GPS导航定位中的误差分析与修正

摘要

全球卫星定位系统(GPS)能全天候全天时提供高精度的位置、速度和时间信息,在军事和民用上显现出越来越重要的用途,其应用前景远远超出人们的想象。尽管GPS已成为高精度的导航定位系统,但它仍存在一些重大误差源。只有深刻理解这些误差,才能了解GPS的局限性,才能削弱这些误差的影响。本文围绕GPS导航定位中的误差,系统地分析了GPS导航定位中误差的产生原理及其修正方法,例如电离层延迟误差修正、对流层折射误差修正、多径效应修正、相对论效应修正、接收机天线相位中心偏差修正。通过误差修正可以提高导航定位的精度。电离层是GPS导航定位的主要误差源。本文对电离层的物理概况作了归纳,并就GPS信号在电离层的传播及电离层对其的影响进行了探讨,总结了几种电离层延迟改正模型,集中讨论了克罗布歇模型的构建及其解算过程。对流层折射误差是影响GPS导航定位的重要误差之一。本文论述了对流层时延的特性及其对GPS导航定位的影响,总结了几种电离层延迟改正模型。多径误差是限制GPS导航定位精度进一步提高的环境关键因素之一。根据多径干扰的信号特性,推导了对GPS精度影响最大,反射信号处于镜反射情况下的多径误差的数学模型。论文还论述了与卫星和接收机有关的其他误差。最后一章,结合实测数据对误差修正模型进行了仿真,并对计算结果进行了分析。