1、GPS原理及其應(yīng)用 (七),第三章 GPS定位中的誤差源,3.6 對(duì)流層延遲 3.7 多路徑誤差 3.8 其他誤差改正,3.6對(duì)流層延遲,3.6 對(duì)流層延遲,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲,對(duì)流層（Troposphere）,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 對(duì)流層,對(duì)流層延遲,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 對(duì)流層延遲,對(duì)流層的色散效應(yīng),對(duì)流層的色散效應(yīng) 折射率與信號(hào)波長的關(guān)系 對(duì)流層對(duì)不同波長的波的折射效應(yīng) 結(jié)論 對(duì)于GPS衛(wèi)星所發(fā)送的電磁波信號(hào)，對(duì)流層不具有色散效應(yīng),GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 對(duì)流層的色散效應(yīng),大氣折射率N與氣象元素的關(guān)系,大氣折射率N與溫度、氣壓和濕度

2、的關(guān)系 Smith和Weintranb，1954 對(duì)流層延遲與大氣折射率N,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 大氣折射率N與氣象元素的關(guān)系,霍普菲爾德（Hopfield）改正模型,出發(fā)點(diǎn) 導(dǎo)出折射率與高度的關(guān)系 沿高度進(jìn)行積分，導(dǎo)出垂直方向上的延遲 通過投影（映射）函數(shù)，得出信號(hào)方向上的延遲,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 霍普菲爾德（Hopfield）改正模型,霍普菲爾德（Hopfield）改正模型,對(duì)流層折射模型,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 霍普菲爾德（Hopfield）改正模型,霍普菲爾德（Hopfield）改正模型,投影函數(shù)的修正,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 霍普

3、菲爾德（Hopfield）改正模型,薩斯塔莫寧（Saastamoinen）改正模型,原始模型,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 薩斯塔莫寧（Saastamoinen）改正模型,薩斯塔莫寧（Saastamoinen）改正模型,擬合后的公式,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 薩斯塔莫寧（Saastamoinen）改正模型,勃蘭克（Black）改正模型,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 勃蘭克（Black）改正模型,對(duì)流層改正模型綜述,不同模型所算出的高度角30以上方向的延遲差異不大 Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式 Saastamoinen模型與Hopfield模型的差

4、異要大于Black模型與Hopfield模型的差異,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 對(duì)流層改正模型綜述,氣象元素的測定,氣象元素 干溫、濕溫、氣壓 干溫、相對(duì)濕度、氣壓 測定方法 普通儀器：通風(fēng)干濕溫度表、空盒氣壓計(jì) 自動(dòng)化的電子儀器,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 氣象元素的測定,氣象元素的測定,水氣壓es的計(jì)算方法 由相對(duì)濕度RH計(jì)算 由干溫、濕溫和氣壓計(jì)算,GPS測量定位的誤差源 對(duì)流層延遲 氣象元素的測定,對(duì)流層模型改正的誤差分析,模型誤差 模型本身的誤差 氣象元素誤差 量測誤差 儀器誤差 讀數(shù)誤差 測站氣象元素的代表性誤差 實(shí)際大氣狀態(tài)與大氣模型間的差異,GPS測量定位的誤差

5、源 對(duì)流層延遲 對(duì)流層模型改正的誤差分析,3.7多路徑誤差,3.7 多路徑誤差,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差,多路徑誤差與多路徑效應(yīng),多路徑（Multipath）誤差 在GPS測量中，被測站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)（反射波）被接收機(jī)天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號(hào)（直接波）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”。 多路徑效應(yīng) 由于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干涉時(shí)延效應(yīng)稱為多路徑效應(yīng)。,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 多路徑誤差與多路徑效應(yīng),反射波,反射波的幾何特性 反射波的物理特性 反射系數(shù)a 極化特性 GPS信號(hào)為右旋極化 反射信號(hào)為左旋極化,GPS測量定位的誤差源

6、 多路徑誤差 反射波,多路徑誤差,受多路徑效應(yīng)影響的情況下的接收信號(hào),GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 多路徑誤差,多路徑誤差,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 多路徑誤差,多路徑誤差,多路徑的數(shù)值特性 受多個(gè)反射信號(hào)影響的情況,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 多路徑誤差,多路徑誤差的特點(diǎn),與測站環(huán)境有關(guān) 與反射體性質(zhì)有關(guān) 與接收機(jī)結(jié)構(gòu)、性能有關(guān),GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 多路徑誤差的特點(diǎn),應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,觀測上 選擇合適的測站，避開易產(chǎn)生多路徑的環(huán)境,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,易發(fā)生多路徑的環(huán)境,應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,硬件上 采用抗多路

7、徑誤差的儀器設(shè)備 抗多路徑的天線：帶抑徑板或抑徑圈的天線，極化天線 抗多路徑的接收機(jī)：窄相關(guān)技術(shù)MEDLL(Multipath Estimating Delay Lock Loop)等,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,抗多路徑效應(yīng)的天線,應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,數(shù)據(jù)處理上 加權(quán) 參數(shù)法 濾波法 信號(hào)分析法,GPS測量定位的誤差源 多路徑誤差 應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法,3.8 其他誤差改正,引力延遲 地球自轉(zhuǎn)改正 地球潮汐改正 接收機(jī)的位置誤差 天線相位中心偏差,地球自轉(zhuǎn)改正,GPS測量定位的誤差源 其他誤差改正 地球自轉(zhuǎn)改正,GPS測量定位的誤差源 其他誤差改正 地球自轉(zhuǎn)改正,接收機(jī)的位置誤差,定義 接收機(jī)天線的相位中心相對(duì)測站標(biāo)石中心位置的偏差。 應(yīng)對(duì)方法 正確的對(duì)中整平 采用強(qiáng)制對(duì)中裝置（變形監(jiān)測時(shí)）,GPS測量定位的誤差源 其他誤差改正 接收機(jī)的位置誤差,天線相位中心偏差改正,衛(wèi)星天線相位中心偏差改正 接收機(jī)天線相位中心變化的改正 GPS測量和定位時(shí)是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的，天線的相位中心與其幾何中心理論上應(yīng)保持一致?？墒墙邮諜C(jī)天線接收到的GPS信號(hào)是來自四面八方，隨著GPS信號(hào)方位和高度角的變化，接收機(jī)天線