gps測量的誤差來源(2)(已修改)
2025-05-08 08:54 本頁面
【正文】 第七章 GPS測量的誤差來源及其影響 GPS測量主要誤差分類 G PS? ?? ????????? ???????????????衛(wèi) 星 星 歷 誤 差衛(wèi) 星 鐘 誤 差與 衛(wèi) 星 有 關(guān) 的 誤 差地 球 自 轉(zhuǎn) 影 響相 對 論 效 應(yīng) 影 響誤 差 來 源 電 離 層 影 響信 號 傳 播 誤 差 對 流 層 影 響多 路 徑 效 應(yīng) 影 響觀 測 誤 差 和 接 收 設(shè) 備 誤 差誤差來源 對距離測量 的影響 (m） 衛(wèi)星部分 星歷誤差、鐘誤差、相對論效應(yīng) 信號傳播 電離層、對流層、多路徑效應(yīng) 信號接收 鐘誤差、位置誤差、天線誤差 其它影響 地球潮汐、負荷潮 ?上述誤差按照誤差的性質(zhì)來分可分為系統(tǒng)誤差與偶然誤差。 ?系統(tǒng)誤差：星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、大氣折射等。 ?偶然誤差：多路徑效應(yīng) ?系統(tǒng)誤差是研究的主要對象。 ?一 .電離層折射 電離層，即地球上空距地面高度在 501000km之間的大氣層。其中的氣體分子由于天體各種射線的輻射而產(chǎn)生電離，形成大量的自由電子和正離子。 因此， GPS信號通過電離層時，傳播路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度也會產(chǎn)生變化，此時用信號的傳播時間乘以光速得到的距離不等于衛(wèi)星至接收機間的幾何距離，這種偏差即為電離層折射誤差。 ?電離層是彌散性介質(zhì)。 ?群波的傳播速度與單一波不同。 ?偽距測量時，測距碼是以群速傳播的；而載波相位測量時可按單一波計算。因此，偽距測量 與 載波相位測量 的電離層折射改正數(shù) 大小相等 ， 方向相反 。 ?天頂方向延遲可達 50m，高度角為 20176。 可達 150m。 ? （ 1）利用雙頻觀測 （ 2）利用電離層改正模型 （ 3）利用同步觀測值求差 ?二對流層折射 1對流層及其影響 對流層是地面以上 40km以下的大氣層，其大氣密度更大，大氣狀態(tài)比電離層更為復(fù)雜。 電磁波信號通過對流層時信號傳播路徑也會發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生的誤差稱為對流層折射誤差。 ?對流層折射的影響與信號的高度角有關(guān)，當(dāng)在天頂方向影響達 ；高度角為 10度時影響達 20m。 ?對流層折射對偽距和載波相位測量的影響相同。 ? （ 1）霍普菲爾德（ Hopfield）模型 （ 2）薩斯塔莫寧公式 （ 3）勃蘭克模型 ? 氣象參數(shù)在測站直接測定 引入附加代估參數(shù) 利用同步觀測量求差 利用水汽輻射計直接測定信號傳播的影響。 三、多路徑誤差 定義 多路徑誤差 定義 多路徑效應(yīng) 在 GPS測量中被測站附近的反射物所反射的衛(wèi)星信號（反射波）如果直接進入接收機天線的話，將和直接來自衛(wèi)星的信號（直射波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的 “多路徑誤差” 。 由于多路徑的信號傳播所引起的干涉時延效應(yīng)稱為“多路徑效應(yīng)” 。 多路徑誤差 反射波 幾何特性 ? 反射波的幾何特性 2c os 2 ( 1 c os 2 )( 1 c os 2 ) ( 1 ( 1 2 s i n ) ) 2 s i ns i n s i nGA OA GA GA z GA zHH z z H zzz?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?反 射 信 號 相 對 于 直 接 信 號 多 經(jīng) 過 的 路 徑 長 度 為 ：HAOGS39。SS39。zz2z4 si n2 Hz??????? ? ?? ? ?反 射 信 號 相 對 于 直 接 信 號 的 相 位 差 為 ：P 多路徑誤差 反射波 物理特性 ? 反射波的物理特性 反射波除了存在相位延遲之外，信號強度一般也會減小。 （ 1）一部分能量被反射物面所吸收。 反射系數(shù)表 水面 稻田 野地 森林田地 α 損耗 （分貝） α 損耗 （分貝） α 損耗 （分貝） α 損耗 （分貝） 0 2 4 10 多路徑誤差 反射波 物理特性 ? 反射波的物理特性 （ 2） GPS信號是右旋圓極化波，反射后會改變波的極化特性。接收天線是右旋圓極化結(jié)構(gòu)，對反射波存在抑制作用。 注： 右旋圓極化 電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。右旋極化波是符合右手定則的電磁波，左旋圓極化波是符合左手定則的電磁波。 多路徑誤差 載波相位測量中的多路徑誤差 ?受多路徑效應(yīng)影響的情況下的接收信號
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