3. 坐标系与时间系统

做组合导航这些年，我几乎天天跟GNSS误差打交道。很多人觉得卫星定位嘛，打开就能用，但实际上一堆误差藏在信号里。你想想看，卫星在两万公里外发信号，穿过大气层，再反射来反射去，能准才怪。这一章咱们就把五大误差源掰开揉碎讲清楚。

3.1 星历误差

星历误差说白了就是卫星轨道报得不准。卫星广播的星历是外推的，过几个小时就会慢慢跑偏。我记得有一次做车载测试，刚开机时定位精度还行，跑了半小时误差直接飙到十几米——查了半天，发现是星历更新周期太长。

我个人的习惯是，在融合滤波器里给星历误差单独设一个状态量，尤其是长基线RTK。你想想看，基准站和流动站距离超过50公里，星历误差基本不相关，这时候差分也救不了。

3.2 卫星钟差

卫星上的原子钟也不是绝对准的。虽然地面段一直在做钟差预报，但残差依然有纳秒级。1纳秒对应30厘米，几个纳秒就奔米级去了。

双频用户可以用电离层组合消掉大部分钟差影响，但单频用户就得靠模型硬扛。嗯，这里要注意：广播星历里的钟差参数更新频率是2小时，但实际钟漂可能更快。

3.3 电离层延迟

电离层是GNSS误差里最“善变”的一个。白天电子密度高，延迟能到十几米；晚上就降下来。赤道附近还有电离层闪烁，信号会突然抖动。

我做过一个低纬度地区的项目，下午两三点的时候，单频定位误差能到20米。后来我们上了双频接收机，用无电离层组合（IF组合），效果立竿见影。

频段	典型延迟（天顶）	消除手段
L1 (1575.42 MHz)	2~15 m	双频IF组合 / 格网模型
L2 (1227.60 MHz)	3~25 m	双频IF组合 / 克拉布模型
L5 (1176.45 MHz)	4~30 m	三频组合 / 实时电离层产品

如果你只能用单频，我建议用Klobuchar模型，虽然只能修正50%~60%，但总比裸奔强。

3.4 对流层延迟

对流层延迟跟电离层不一样，它是非色散的——对所有频率都一样。所以双频组合消不掉它。主要跟温度、气压、湿度有关。

干延迟（静力项）可以用萨斯塔莫宁模型算得比较准，湿延迟就难了。我一般在融合滤波器里把天顶湿延迟当未知数估计，配合映射函数（比如NMF或VMF3）。

3.5 多路径效应

多路径是GNSS里最让人头疼的误差，没有之一。信号从建筑物、地面、水面反射进来，跟直射信号叠加，造成伪距和载波相位失真。

我曾经在隧道口做测试，接收机锁定了一颗卫星，但伪距噪声突然跳到30米。后来回放数据发现，旁边一辆大货车正好停在反射路径上。

在融合定位里，我习惯实时监测每颗卫星的CN0，如果某颗卫星的CN0突然下降但高度角不低，多半是多路径来了，直接降权处理。

误差综合影响与应对思路

这五大误差源不是孤立的。星历和钟差可以通过差分或精密产品削弱；电离层和对流层靠双频/模型/参数估计；多路径则更多依赖硬件和鲁棒算法。

我个人做融合系统时，会把误差源分成两类：可建模的（对流层、电离层残差）放进状态向量；难建模的（多路径、未模型化残差）用抗差M估计或自适应协方差调节。你想想看，如果一股脑全塞进卡尔曼滤波，很容易被异常值带偏。