卫星信号的传播误差

1、卫星信号的传播误差电离层折射误差电离层，指地球上空距地面高度在501 000km之间的大气层。电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时，如同其它电磁波一样，将受到这一介质弥散特性的影响，使信号的传播路径发生变化，传播速度也会发生变化。所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这 种偏差叫电离层折射误差。 卫星信号的传播误差 电离层折射误差对定位精度的影响电离层折射误差的大小主要取决于电子总量和信号频率。对于GNSS信号来说，在夜间当卫星处于天顶方向时，电离层折射对信号传播路径的影

2、响将小于5m；而在日间正午前后，这种距离误差在天顶方向最大可达50m，在接近地平方向时(高度角为20)则可达150m，因此必须仔细地加以改正，否则会严重损害观测值的精度。 解决电离层折射误差的方法 利用双频观测 利用电离层改正模型加以改正 在短基线情况下使用站际差分，在相邻历元间使用历元际差分卫星信号的传播误差 对流层折射误差 定义 高度为40km以下的大气底层为对流层，其大气密度比电离层大，大气状态也更复杂。由于地面辐射热能的影响，对流层的温度随高度的上升而降低，当GNSS信号通过对流层时，传播的路径则发生弯曲，从而使测量距离产生偏差，这种偏差称为对流层折射误差。 影响因素 与地面气候、大气

3、压力、温度和湿度变化密切相关卫星信号的传播误差 对流层折射误差对定位的影响 由于对流层折射的影响，在天顶方向(高度角90)可使电磁波的传播路径延迟达2.3m，当高度角在10时，可达20m。当卫星处于天顶方向时，对流层干分量对距离观测值的影响，约占对流层影响的90%，且这种影响可以应用地面的大气资料计算。湿分量的影响虽数值不大，但由于难以可靠地确定信号传播路径上的大气物理参数，所以湿分量尚无法准确地测定。因此，当要求定位精度较高或基线较长时(例如50km)，它将成为误差的主要来源之一。卫星信号的传播误差 对流层折射误差的解决方法 直接在测站测定气象参数，用于对流层折射改正模型。 引入描述对流层影

4、响的附加待估参数，在数据处理中一并求得。 利用同步观测值求差。 卫星信号的传播误差 多路径误差 定义在GNSS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”。 特点与测站环境有关与反射体性质有关与接收机结构、性能有关卫星信号的传播误差 应对多路径误差的方法 选择合适的测站，避开易产生多路径的环境易发生多路径的环境卫星信号的传播误差 应对多路径误差的方法 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(Multipat

5、h Estimating Delay Lock Loop)等抗多路径效应的天线卫星信号的传播误差 应对多路径误差的方法 数据处理上 加权 参数法 滤波法 信号分析法卫星信号的传播误差与接收设备有关的误差 接收机天线相位中心变化的改正 定义 GNSS测量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在理论上应保持一致。然而，天线的相位中心实际上是随信号输入的强度和方向不同而变化的，即观测时相位中心的瞬时位置（一般称相位中心）与理论上的相位中心将不一致，这种偏差称为天线相位中心位置偏差。 接收机天线相位中心变化的改正应对方法 使用相同类型的天线并进行天线定向（限于相对定位） 模型改正与接收设备有关的误差 接收机钟差应对方法 作为未知数处理 相对定位与接