它系统，其它方法所求得的坐标、距离、方位角等进行比较后才能做出估计。而在这些比较和估计中，子午卫星的星历误差通常被视为是卫星多普勒系统与外部坐标有差异的主要原因之一。因此，我们首先将精密星历与广播星历及其相互关系概述如下。多普勒定位成果与外部各种标准的比较研究已进行了很长一段时间。这些外部标准包括特级导线、甚长基线干涉测量、月球激光测距、卫星激光测距和深空间网。这些互相比较的结果可归纳为：
(1) 精密星历坐标系统的原点； (2)精密星历坐标系统的经度零点； (3)精密星历坐标的Z轴指向； (4)精密星历姿标系统的尺度.
应用广播星历进行卫星多普勒定位，显然有很多优点。在某些情况下，广播星历可以说比精密星历更为重要。例如：(a)在绝对定位精度要求不高的情况下； (b)必须要求实时定位，如导航的条件下； (c)在那些没有精密星历的国家。所以，了解广播星历及共与精密星历的差别是很有必要的。
(1) 预报误差； (2)时间改正误差； (3)极移引起的误差； (4)程序常数； (5)限踪站坐标； (6)南北不平衡的影响.
关于单点定位广播星历解算中削弱偶然误差的问题，可以概括以下三点： (1)由于大气阻力摄动所引起的卫星切向误差，致使广播星历(预报星历)定位解算的内精度决不可能象精密星历(事后测定的星历)那么好。然而，对于一个含有足够卫星通过次数的对称通过组，在它的单点定位络果中，切向误差对测站经度的影响可以减弱，对测站纬度影响可以基本消除。
(2)对称通过组准确的解释是：南行卫星和北行卫星的通过次数必须相等，通过的时间应力求对称。在满足这个要求前提下，也要尽可能使得卫星在测站的东向和西向通过次数大致相等，这一要求对改善定位结果中经度的精度有重要意义。
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(3)对称通过组还应要求各个不同多普勒卫星的通过次数在该通过组中不要相差太悬殊。对新发射的NOVA卫星(卫星号在440以后)的定位结果结较大的权。
在采取以上措施以后，广播星历单点定位解算成果中的偶然误差可望减小得多。
由于计算广播星历所采用的坐标系统、重力场模型和程序设计与精密星历的相应数值比较，存在着一些系统性的差别。因此。在卫星多普勒单点定位中应用广播星历解算时，所解得的测站空间直角坐标与精密星历的解算结果比较，也存在着系统误差。此外，在卫星多普勒单点定位中，既使应用精密星历解算，其定位结果与真正的地心坐标也还有一些系统误差。但是，这些都可以用坐标转换的方法来消除。
(1) 单点定位中，广播星历解算和精密星历解算之间系统误差的削弱途径 (2) 将精密星历或伪精密星历解算结果转换到地心坐标系
5.3 折射误差
子午卫星的射频信号在空间介质里传播，必然经过电离层和对流层而产生折射。根据国际无线电咨询委员会规定：卫星通信频率的最佳范围是1000至10000MHz，这个范围的电波可看作自由空间传播。子午卫星发射的双频在穿过各层大气时，受各层不同介质所扩射，这种折射效应反映为电磁波穿过各目时传播边度的变化以及射线传播路径偏离几何直线路径，因而严录地影响到多普勒计数的失真。
魏芬巴奇和霍普菲尔德提出了卫星发射两个相干频率可以得到电离层折射的一阶改正值，并推导了对流层大气垂直剖面的最佳模型，利用地面气象数据和卫星仰角就可推算对流层折射改正。威尔曼和库巴等也先后提出对流层折射改正模型。
太阳辐射包括短波能量，足以在地球高层大气中引起显著的光致电离现象，这样所形成的电离区称为电离层。在所讨论的折射误差中，影响最为严重的是电离层(特别是F层，离地面距离250km)折射。当卫星发射双频信号穿过电离层时。由于它与自由电子和离子的互相作用，电磁波的波长被拉长，这种现象表现出信号相速大于光速这一色散介质的特征。可以证明，波长的伸长与发射频率的平方成反比(限于一次近似)。由于卫星运动改变了穿过电离层的路径长度和波长伸长
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的变化率，使地面站所接收的多普勒频移中包含了电离层折射影响。
非电离层由平流层和对流层组成，离地面高度为60km以下，大气折射的80％是由于对流层折射引起。对流层折射系数大于1，它是大气状态和卫星仰角的函数，而与卫星发射的频率无关。当卫星发射的信号穿过对流层时，电磁波的传播速度减慢从而压缩信号的波长影响到总的多普勒频移。这种折射影响不像电离层折射改正那样，可以利用接收双频信号检测出来，而只能根据地面气象数据(气压、干温、湿温等)和卫星仰角，按照大气垂直剖面的最佳模型，求得折射改正理论值，或者在观测工作中，避免或舍去卫星低仰角通过的多普勒数据，因为卫星处于地平附近即仰角为零，其折射最大；在测站天顶附近即仰角为90，则折射误差最小。因此，在观测纲要中应规定,卫星通过的仰角应大子10??.
?由于对流折射改正是地面大气状态和卫星仰角的函数，在低仰角?0～10?经过折射改正后，数据不呈随机变化，而是系统地分布于水平线的一侧，这表明折射改正对低仰角而论剩余影响甚大，因此在观测纲要中，不能使用10以下的多普勒计数。另外，上述各模型都是建立在正常高空大气状态的基础上，当反常气候如冷、热气象锋面在观测期间经过测站上空时，将严重干扰多普勒观测结果，为此必须向气象部门索取当天气象资料，以便在分析数据时，剔除这部分成果，保证观测成果的可靠性。
?5.4.接收误差
接收误差涉及接收机本身，本机振荡器以及天线等全部影响。斯坦塞尔从多普勒接收机的设计参数出发，研究了木机振荡器的稳定性、接收机延时、多普勒计数精度、时间恢复的抖动以及本机的分辨力等，并推估了这些参数对测量精度的影响。研究接收误差的目的是为了在计算程序中引入待定系数,建立合理的误差模型，并在观测纲要中，采取必要措施以便削弱这类误差的影响。我们进行合适的时标的选择,以及增加震荡器的稳定性,减小接收机的噪声源,以及注意,天线相位中心的问题,等等都可以减小接收机的误差的影响.
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第六章 卫星多普勒定位的应用
从1967年子午卫星系统部分电文解密供民用后，起初仅用于远洋船舶的导航和某些海上目标的定位。后来，美国首先试验用来进行大地测量。1972年，他们公布了多普勒网的定位成果。由于这种测量具有全球性、全天候、速度快、精度高、装备简单、作业方便等优点，特别是在交通不便的地区更有特殊作用，因此很快被世界各国包括我国广泛运用于大地测量、地球物理探测、地质和石油勘探等领域。民用多普勒接收机的销售量大幅度上升，1982年(45555台)比1974年(860台)增长了53倍。我国从70年代初期就开始了对这类仪器装各和理论的研究，不久就引进国外技术进行实际作业。在1978年春，我国测绘工作者对西沙群岛进行了多普勒定位测量，将西沙群岛的主坐标联入北京坐标系。从1978年开始，我国建立了全国陆地海洋卫星定位网，对我国广大地域进行了大规模的作业，进行了整体平差，使我国的卫星多普勒定位技术飞速地向世界水平迈进。武汉测绘科技大学完成的”卫星网与地面网的联合平差以及在西北卫星定位网中的应用 “项目，获1988年国家科技进步三等奖。近年来，对南极长城站、中山站的坐标也是用卫星多普勒定位技术测量的。如对南极长城站，共观测了210次子午卫星通过，精确测定长城站的地理位置为：南纬62?12‘59.811\?0.015\，西径
585752.665?'\?0.119\，高程43.58?0.67m，至北京的距离为17501949。51m。
子午卫星系统的主要民用应用为：
1.测定地面点的地心坐标，建立全球统一的以地球质心为原点的大地坐标系和全球性大地控制网，以提高和扩展现有人工天文大地网的精度。
2.对远洋船舶进行导航，对远海岛屿、海上钻井平台进行联测和定位。 3.在地面特别是某些困难、隐蔽、荒漠地区建立卫星控制网，供地形测量、工程勘测、地质调查和找矿、石油勘探以及测图控制方面使用。
4.利用定位手段测定和追索接触带、断层、节理地质特征，利用测量参数和状态变化来研究地质现象，测定大陆板块运动和断裂应力的方向与大小，进而预报可能发生的地质自然灾害。
5.与天文测量及水准测量配合，测定大地水准面的起伏、地面点的绝对垂线偏差以及研究地极移动等。
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第七章 卫星多普勒定位技术的进一步发展
由于子午卫星星座的运行轨道较低，约1000km，而且卫星的数量较少，常为六颗，这样子午卫星星座作为一种导航系统有一个很大物理的缺点，就是卫星不能连续地出现在某一地面上空。地球上一点平均每隔2h才可观察到一颗卫星，通过时间约为10—18min。这样，就无法进行全球性实时导航和实时定位测量，特别是对高速运行的宇宙飞行器的发射，测控、定轨，弹道导弹制导等无法发挥作用，而且其测量精度对高精度导航也还不甚理想。1973年12月美国国防部为了满足美国陆、海、空三军的需要开始研制导航卫星定时和测距全球定位(navigation satellite timing and ranging global positioning system)，简称为GPS全球定位系统。1978年2月22号成功发射了第一颗GPS试验卫星，计划于1993年发射完成24颗GPS工作卫星，在六个近似圆形的轨道上各运行四颗，运行周期为12h。GPS卫星与子午卫星比较，运行高度高，平均为20200km，一颗卫星的地球覆盖区域约为地球表面积的38% 左右，而子午卫星约为7% 。GPS卫星的数量较多，且每颗卫星在地平线上运行的时间较长，不存在间断观测时间，并可同时观测到多颗卫星。对地面上某点的观测者而言，见到一颗卫星在地平线上的运行时间约为5h，位于地平线上的卫星颗数随时间和地点的不同而异，最多时达11颗，最少为四颗。只观测到四颗卫星的间隙段时间(此时，定位精度相对差一些)一般不超过lOmin，故可连续地在全球，包括陆地、海洋(水面和水下)、空中和近地轨道上进行实时导航和定位。GPS系统是一种正在发展中的全天候、高精度、快速实时定位的全球定位系统。从覆盖范围、信号可靠性、数据内容、准确度和多用性这五项指标来看，都大大优于子午卫星系统。GPS系统主要是为美国军事用途服务的，但也可供民用。其主要军事用途为：
1.核潜艇的导航和误差修正，航空母舰、战略飞机、直升飞机的全天候飞行的航线导航，飞行器在电磁干扰情况下的导航。
2.航天飞机和卫星的发射、测控、定轨，空间会合，软着陆，弹道导弹制导等。
3.快速布设加密军控网，为地面部队或单兵提供实时定位，指明方向。 4.像片测图，搜索敌方目标。 5.精密时间同步等。
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