GPS原理和应用第七讲讲解.ppt

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 对流层（Troposphere） 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 大气折射率N与气象元素的关系 大气折射率N与温度、气压和湿度的关系 Smith和Weintranb，1954 对流层延迟与大气折射率N 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型① 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 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型② 对流层折射模型 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型③ 投影函数的修正 萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型① 原始模型 萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型② 拟合后的公式 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模型的差异要大于Black模型与Hopfield模型的差异 气象元素的测定① 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 气象元素的测定② 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 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 §3.7 多路径误差 3.7 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。 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 多路径误差① 受多路径效应影响的情况下的接收信号 多路径误差② 多路径误差③ 多路径的数值特性 受多个反射信号影响的情况 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 应对多路径误差的方法① 观测上 选择合适的测站，避开易产生多路径的环境 应对多路径误差的方法② 硬件上 采用抗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 应对多路径误差的方法③ 数据处理上 加权 参数法 滤波法 信号分析法 §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 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） 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。 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 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 接收机的位置误差 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 * GPS原理及其应用 * 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层延迟 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 对流层的色散效应 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 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型 GPS测量定位的误差源 对流层延迟 霍普菲尔德（Hopf