系的数据便会比垂直方向的数据大很多，日间是50m晚上则为10m，若是在不正常的期间，那么延迟偏差值会更大。当卫星数据经过对流层到达设备终端时，因为对流层存在的杂物对比而言更多，该体系的数据不能达到在真空环境中的输送速度，其输送的速度同样会由于折射一定程度上变慢。

2.3 地面系统方面

通常情况下，地面体系原因的关键缺陷有以下情况，比如观察不够正确、天线位置发生移动等状况。由于观察不够正确造成的偏差通常是因为观测工作者本身其实没有和该职业标准相对应的技能以及观察设施自身的精确程度达不到标准从而导致的后果。该体系没有办法让检测的信息方面更为精确，导致信息中存在特别突出的偏差时也无法观察出来，同时设施由于自身的缺陷而造成的观察偏差也不能完成第一时间的察觉。从客观上来说，由于设施的缺陷进一步造成的偏差不可以使其后果让工作人员承担，但是观察工作者同样必须完成地面设施的检修方面作业，完成设备的校正避免偏差的出现。避免设施的天线位置发生移动，因为天线的关键位置发生了变动会进一步造成天线不能和原有的中心完成叠加作业，最后造成天线所捕获的数据出现强弱不一的现象，进一步造成了误差。

3 提高GNSS测量精准性的方案

3.1 提升卫星星历精准程度

因为在GNSS体系中卫星的路线部分选择是区域追踪手段，若是追踪机构的三维坐标存在偏差就可能在卫星路线的测算方面导致很大的影响，如果想把卫星的轨道精确地测算在两米之内，就不得不保证追踪机构自身的坐标偏差不能在20dm以外，同时该项规定同样是国家在区域定轨领域的标准。利用已有的追踪机构完成高精度的位置确定，同时完成在高空卫星路线上的优化，进一步让轨道卫星在星历部分的数据的精确度更高，客户端捕获到的数据也将更加精确。

3.2 提升数据输送的精度

数据在电离层和对流层部分遭到的延迟作用方面选择双频接收设备去减弱该作用，或者，按照数据在二者里遭到的作用进行研究，按照二者发挥作用的特性做出对应的设备，同时完成校正作业，让其保证本身数据的精准程度。观察部分同样能够选择同步测算手段，获取更为精确的地理信息，由此让获取的信息精准程度进一步提高，从而确保终端所得到的数据更加精准。

3.3 地面设施

通常情况下，地球表面的信息获取设施里仅存在标准的光压设备或多项类光压设备，可以在阳光方面完成光压校正的设备均能够达到高精度的规定，效果很好地降低了源于地球表面的观察偏差。在获取信息的设施里面的接收机钟就必须把钟差的数据完成计算，同时选择观察数据计算差的手段完成该设备载波相位的位置确定作业。在天线的地点和天线的中间地点存在误差时，想要避免由于该类状况而产生的测算位置不够精确，就不得不在初期阶段完成天线设计的过程中就用北确定为天线盘的标准方位，同时用求差的手段在天线对应的位置确定数据完成校正，去降低由于中心位置发生变化而出现的偏差。

4 结语

事实上，在GNSS测算方面发挥关键作用的是轨道卫星，地面设施和空间数据的输送等要素，所以在精确度领域的提高作业同样是以其为基础进行。不仅如此，未来的科技会更加发展迅速，在设施和数据的输送方面的手段会更加优秀，测算的偏差同样会因为科技的发展而减少。

参考文献

[1] 柯江晨，李芹.GNSS高程测量误差分析[J].建材与装饰，2017（30）：246-247.

[2] 杨福荣.探析GNSS测量的误差及精度控制[J].世界有色金属，2017（1）：99-100.

[3] 余加勇.基于GNSS和RTS技术的桥梁结构动态变形监测研究[D].湖南大学，2015.