王鸿睿 李格 杨庆国

摘要：卫星导航接收机最为重要的一项功能就是保证相应的定位精度，需要将接收机所确定的坐标和真实的位置坐标之间的差距尽量缩小。现阶段，在全球范围内大规模使用的卫星定位用户的接收机定位误差主要有三种，分别是与卫星有关的误差、与空间扩展有关的误差以及用户设备误差，在此基础上，作者讨论了不同情况下卫星导航的接收误差，并提出了各种可能的纠正错误的对策，可以帮助增强设备本身的操作有效性，从而长效性地促进我国卫星导航产业的健康。本文就卫星导航接收机误差展开探讨。

关键词：卫星导航;接收机;误差分析

引言

随着我国新能源技术的发展，水能、风能、地热能等逐渐得到了广泛应用，尤其是风能凭借着分布广、易获取等优势，发展十分迅速。目前，风力发电机多安装在偏远地区，运行环境恶劣，同时基于风电机组自身工作的复杂性，其运行受到诸多因素的干扰，加强抗干扰容错控制技术研究具有重要意义。

1北斗定位基本原理

北斗定位的基本原理是测量已知位置的卫星与用户设备之间的距离，以此为基础来确定目标设备的确定位置。通常情况下，为了确定距离，就有必要测量将卫星信号传送到具体的接受设备上，并将获取信号获得的时间与光速传播需要的时间进行对比，这是因为在信号传播过程中，往往会受到电离层与对流层的干扰，这意味着设备本身接收到的传输时间并不一定是真实的信号传播时间，这种有误差所导致的距离通常被称为伪距。北斗卫星可以采取被动跟踪的方式来获得与目标设备之间的距离，在这一过程中，系统不断将导航流发送到地面，然后修改电离层和大气折射所带来的误差参数，总而言之，伪距测量误差是导致信号误差的关键性原因，这意味着北斗卫星需要持续性的发布导航信息，并使得技术人员必须努力保持完全的同步，进而在此基础上合理测量相应的三维坐标，与此同时，持续性地合理引入数据接收设备，才能够在减少时差的同时更好地定位接收器，提升北斗定位的准确性。

2北斗定位误差类别划分

2.1卫星相关误差分析

（1）星历误差。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。（2）星钟误差。北斗卫星所应用的北斗测量都是以北斗时间作为统一标准的，所以北斗时间也由地面控制站来进行确定。北斗卫星上都安置有原子钟，但是也难免和北斗时间之间形成频偏问题，这些问题也会随着使用时间的延长万里不断发展。这样导致的时钟差就叫星钟误差。但是卫星的位置是需要应用时间函数表示的，所以北斗观测量都是需要将精密测量旱来作为基础，如果出现了星钟误差，则会影响伪码测距以及载波的相伴测量误差。在相应的计算公式中，其误差可能达到30公里，会严重影响测量精度。

2.2信号传播误差

电离层误差是信号传播误差中最常见的形式，通常来说电离层为地面60公里左右的大气层，之所以称其为电离层，是因为这一区间的大气均处于电离状态，这使得其极容易影响通过大气传播的信号稳定性，在部分情况下，会导致无线电波折射或者反射的情况。具体来说，当北斗卫星信号横越电离层时信号路径时，会出现失真的现象，这往往会造成误差。此外，对流层误差也是信号传播误差中的常见类型。对流层约占大气质量的99%，该区域大气密度高，因此信号传递的操作就更为复杂，这必然会对信号传播速度和信号路径有一定影响。对流层误差通常表现为随机误差和信道延迟误差，在这一过程中，需要注意的是，由通道延迟测量校准所引起的测量误差是随机误差，而通道延迟误差本身则属于系统误差。

2.3通道时延误差

通道时延误差包括接收机通道时延值测量标定误差和时延值漂移两部分，前者属随机误差，后者为系统误差。对于北斗接收机特别是定时型接收机而言，高精度的通道时延测量标定是一大难题。

3解决卫星导航接收机误差常用方法

3.1做好差分定位

实际上，卫星导航接收器中通常存在很多缺陷。因此，技术人员需要针对上述不同类型的误差进行应对，并结合实际情况采用有效的方法进行修正，避免因误导引起的设备故障并进一步改善信号传播的效率和质量。通常来说，差异定位是常见的故障排除方法，而这种方法有助于更好地解决误差问题，并尽可能消除不必要的系统外误差。差分定位的原理很简单，它主要使用观测站观测两个目标值，最后，找到数据之间的差异，然后，消除一般误差项，从而使观测结果更准确，同时，还有效解决了存在的误差问题。

3.2电离层改进模型

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，利用北斗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。

3.3频率校准方法

卫星原子频率标准的输出信号需要经过计时系统调制后才能发送给用户。技术人员在校准频率时，通常使用频率调制设备和相位调制设备从而提高频率稳定性。在这一过程中，技术人员进行频率漂移校是因为较小的频率漂移校正值不会引起频率跳跃，从而可以避免降低该卫星导航性能。此外，技术人员除了需要减少跳频之外，还应该满足国家对卫星导航和定位应用的需求，进而在卫星的用户容量、服务区域、动态性能、定位精度和使用方面获得重大技术突破。

3.4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。

3.5其他方法

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。

结语

卫星导航接收机误差分析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，在充分結合实际情况后，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]李敏，曾祥华，聂俊伟，etal.卫星导航系统天线阵接收机波束指向误差分析[J].航天电子对抗，2018，27（5）：19-22.

[2]栗靖，郭盛桃，时鑫.卫星导航接收机误差分析[J].无线电工程，2018，48，351（8）：66-69.

[3]韩舒文，原海军，左启耀，etal.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，2018，1（3）：70-75.

[4]闫舟，王晓宇.转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波环的影响研究[J].现代导航，2018，2（6）：25-30.