Systematische Fehler bei GPS

Erstes systematischer Fehler beim GPS sind schon mal die Bahnfehler. Denn die mit den Satellitensignalen ausgesendeten Bahnen können Fehler von mehreren Metern haben. Allerdings kann man im Nachhinein präzise Bahndaten vom International GPS Service bekommen für das Postprocessing.

Der Uhrfehler, hier spielen relativistischen Effekte eine Rolle, lässt sich im Rahmen der Auswertung z. B. durch Polynom-Ansätze modellieren.

Schwerer wiegt das der Einfluß der Ionosphäre in etwa 50 km bis 1000 km Höhe, denn die Ionosphäre ist ein dispersives Medium für Mikrowellen. Der Refraktionseinfluß, also die Ausbreitungsgeschwindigkeit, ist extrem variabel und proportional der Wellenlänge (abhängig von der Elektronenzahl in der Ionosphäre ab und steht in engem Zusammenhang zur Sonnenaktivität und dem Magnetfeld der Erde. Bei Einfrequenzmessungen auf kurzen Basislinien muss dieser systematische Fehler modelliert werden, nur bei Zweifrequenzmessungen kann er über die unterschiedlichen Laufzeiten eliminiert werden.

Für den Einfluss der Troposphäre müsste man theoretisch meteorologische Daten für den gesamten Signalweg haben. Praktisch erfolgt eine Modellierung der Troposphäre durch zeitlich begrenzt gültige Mapping-Funktionen.

Am Empfänger schließlich gibt es Fehler durch Mehrwegeausbreitung (Multipath) und Beugung der Signale, die sich durch speziell geformte Abschirmungen der Antenne wie Ground Plane oder Choke Ring und die Wahl günstige Messpunkte vermeiden lassen. Das gilt auch für Antennenfehler, denn das Phasenzentrum ist kein fester geometrischer Punkt. Daher empfiehlt es sich, Antennen immer gleichartig auszurichten, z. B. immer nach Norden.