GPS多路径误差消除策略及改正模型详解

本文主要探讨了GPS测量中的主要误差源以及相应的改正方法，特别是在消除和削弱多路径误差方面的策略。GPS测量误差主要来自卫星本身、信号传播过程和接收设备三个方面。 1. 卫星相关误差: - 卫星星历误差：精确的卫星轨道数据至关重要，IGS的精密轨道误差小于10厘米，但广播星历由于缺乏精确原子钟的数据，可能造成约10米的误差。通过双差观测技术，可以部分抵消卫星钟差。 - 相关钟差：卫星钟的误差可通过双差观测消除，例如IGS精密钟差改正后精度可达0.1纳秒。 - 地球自转和相对论影响：这些影响经过修正后可以忽略不计。 2. 信号传播误差: - 电离层影响：电离层延迟影响显著，可达几十米。通过双频组合技术，可以消除大部分线性影响，剩余误差在厘米级别。 - 对流层影响：对流层延迟主要为干延迟，通过模型可以进行改正，湿延迟则较难处理，通常通过引入天顶延迟参数进行估计。 - 多路径效应：对相位和伪距的影响显著，尤其是对流动站，需要特殊手段如设置抑径板、改进接收机等来削弱影响。 3. 观测和设备误差: - 观测误差：伪距和相位误差分别为0.3米和0.2毫米，接收机内部如钟差和天线相位中心位置偏差也需注意。 4. 改正方法: - 相对论改正：利用相对论效应的计算公式进行改正，对定位结果影响不大。 - 电离层改正模型：通过分析电离层折射对相位和伪距的影响，利用双频技术结合电子密度和总电子含量（TEC）模型进行实时或事后改正。 - 对流层改正：根据卫星高度角和地理位置等因素，通过模型估算并修正对流层延迟。 GPS测量中要精确地确定位置，必须对各种误差源进行精细的评估和改正，特别是多路径效应，通过选择合适的观测地址、优化接收设备以及利用先进的信号处理技术来提高测量精度。