GLONASS测量误差及其影响 GLONASS课件

测量误差及其影响GLONASS本演示文稿旨在全面探讨（全球卫星导航系统）的测量误差及GLONASS其对定位精度的影响我们将深入研究系统的各个组成部分，GLONASS详细分析各种误差来源，并探讨提高测量精度的策略通过本GLONASS演示，您将对的性能有更深刻的了解，并掌握优化其应用的方GLONASS法系统概述GLONASS系统起源系统特点系统应用是俄罗斯的全球卫星导航系的主要特点是使用频分多址广泛应用于测绘、导航、授GLONASS GLONASS GLONASS统，与美国的、欧洲的伽利略和（）技术，每颗卫星都有不同的时、交通管理、农业、地质勘探等领GPS FDMA中国的北斗并列为全球四大卫星导航频率这与的时分多址（）域随着技术的不断发展，GPS CDMAGLONASS系统它的开发始于苏联时期，旨在技术不同在俄罗斯及周边的应用范围日益扩大，为各行各业带GLONASS为军事和民用用户提供精确的定位和地区的定位精度较高来了便利导航服务系统组成GLONASS空间部分地面控制部分的空间部分由颗卫地面控制部分由一系列地面GLONASS24星组成，这些卫星分布在三站组成，这些地面站负责监个轨道平面上，每个轨道平测卫星的运行状态，并对卫面有颗卫星这种卫星分布星进行控制和维护地面站8可以保证在全球范围内提供还负责计算卫星的轨道参数可靠的定位服务和钟差用户设备部分用户设备部分包括各种接收机，这些接收机可以接收卫星GLONASS信号，并进行定位和导航接收机的性能直接影响定位精度卫星轨道GLONASS轨道高度1GLONASS卫星的轨道高度约为19100公里，轨道倾角约为

64.8度这种轨道设计可以保证在高纬度地区有更好的卫星可视性轨道周期2GLONASS卫星的轨道周期约为11小时15分钟由于轨道周期较短，GLONASS卫星的轨道变化相对较快，需要更频繁地进行轨道更新轨道维护3为了保持卫星的正常运行，地面控制中心需要定期对卫星进行轨道维护，包括轨道调整和姿态控制轨道维护的精度直接影响定位精度卫星原子钟GLONASS原子钟类型卫星主要使用铯原子钟和铷原子钟这些原子钟具GLONASS有非常高的精度，可以保证卫星信号的频率稳定性和时间精度钟差影响卫星原子钟的钟差是影响定位精度的重要因素即使是微小的钟差也会导致较大的定位误差因此，需要对卫星原子钟进行精确的校准和监测钟差校准地面控制中心通过监测卫星信号，可以精确计算出卫星原子钟的钟差，并将其发送给用户接收机，以便进行钟差改正，提高定位精度系统误差源GLONASS卫星钟差卫星轨道大气延迟卫星原子钟的钟差是卫星轨道误差是影响电离层和对流层对卫影响定位精度的重要定位精度的另一个重星信号产生延迟，影因素需要对卫星原要因素需要对卫星响定位精度需要对子钟进行精确的校准轨道进行精确的测量电离层和对流层延迟和监测和计算进行建模和改正卫星钟差误差误差来源误差影响12卫星钟差误差主要来源于卫星钟差误差会直接影响卫星原子钟的漂移和不稳伪距测量精度，从而影响定原子钟的性能会随着定位精度即使是几纳秒时间的推移而发生变化，的钟差也会导致几米的定导致钟差误差位误差改正方法3可以通过地面控制中心对卫星原子钟进行精确的校准和监测，并将钟差信息发送给用户接收机，以便进行钟差改正还可以使用差分技术来消除钟差误差GLONASS卫星轨道误差误差来源误差影响改正方法卫星轨道误差主要来源于地面站的测卫星轨道误差会直接影响卫星的位置可以通过提高地面站的测量精度、改量误差、卫星的姿态控制误差以及地计算精度，从而影响定位精度轨道进卫星的姿态控制系统以及改进地球球引力场的模型误差这些误差会导误差越大，定位误差也越大引力场模型来减小卫星轨道误差还致卫星轨道参数的计算不准确可以使用精密星历来提高轨道精度电离层延迟误差电离层特性误差影响改正方法电离层是地球大气层中的一个电离区电离层延迟误差会直接影响伪距测量可以通过使用双频接收机来消除电离域，它对无线电信号产生延迟电离精度，从而影响定位精度电离层延层延迟误差双频接收机可以同时接层延迟的大小取决于信号的频率、电迟误差是定位误差的主要来收两个不同频率的卫星信号，利用两GLONASS离层的密度和信号的传播路径源之一个信号的延迟差来计算电离层延迟，并进行改正还可以使用电离层模型来进行改正对流层延迟误差对流层特性1对流层是地球大气层中的一个低层区域，它也对无线电信号产生延迟对流层延迟的大小取决于信号的传播路径、温度、湿度和气压误差影响2对流层延迟误差也会影响伪距测量精度，从而影响定位精度对流层延迟误差通常比电离层延迟误差小，但仍然需要进行改正改正方法3可以使用对流层模型来进行改正常用的对流层模型包括Saastamoinen模型和Hopfield模型还可以使用气象数据来进行改正此外，还可以使用差分GLONASS技术来消除对流层延迟误差多径效应误差多径效应误差影响消除策略多径效应是指卫星信号经过多个路径到多径效应误差会影响伪距测量精度，从可以通过使用抗多径天线、改进接收机达接收机，这些路径的长度不同，导致而影响定位精度多径效应误差在城市的信号处理算法以及选择合适的测量环信号的到达时间不同，从而产生误差和山区等复杂环境中比较严重境来减小多径效应误差还可以使用多径效应模型来进行改正接收机测量误差天线误差信号处理误差噪声误差接收机天线的相位中接收机内部的信号处接收机内部的电子噪心偏差和天线增益变理算法也会引入测量声和外界的干扰信号化会引入测量误差误差需要改进信号会引入测量误差需需要对天线进行精确处理算法，提高测量要降低接收机的噪声的校准精度水平，提高信噪比系统总误差GLONASS误差叠加误差分析12系统的总误差是各需要对各种误差源进行详GLONASS种误差源的叠加结果各细的分析，了解它们的特种误差源之间可能存在相性和影响，才能有效地减关性，因此不能简单地将小总误差，提高定位精度它们线性叠加误差控制3可以通过综合运用各种误差改正技术，有效地控制系统GLONASS的总误差，提高定位精度例如，可以使用差分技术、GLONASS精密星历和电离层模型等系统定位精度GLONASS定位精度指标精度范围精度提升系统的定位精度通常用水平系统的定位精度受到多种因可以通过使用差分技术、精GLONASS GLONASS GLONASS精度和高程精度来衡量水平精度是素的影响，通常在几米到几十米之间密星历和电离层模型等来提高指在水平方向上的定位误差，高程精在良好的卫星可视条件下，可以达系统的定位精度还可以使GLONASS度是指在高程方向上的定位误差到更高的定位精度用与其他卫星导航系统的组GLONASS合定位技术，进一步提高定位精度影响精度的因素GLONASS卫星数量几何因子卫星可视数量越多，定位精几何因子（DOP Dilutionof度越高当卫星可视数量不）是指卫星几何分布Precision足时，定位精度会显著下降对定位精度的影响值越DOP在高纬度地区，的小，定位精度越高良好的GLONASS卫星可视数量通常比多卫星几何分布可以提高定位GPS精度测量误差测量误差包括卫星钟差误差、卫星轨道误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差和多径效应误差等减小测量误差可以提高定位精度卫星可视数量卫星分布1GLONASS卫星的分布可以保证在全球范围内提供可靠的定位服务在高纬度地区，GLONASS的卫星可视数量通常比GPS多遮挡影响2建筑物、树木和地形等会对卫星信号产生遮挡，导致卫星可视数量减少，从而影响定位精度在城市和山区等复杂环境提高策略3中，遮挡问题比较严重可以通过选择合适的测量位置、使用抗遮挡天线以及结合其他卫星导航系统来提高卫星可视数量，从而提高定位精度几何因子DOP定义DOP几何因子是指卫星几何分布对定位精度的影响DOP DOP值越小，定位精度越高常用的值包括（水平DOP HDOP）、（垂直）和（位置）DOP VDOP DOP PDOP DOP影响DOP良好的卫星几何分布可以减小值，提高定位精度DOP不良的卫星几何分布会导致值增大，降低定位精度DOP优化策略可以通过选择合适的测量时间、使用多系统组合定位以及优化卫星轨道来减小值，提高定位精度DOP测量残差误差残差定义滤波方法算法改进测量残差是指测量值可以使用卡尔曼滤波可以通过改进测量算与理论值之间的差值等方法来减小测量残法来减小测量残差误测量残差误差是影差误差卡尔曼滤波差例如，可以使用响定位精度的重要因是一种常用的数据融最小二乘法等方法来素合算法，可以有效地估计未知参数，提高融合多个测量值，提测量精度高测量精度高程仰角截止角截止角定义角度选择12高程仰角截止角是指接收选择合适的高程仰角截止机能够接收到的卫星信号角可以提高定位精度通的最小仰角设置高程仰常情况下，高程仰角截止角截止角可以减小多径效角设置为度10-15应误差和电离层延迟误差影响分析3高程仰角截止角设置过小会导致接收机接收到更多的多径信号和电离层延迟信号，从而降低定位精度高程仰角截止角设置过大会导致卫星可视数量减少，也会降低定位精度精度测试案例GLONASS测试目的测试方法测试环境通过实际测试，评估系统的可以采用静态测试和动态测试两种方可以选择不同的测试环境，例如开阔GLONASS定位精度，并分析影响定位精度的因法静态测试是指接收机固定不动，地、城市和山区等，评估系GLONASS素测试结果可以为系统的进行长时间的测量动态测试是指接统在不同环境下的定位精度GLONASS改进提供参考收机在运动状态下进行测量静态精度测试结果水平精度高程精度在静态测试中，系统在静态测试中，系统GLONASS GLONASS的水平精度通常可以达到几的高程精度通常比水平精度米到十几米在良好的卫星差高程精度受到多种因素可视条件下，可以达到更高的影响，例如卫星几何分布的水平精度和大气延迟等影响因素影响静态精度的主要因素包括卫星可视数量、几何因子和测量DOP误差等可以通过优化这些因素来提高静态精度动态精度测试结果水平精度1在动态测试中，GLONASS系统的水平精度通常比静态测试差动态测试中，接收机在运动状态下进行测量，受到运动状态的影响高程精度2在动态测试中，GLONASS系统的高程精度通常也比静态测试差高程精度受到多种因素的影响，例如卫星几何分布和大气延迟等影响因素3影响动态精度的主要因素包括卫星可视数量、几何因子DOP、测量误差和运动状态等可以通过优化这些因素来提高动态精度实际应用测试结果工程测量导航应用其他应用在工程测量中，系统可以用于控在导航应用中，系统可以用于车在其他应用中，系统可以用于时GLONASS GLONASS GLONASS制测量、地形测量和施工放样等辆导航、船舶导航和航空导航等间同步、农业遥感和气象预报等系统的定位精度可以满足大部分系统的定位精度可以满足大部分系统的定位精度可以满足大部分GLONASS GLONASS GLONASS工程测量的要求导航应用的要求其他应用的要求在工程测量中的应用GLONASS控制测量地形测量施工放样可用于建立高精度控制网，为可用于快速获取地形数据，生可用于精确放样建筑物、道路GLONASS GLONASS GLONASS后续测量提供基准成数字高程模型（）等工程结构DEM土地测绘应用地籍测量土地利用调查农田测量123可以用于确定土地的边可以用于获取土地利用可以用于测量农田的面GLONASS GLONASS GLONASS界和面积，为地籍管理提供依类型的信息，为土地利用规划积和形状，为精准农业提供数据利用高精度测量，确保土提供参考结合遥感技术，实据支持通过精确测量，优化地信息的准确性现快速土地利用调查农田管理航海测量应用海道测量港口测量船舶定位可以用于测量水深和海底地可以用于测量港口的水域和可以为船舶提供精确的定位GLONASS GLONASSGLONASS形，为航海安全提供保障通过精确陆域，为港口建设和管理提供依据信息，确保船舶安全航行结合其他测量，确保航道畅通利用高精度测量，优化港口布局导航设备，提高船舶定位的可靠性工程施工放样应用建筑物放样道路放样可以用于精确放样建可以用于精确放样道GLONASSGLONASS筑物的位置和标高，确保建路的中心线和边线，确保道筑物按照设计要求建造利路按照设计要求建造通过用高精度放样，提高施工效精确放样，保证道路质量率桥梁放样可以用于精确放样桥梁的桥墩和桥面，确保桥梁按照设计GLONASS要求建造利用高精度放样，保障桥梁安全地质灾害监测应用滑坡监测1可以用于监测滑坡的位移和变形，为滑坡预警提供GLONASS依据通过实时监测，及时发现滑坡隐患泥石流监测2可以用于监测泥石流的运动轨迹和速度，为泥石流GLONASS预警提供依据利用高精度监测，减少泥石流灾害损失地面沉降监测3可以用于监测地面沉降的位移和速率，为地面沉降GLONASS预警提供依据通过长期监测，掌握地面沉降规律在其他领域的应用GLONASS交通管理可以用于车辆定位和监控，提高交通管理效率GLONASS通过实时监控，优化交通流量精准农业可以用于农田管理和作物监测，提高农业生产GLONASS效率利用精准定位，优化农田管理措施资源勘探可以用于资源勘探和环境监测，为资源开发和GLONASS环境保护提供依据通过高精度定位，提高资源勘探效率时间同步应用通信系统金融系统电力系统可以为通信可以为金融可以为电力GLONASSGLONASSGLONASS系统提供精确的时间系统提供精确的时间系统提供精确的时间基准，确保通信系统基准，确保金融交易基准，确保电力系统的同步运行通过精的准确性和安全性的安全稳定运行通确授时，提高通信质利用精确授时，防止过精确授时，提高电量金融诈骗力系统运行效率农业遥感应用作物监测土壤湿度监测12可以辅助农业遥感可以辅助农业遥感GLONASSGLONASS技术，监测作物生长状况技术，监测土壤湿度，为，评估作物产量通过精灌溉管理提供依据利用确测量，优化作物管理措高精度定位，提高灌溉效施率病虫害监测3可以辅助农业遥感技术，监测病虫害发生情况，为防治GLONASS提供依据通过精确测量，减少病虫害损失气象预报应用大气探测电离层监测降水监测可以辅助大气探测技术，获可以用于监测电离层变化，可以辅助降水监测技术，获GLONASSGLONASSGLONASS取大气温度、湿度和气压等信息通为空间天气预报提供依据利用高精取降水强度和范围等信息通过精确过精确测量，提高气象预报精度度定位，预测电离层扰动测量，提高降水预报精度宇航遥感应用卫星定轨姿态确定数据校正可以用于精确确定卫星的可以用于精确确定卫星的可以用于校正卫星遥感数GLONASSGLONASSGLONASS轨道，为卫星遥感提供保障利姿态，为卫星遥感提供保障通据，提高遥感数据的精度利用用高精度定轨，提高遥感图像质过精确姿态控制，提高遥感图像高精度定位，减少遥感数据误差量的几何精度测量精度提高策略GLONASS误差建模1建立精确的误差模型，可以有效地减小测量误差，提高定位精度常用的误差模型包括电离层模型、对流层模型和多径效应模型等数据融合2将与其他卫星导航系统的数据进行融合，可以提高GLONASS定位精度和可靠性常用的数据融合方法包括卡尔曼滤波和最小二乘法等算法优化3优化测量算法，可以提高测量精度和效率常用的测量算法包括最小二乘法和卡尔曼滤波等卫星可视数量提高策略多系统组合结合、北斗等其他卫星导航系统，可以增加卫星可视数GPS量，提高定位精度和可靠性多系统组合是提高定位精度的重要手段抗遮挡天线使用抗遮挡天线，可以减小建筑物、树木和地形等对卫星信号的遮挡，提高卫星可视数量抗遮挡天线可以有效地提高定位精度合理选址选择开阔的测量位置，可以减少卫星信号的遮挡，提高卫星可视数量合理的测量位置是提高定位精度的重要保证几何因子优化策略DOP卫星选择算法优化多系统组合选择几何分布良好的优化值计算算法结合、北斗等其DOP GPS卫星组合，可以减小，可以提高值的他卫星导航系统，可DOP值，提高定位精精度常用的值以优化卫星几何分布DOPDOP度合理的卫星选择计算算法包括最小二，减小值多系DOP是优化值的关键乘法和卡尔曼滤波等统组合是优化值DOPDOP的有效手段测量残差误差改正策略滤波算法粗差剔除12使用卡尔曼滤波等滤波算剔除粗差，可以有效地减法，可以有效地减小测量小测量残差误差，提高定残差误差，提高定位精度位精度常用的粗差剔除卡尔曼滤波是一种常用方法包括准则和拉依达3σ的数据融合算法准则等数据平滑3使用数据平滑算法，可以减小测量残差误差，提高定位精度常用的数据平滑算法包括滑动平均法和指数平滑法等电离层延迟影响消除策略双频接收机电离层模型差分技术使用双频接收机，可以消除大部分电使用电离层模型，可以对电离层延迟使用差分技术，可以消除电GLONASS离层延迟误差，提高定位精度双频进行改正，提高定位精度常用的电离层延迟误差，提高定位精度差分接收机是消除电离层延迟误差的有效离层模型包括模型和技术是一种常用的高精度定Klobuchar NeQuickGLONASS手段模型等位技术对流层延迟影响消除策略对流层模型气象数据使用对流层模型，可以对对使用气象数据，可以对对流流层延迟进行改正，提高定层延迟进行改正，提高定位位精度常用的对流层模型精度气象数据包括温度、包括模型和湿度和气压等Saastamoinen模型等Hopfield差分技术使用差分技术，可以消除对流层延迟误差，提高定位精度GLONASS差分技术是一种常用的高精度定位技术GLONASS多径效应影响消除策略抗多径天线1使用抗多径天线，可以减小多径效应的影响，提高定位精度抗多径天线可以有效地抑制多径信号信号处理算法2改进信号处理算法，可以减小多径效应的影响，提高定位精度常用的信号处理算法包括窄带相关法和码跟踪环等环境选择3选择开阔的测量环境，可以减少多径效应的影响，提高定位精度复杂的测量环境会导致严重的多径效应综合增强策略多系统融合结合、、北斗和伽利略等多个卫星导航系统，可GLONASS GPS以显著提高定位精度和可靠性多系统融合是未来的发展趋势地基增强结合地基增强系统，可以提供更高精度的定位服务地基增强系统包括差分和连续运行参考站系统（）等GPS CORS空基增强结合空基增强系统，可以提供更广覆盖范围的定位服务空基增强系统包括广域增强系统（）和欧洲地球同步导航WAAS增强服务（）等EGNOS结论作为全球卫星导航系统，在各个领域发挥着重要作用虽然存GLONASS在各种误差源，但通过综合运用各种误差改正技术和增强策略，可以有效地提高的测量精度随着技术的不断发展，的性能GLONASSGLONASS将不断提升，应用范围将日益扩大，为人类社会带来更大的福祉我们期待在未来发挥更加重要的作用GLONASS。