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1、GPS原理及其应用 (七),第三章 GPS定位中的误差源,3.6 对流层延迟 3.7 多路径误差 3.8 其他误差改正,3.6 对流层延迟,3.6 对流层延迟,GPS测量定位的误差源 对流层延迟,对流层（Troposphere）,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层,对流层延迟,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层延迟,对流层的色散效应,对流层的色散效应 折射率与信号波长的关系 对流层对不同波长的波的折射效应 结论 对于GPS卫星所发送的电磁波信号，对流层不具有色散效应,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层的色散效应,大气折射率N与气象元素的关系,大气折射率N与温度、气压和湿
2、度的关系 Smith和Weintranb，1954 对流层延迟与大气折射率N,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 大气折射率N与气象元素的关系,霍普菲尔德（Hopfield）改正模型,出发点 导出折射率与高度的关系 沿高度进行积分，导出垂直方向上的延迟 通过投影（映射）函数，得出信号方向上的延迟,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型,霍普菲尔德（Hopfield）改正模型,对流层折射模型,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型,霍普菲尔德（Hopfield）改正模型,投影函数的修正,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 霍
3、普菲尔德（Hopfield）改正模型,萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型,原始模型,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型,萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型,拟合后的公式,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型,勃兰克（Black）改正模型,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 勃兰克（Black）改正模型,对流层改正模型综述,不同模型所算出的高度角30以上方向的延迟差异不大 Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式 Saastamoinen模型与Hopfield模型的
4、差异要大于Black模型与Hopfield模型的差异,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层改正模型综述,气象元素的测定,气象元素 干温、湿温、气压 干温、相对湿度、气压 测定方法 普通仪器：通风干湿温度表、空盒气压计 自动化的电子仪器,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 气象元素的测定,气象元素的测定,水气压es的计算方法 由相对湿度RH计算 由干温、湿温和气压计算,GPS测量定位的误差源 对流层延迟 气象元素的测定,对流层模型改正的误差分析,模型误差 模型本身的误差 气象元素误差 量测误差 仪器误差 读数误差 测站气象元素的代表性误差 实际大气状态与大气模型间的差异,GPS测量定位的误
5、差源 对流层延迟 对流层模型改正的误差分析,3.7 多路径误差,3.7 多路径误差,GPS测量定位的误差源 多路径误差,多路径误差与多路径效应,多路径（Multipath）误差 在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与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”。 多路径效应 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。,GPS测量定位的误差源 多路径误差 多路径误差与多路径效应,反射波,反射波的几何特性 反射波的物理特性 反射系数a 极化特性 GPS信号为右旋极化 反射信号为左旋极化,GPS测量定位的误
6、差源 多路径误差 反射波,多路径误差,受多路径效应影响的情况下的接收信号,GPS测量定位的误差源 多路径误差 多路径误差,多路径误差,GPS测量定位的误差源 多路径误差 多路径误差,多路径误差,多路径的数值特性 受多个反射信号影响的情况,GPS测量定位的误差源 多路径误差 多路径误差,多路径误差的特点,与测站环境有关 与反射体性质有关 与接收机结构、性能有关,GPS测量定位的误差源 多路径误差 多路径误差的特点,应对多路径误差的方法,观测上 选择合适的测站，避开易产生多路径的环境,GPS测量定位的误差源 多路径误差 应对多路径误差的方法,易发生多路径的环境,应对多路径误差的方法,硬件上 采用抗
7、多路径误差的仪器设备 抗多路径的天线：带抑径板或抑径圈的天线，极化天线 抗多路径的接收机：窄相关技术MEDLL(Multipath Estimating Delay Lock Loop)等,GPS测量定位的误差源 多路径误差 应对多路径误差的方法,抗多路径效应的天线,应对多路径误差的方法,数据处理上 加权 参数法 滤波法 信号分析法,GPS测量定位的误差源 多路径误差 应对多路径误差的方法,3.8 其他误差改正,引力延迟 地球自转改正 地球潮汐改正 接收机的位置误差 天线相位中心偏差,地球自转改正,GPS测量定位的误差源 其他误差改正 地球自转改正,GPS测量定位的误差源 其他误差改正 地球自
8、转改正,接收机的位置误差,定义 接收机天线的相位中心相对测站标石中心位置的偏差。 应对方法 正确的对中整平 采用强制对中装置（变形监测时）,GPS测量定位的误差源 其他误差改正 接收机的位置误差,天线相位中心偏差改正,卫星天线相位中心偏差改正 接收机天线相位中心变化的改正 GPS测量和定位时是以接收机天线的相位中心位置为准的，天线的相位中心与其几何中心理论上应保持一致。可是接收机天线接收到的GPS信号是来自四面八方，随着GPS信号方位和高度角的变化，接收机天线的相位中心的位置也在发生变化。,GPS测量定位的误差源 其他误差改正 天线相位中心偏差改正,天线相位中心偏差改正,应对方法 使用相同类型的天线并进行天线定向（限于相对定位） 模型改正,GPS测量定位的误差源 其他误差改正 天线相位中心偏差改正,