GNSS原理及其应用 课件 第五章 GNSS测量误差来源及其改正.ppt

★削弱多路径效应的措施GPS系统G14、G24卫星多路径效应误差幅值★削弱多路径效应的措施BDS系统C05、C10卫星多路径效应误差幅值●三频观测值改正模型将三个信号频率值代入求解可得：l=7.0806,m=-26.1303,n=20.0498，则不受电离层延迟的线性组合观测值为用线性组合法虽然消除了电离层延迟误差，但由于组合系数过大，根据误差传播律可知测量误差被放大，这在实际运用中必须注意。★削弱电离层折射影响的对策●同步观测值求差5.3.2电离层折射改正用两台接收机在基线的两端进行同步观测并取得其观测量之差，可以减弱电离层折射的影响。这是因为当两个观测站之间的距离不远时，两卫星至测站电磁波传播路径上大气层状况十分相似，因此可以通过同步观测求差的方法削弱电离层误差。这种方法对于短基线测量的效果尤为明显，所以对于短距离的相对定位，使用单频接收机也可以达到相当高的精度。不过，随着基线长度的增加，其精度随之明显降低。★计算示例借助中国矿业大学北斗数据处理与分析中心数据处理平台，利用全球格网电离层生成软件进行基于GPS与BDS系统的全球电离层球谐函数建模。利用全球300多个监测站观测数据进行了大量实验，对2016年4月9日（年积日为100）的建模结果进行了分析，该天每隔两小时生成一幅电离层VTEC产品图，下面对该天12幅格网电离层VTEC产品进行分析。5.3.2电离层折射改正以上图中，分别表示2016年4月9日UTC时每隔两小时生成的全球电离层VTEC分布图（部分），图中黑色实线表示地磁赤道，虚线表示赤道附近南北纬20°区域。从图中可以看出，夜间电离层变化表现较小且平稳，白天赤道附近南北纬20°区域范围内电离层随地方时变化而不断变化，在地方时14-16时VTEC值出现峰值区域，这是由于午后太阳辐射量变充足，电离层电子浓度变大的原因，符合电离层电子密度在赤道区域达到最大的特点。5.3.2电离层折射改正5.3与信号传播路径有关的误差5.3.1对流层折射改正5.3.2电离层折射改正5.3.3多路径效应误差第五章GNSS测量误差来源及其改正5.3与信号传播路径有关的误差5.3.3多路径效应误差在GNSS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的多路径误差。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。多路径误差，与反射物、相位延迟、以及反射信号有关。多路径效应是GNSS测量的一种重要误差来源，严重时将引起载波相位观测值的频繁周跳甚至接收机失锁，损害GNSS定位的精度。5.3.3多路径效应误差单一多路径干扰引起的载波相位误差，可表示为★1多路径效应误差改正的理论基础多个信号反射时，多路径效应可表示为：式中，ΔφM为直射信号与反射信号叠加后的相位延迟，ai为反射物的反射系数，Δφi为反射信号相位延迟量。多路径信号延迟示意图5.3.3多路径效应误差由于卫星、反射体和天线的几何关系的变化，Δφi随时间缓慢变化，导致载波相位多路径误差ΔφM的周期变化。对于一定的反射物，当Δφi=±arccos(-a)时，ΔφM达到最大值±arcsina。当a=1时，得这一最大误差为90°，或者四分之一周。对L1载波而言相当于4.8cm的距离误差，对L2载波而言则为6.1cm的距离误差。多路径效应对伪距测量比对载波相位测量的影响要大得多，实践证明，多路径误差对P码最大可达10m以上。★多路径效应误差改正的理论基础★多路径效应误差改正的理论基础相位延迟量可表示为：由式(5.3.26)可知，波长、反射角以及天线与反射物距离(D)都将影响反射信号的相位延迟量。将式(5.3.26)代入上式(5.3.24)，并将其转化为距离形式，可得多路径误差数值为：★多路径效应误差改正的理论基础根据式（5.3.27）可知，多路径误差与反射信号反射角、信号波长以及天线至反射物的距离有关。假设反射面到GNSS接收机天线距离D=1m，反射系数分别取0.2、0.5、0.8，可得不同反射系数时L1载波的多路径误差随入射角的变化规律如下图所示：★多路径效应误差改正的理论基础由上图知，多路径误差随着入射角的变化，呈现规律性的震荡，角度越大震荡频率越小，震荡幅度与角度无关，与反射系数有关。反射系数越大振幅越大。一般而言镜面反射如金属材料