首先是卫星并不能准确的知道自己在哪里，这就造成了卫星星历的误差。这个误差的影响很大，因为这是起始的地方，等于开头就算错了。所以我们就要想办法尽量将卫星的轨道测量的准确。而做到这一点就需要我们在地面有更多的测控站点，更好的测控设备，才能获得更准确的卫星轨道测量。

接下来就是对表的问题了，时间精度。我们知道导航卫星上面都装有时间精度非常高的原子钟，可是信号以光速传播，这个精度到达地面后造成的误差也不小，所以需要通过一些校正的手段来解决，同时要研制时间精度更高的星上时钟。

另外在美国的GPS系统里面还有一个SA（Selective Availability）误差，这个误差是GPS主动添加的误差，使得星历的精度下降来让一般人使用时无法获得很高的精度，这也是我们需要发展自己的定位系统的原因之一。

最后由于卫星都是高度运动，所以由相对论造成的误差也不能完全忽视。

绕路了，走错了，走乱了：路径误差

导航卫星的导航信号要从距离地球几万公里的轨道上传输到地面，而在这个路上首先有大气层，大气层不同的地方密度不同。就好象我们看水里的东西会变形一样。导航信号和光线一样也是电磁波，就会受到大气的影响。到了地面还要受到地形地貌，地面建筑的影响等等。

首先是会受到电离层的影响，电离层虽然稀薄一样会使得导航信号产生折射发生传播方向的偏离，同时也会影响到传播的速度。使用不同频率的信号，或者通过电离层的模型可以对这个误差进行校正，从而将它的影响降低。

穿过了电离层就来到了更加稠密的底层大气，对流层。对流层的情况更加复杂，随着天气的变化都会对导航信号带来不同的影响。所以对对流层的校正需要更加动态的模型。

到达地面后如果不是开阔的场地，导航信号遇到了高山峭壁，楼房，树木都会发生反射，这就造成了我们使用的GPS接收终端会前前后后的受到同一段的导航信号造成解算的偏差。不过随着接收端技术的提高，如今这一误差导致的影响已经很低了。

表没对准，没看准

最后导航信息被接收机收到了，在接收机这个地方也有一些造成误差的因素。首先是接收机的时钟误差，表没对准。不过这个可以和比较准的观测者处理后降低。另外就是和天线等有关的位置的误差。

误差影响有多大

原始的误差量级还是很惊人，如果没有校正和优化的手段，地面的误差有可能到几百米。经多针对每种误差的校正和利用双频等手段后，如今可以获得的定位精度已经很高了。

但是由于很多过程的是动态变化的，接收机所处的环境也是不同的，所以具体到每一个接收机不同环境不同时刻计算出来的精度都是不同的。

作者介绍

张晟宇

毕业于法国图卢兹第三大学空间技术专业，现工作于中国科学院微小卫星创新研究院，任卫星总体设计师。个人公众号：宇聊。

本文转载自微信公众号“宇聊（ID：YuLiao_Malvaceae）”，原标题《【航天甲子年50讲】 24 导航卫星误差分析》。

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编辑：杨艳、朝晖、林紫、娜娜

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