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摘要：卫星导航接收机主要功能是进行位置结算为用户提供精确位置信息，同时兼具授时功能。定位精度是导航接收机最为重要的一项指标，定位精度越高说明接收机解算出的位置坐标与接收机当前真实位置坐标之间的差距就越小。影响卫星导航接收机定位误差的因素主要有三个方面，分别是卫星相关误差、空间传播相关误差以及用户设备误差。本文针对不同情况下的卫星导航接收机的误差进行分析和总结，并且给出了一些可行的误差处理对策。
关键词：卫星导航；接收机；误差分析
1、卫星导航接收机定位误差分析
1.1、卫星相关误差分析
卫星星历主要用于描述导航星的特定位置及其在宇宙中的空速。卫星星历也可以称为两行轨道数据，具体来说，其是一种表达式，主要用于对描述卫星的具体位置以及飞行速度。卫星星历在在卫星时间、坐标以及方位等等多个数值的测定上，需要结合开普勒定律，在多年的应用中已经形成了较高的精度。卫星星历是由地面监控站跟踪监测卫星来求得的，但是卫星在运行时，会受到多个摄动力的影响，但是仅仅应用地面监控站又不易测定其中的作用规律，所以这样看来，星历预报也会产生一定的误差。星历计算过程中所产生的卫星空间位置和实际位置之间的差距则是卫星星历误差，也可以称为时钟钟差。
1.2、信号传播误差
（1）电离层误差。电离层是指距离地面60千米或以上的大气层，这部分大气大多处于电离状态，所以存在大量的电子和离子，会影响到无线电波传播速度，从而出现折射以及反射问题。卫星的信号在通过电离层时，信号路径会出现一定的扭曲，相应地，传播和速度也无法完全维持原样，所以信号的传播时间并不能完全代表距离，这样引起的误差就称为电离折射层误差。
（2）对流层误差。对流层是指高度为40km以下的大气，对流层构成了大气质量的绝大多数，质量大约占据了99%。该区域的大气密度高，运行情况也较为复杂，所以信号传播速度以及路径都会造成一定的影响。
1.3、接收机设备的误差
卫星导航系统要求导航星座和导航接收机之间的时钟也必须同步，两者之间的差称为接收机的时钟差。考虑到不同的定时误差程度，因此，需要技术人员及时进行校准。此外，在实际上天线误差也属于接收机设备的误差类型之一，这种误差现象并不罕见，因此，当此类误差出现时，往往会直接降低卫星导航接收机观测质量。因此，技术人员有必要修复这些误差并进行深入分析。另外，天线误差主要是指接收机因为天线问题而导致的误差，针对这一情况，技术人员需要在安装天线时必须确定天线的实际情况，考虑到天线的特定位置，并采取适当防雷措施以避免误差进一步扩大。
1.4、其他误差
电离层延迟误差是空间中导航信号传播的主要误差源，也是影响接收机定位精度的主要误差之一。通常单频接收机试图使用导航信号中发送的电离层校正模型消除大多数电离层传播误差。相比之下，北斗卫星导航系统使用14参数电离层模型，比参数GPS可获得更好的结果。考虑到伪距测量的准确性是衡量接收机性能的关键指标之一，许多研究已经能够准确确定GPS接收机噪声对跟踪环路的影响。经过分析并显示伪测距仪的准确性和噪声。定时用户接收器的通道延迟校准和通道延迟漂移的测量，对于精确的定时应用以及定时接收器的关键指标之一特别重要。
在这一过程中，电子元件本身也会出现损坏和老化的现象，这往往会需要技术人员定期校正计时接收机的信道延迟，同时还需要对GPS时间接收器通道进行延迟测量，分析时间接收器的延迟漂移因素，然后，才能够在实验室中精确测量接收器通道的延迟误差。
2、解决卫星导航接收机顶欸误差常用方法
事实上，卫星导航接收机误差有很多种，针对上述三种误差而言，需要加以重视，并且能够结合实际情况，采取有效的方法，以解决其中的误差，尽量避免受到误差的干扰，进一步提高信号传播的效率以及质量。而具体方法有哪些就值得人们加以探究。比较常见的方法与模型有以下几种：
2.1、改进电离层模型
电离层改进模型常采用的有广播星历参数改正、单层模型、Klobuchar模型改正以及双频改正等。其中Klobuchar模型能够很好地改善电离层引起的定位误差。下面主要介绍一下Klobuchar模型。该模型根据电离层延迟随地方时变化的规律，将夜晚电离层延迟看作一个常数，而将白天看作余弦函数的正中部分，利用导航系统在其导航电文中提供的αn、βn（n=0,1,2,3）共8个电离层延迟参数进行电离修正。
2.2、改进对流层模型
考虑到卫星导航接收机固有的误差问题，技术人员可以不断改进对流层模型以进一步改进其本身的观测精度。考虑到对流层占大气总量的99％以上，而相关数据表明，对流层模型中的数据多是根据18个站点的平均数据计算得出的。因此，技术人员可以使用二星三参数法或三星四参数法等来改进优化对流层模型，尽可能地解决已经发生的问题并减小范围对误差的影响，并满足实际的导航定位需要。
2.3、做好差分定位
差分定位是一种常见的解决误差办法，通过采取这项措施，能够更好的解决其中的误差问题，尽量避免一些不必要问题的产生。而这种原理很简单，主要是利用一个观测站对于两个目标观测值等办法，最终求出数据之间的差值，最终再消除公共误差项，使得结果能够更为精确，误差问题也就迎刃而解。
2.4、其他方法
当然，除了以上解决措施外，还可以采取其他的方法，比如，两星三参数或者三星四参数法等等，通过采取这些方法，都能解决定位精度不高、隐蔽性交叉等问题，进而尽量减少测距对于误差的影响，满足实际定位的需要。
结束语
卫星导航接收机定位误差是由许多原因所共同组成的，因此，技术人员在分析误差和解决误差时，也应当多方考虑，在充分结合实际情况后，不断改进误差控制技术。例如，电离层模型和改进对流层模型就能够有效提升设备可靠性。本文分析并总结了卫星导航接收机误差问题，希望为相关企业和技术人员使用该设备提供一些理论上的参考。
参考文献：
[1]王彦朋,康娇,王晓君.干扰状态下卫星导航接收机跟踪环路相位误差分析[J].网络安全技术与应用,2018(10):83-84.
[2]韩舒文,原海军,左启耀,李峰.晶振误差特性及其对弹载卫星导航接收机的影响分析[J].导航定位与授时,2017,4(03):66-71.
[3]温志群,刘立程,陈变娜,王峰,杨永达.UNB3模型的性能分析及在卫星定位的应用研究[J].计算机测量与控制,2016,24(06):174-177.
[4]张超逸,曾丹丹,肖进杰,李金海,孙金海,阎跃鹏.卫星导航接收机码NCO的误差分析[C].中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心.第六届中国卫星导航学术年会论文集—S01/GNSS导航应用.中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心:中国卫星导航学术年会组委会,2015:70-73.