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Chapter 6 Error Sources of GNSS Surveying

GNSS卫星测量误差源

主要内容

卫星测量误差分类

按来源：

按性质：

与卫星有关的误差

与信号传播有关的误差

与接收机有关的误差

其它误差

多路径效应

GPS卫星发射天线相位中心直接到达GPS接收机天线相位中心的信号，称为直接波。当GPS信号受到附近的物体，如地面、水面、建筑物、树林等发生反射时，出现反射波。实际上，GPS接收机所接收的信号是反射波与直射波的合成波。

在GPS测量中，如果测站周围的物体所反射的卫星信号进入接收机天线，这将和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生误差。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称做多路径效应。由多路径效应引起的误差叫做多路径误差。

GPS天线接收到的信号是直接波和反射波产生干涉后的组合信息。天线 同时收到来自卫星的直接信号 和经地面反射后的反射信号 。显然这两种信号所经过的路径长度是不同的。

多路径效应会影响GPS测量的精度，它是GPS测量中一个重要的误差来源。多路径效应对GPS伪距测量的影响尤为显著，理论上，多路径效应最大可达到P码伪距测量15 m，C/A码伪距测量150 m。

  1. 多路径误差的特性 （1）多路径误差包括随机部分和周期性部分。随机部分属于系统误差，无法削弱和消除；而周期性部分是可以通过延长观测时间得到削弱和消除的。

（2）多路径效应的量级由GPS接收机中的相关器和跟踪锁定环的特性决定。理论上伪距的量测精度不会超过一个码元的宽度，载波相位的量测精度不会超过1/4波长，但都受多路径误差的影响，其中对伪距观测值的影响更为复杂，误差大约是载波相位多路径影响的200倍。

（3）在静态测量时，一般条件下，多路径效应对测码伪距观测的影响较大，可达米级，对载波相位观测的影响较小，通常为厘米级；高反射条件下，不仅其影响将显著增大，严重时甚至可以引起信号失锁和载波相位观测量周跳。对载波相位观测的影响是导致相位偏差，给距离观测带来约5 cm的显著周期性偏差，而高程影响可达±15 cm.

（4）多路径误差的大小与卫星仰角有关。卫星仰角越低，多路径影响越大。

  1. 多路径误差消弱 方法： （1）空间选址技术 （2）接收机改进技术 （3）数据后处理技术。 空间选址技术从观测环境和信号的空间传播对多路径效应进行消除的方法。具体方法包括：选择合适的天线站址。 接收机端改进技术是从接收机硬件增强角度的来抑制多路径信号的方法，具体方法有：天线加装抑径盘和扼流圈，定向天线阵列，进行长期的信号观测。 数据后处理技术则是对接收机接收到的信号人为地进行分解，以确定直接到达天线的导航信号。主要包括：信噪比技术，卡尔曼滤波技术和仰角加权方法。