GPS原理及其应用_chapter4_4.pdf

GPS原理及其应用 主讲：徐晓华 1 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 GPS原理及其应用 第四章 GPS定位中的误差源 §4.5 电离层延迟 2 GPS原理及其应用 地球大气结构 数万乃至数十万KM 磁层 2000KM 电离层 含有大量的自由电子和离 子，对GPS信号传播有显 著的影响，主要集中在60 ～ 1000km特别是350km附 50KM 中性大气 近的区域。 包括对流层和平流层 平流层位于对流层之上 到60km左右高度，平流 0KM 层空气稀薄且不含水气 ，对电波的折射小。中 性大气对GPS信号延迟主 要表现在对流层延迟。 3 GPS原理及其应用 大气折射效应 • 大气折射 – 信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发 生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考 虑信号传播速度的变化。 • 色散介质与非色散介质 – 色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不 同 – 非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相 同 – 对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散 介质 4 GPS原理及其应用 电离层对GPS信号传播的影响 • 对距离观测值影响的方式 – 传播速度发生变化 • 取决于电子密度与信号频率 – 传播路径发生弯曲 • 一般可不考虑 • 对距离观测值影响的大小 – 天顶方向，十几米 – 高度角5度，超过50m 5 GPS原理及其应用 相速与群速① • 相速 假设有一电磁波在空间传播，其波长为 ，频率为f λ 该电磁波相位的传播速度为V ，有V λ⋅f 其中相位的速度又简称为相速。 p p • 群速 对于频率不同的一组电磁波作为一个整体来说，其最终能量的传播可以用 df 2 “群速”表示，群速用V 表示,V =- ⋅λ G G dλ • 群速与相速的关系 dV V V =−λ⋅ P G P