电离层影响与GPS单点定位误差改正研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了GPS单点定位技术，分析了电离层、对流层等误差源的影响及改正方法，并通过编程实现不同数据类型下的定位程序，进行了大量计算验证，得出不同观测时间的定位精度结果。" GPS单点定位是利用一个接收机接收到的至少四颗卫星的信号，通过解算数学模型来确定接收机地理位置的一种方法。在实际应用中，GPS信号的传播会受到多种因素的干扰，其中电离层和对流层的影响尤为显著。 1. **电离层影响及其改正** 电离层位于地球表面以上50-400km的高度，由于太阳辐射导致气体分子电离，形成了大量自由电子和正离子。这些电子会影响GPS信号的传播，导致路径弯曲和传播速度变化，产生电离层折射误差。电离层的群折射率与信号频率和电子密度有关，这会导致信号以群速在电离层中传播，而非真空中的光速。为了纠正这一误差，需要应用电离层改正模型，如Hopfield指数模型，结合电子密度和信号频率计算折射影响，从而校正伪距测量。 2. **对流层改正** 对流层是地球大气层的最下层，其湿度和温度变化会影响信号传播。通过对流层折射指数的计算，可以对伪距测量进行改正，减小定位误差。 3. **其他改正项** 除了电离层和对流层，还需要考虑相对论效应、地球自转、地球潮汐以及卫星天线相位中心偏差等因素的改正，以提高定位精度。 4. **定位程序与计算** 论文作者编写了定位程序，包括伪距与广播星历定位、相位与广播星历定位，以及相位与精密星历定位。通过对不同观测数据的处理，得出了取消选择可用性（SA）前后的定位精度，例如，24小时的相位观测数据可以达到1.1米的水平。 5. **精密星历的应用** 采用精密星历和载波相位观测数据，通过切比雪夫多项式拟合方法计算卫星的精确位置和钟差，进一步提高了定位精度。实验证明，40分钟的定位精度可以达到1米，而2小时的定位精度可以提升到0.6米。 总结来说，这篇论文深入研究了GPS单点定位的误差源和改正方法，提供了理论依据和实际计算验证，对于理解GPS定位的复杂性和提高定位精度具有重要意义。关键词涵盖了GPS单点定位、广播星历、精密星历以及误差改正等相关技术。