关于对流层相关本科毕业论文,与提高GPS测量精度的措施相关论文修改润色

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摘 要 ：本文在简要介绍GPS定位原理和测量特点的基础上,着重分析了影响GPS测量精度的误差,并提出针对性措施,以期提高GPS的测量精度.

Abstract:This article was introducing briefly the GPS localization principle and in the survey characteristic's foundation, analyzed emphatically has affected the GPS measuring accuracy the error, and proposed the pointed measure, enhanced GPS by the time the measuring accuracy.

关 键 词 ：GPS 测量精度 误差 措施

Key words:GPS measuring accuracy error measure

【中图分类号】O572 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7069（2009）-05-0134-01

一、GPS简介

1.1 GPS定位原理

GPS定位原理就是利用空间几何三点定位原理,如图l所示,在待测点Q设置GPS接收机.在某一时刻同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1,S2,S3所发出的信号.通过数据处理和计算,可求得该时刻接收机天线中心(测站点)Q点的三维坐标.

1.2 GPS测量的特点

⑴测量精度高,在小于50km的基线上,其相对定位精度可达l×l0-6,在大于l 000 km的基线上可达l×l0-8；⑵测站间无需通视,可根据实际需要确定点位,使得选点工作更加灵活方便；⑶观测时间短,静态相对定位每站仅需20min左右,动态相对定位仅需几秒钟；⑷仪器操作简便,观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数,接收机即可进行自动观测和记录.

二、影响GPS测量精度的误差分析

2.1电离层折射误差

当GPS信号通过电离层时,信号的路径会发生弯曲,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的几何距离,这种偏差叫电离层折射误差.电离层改正数的大小主要决定于电子总量和信号频率.载波相位测量时的电离层折射改正和伪距测量时的改正数大小相同,符号相反,对于GPS信号来讲,这种距离改正在天顶方向最大可达50m,在接近地平方向时(高度角为20度)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.

2.2对流层折射误差

对流层是高度为40 km以下的大气底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂.对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的上升而降低,GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象叫做对流层折射.对流层的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关,这也使得对流层折射比电离层折射更复杂.对流层折射的影响与信号的高度角有关,当在天顶方向(高度角为90°）,其影响达2.3 m；当在地面方向(高度角为10°),其影响可达20 m.

2.3多路径误差

在GPS测量中,如果测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,这就将和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”.这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应.多路径效应是GPS测量中一种重要的误差源,将严重损害GPS测量的精度,严重时还将引起信号的失锁.反射信号和直接信号“叠加”后被接收天线所接收,如果单个反射信号进入接收机,L1载波相位测量中多路径误差的最大值为4.8 cm,对L2载波则为6.1 cm.实际上可能有多个反射信号同时进入接收天线,此时多路径效应对伪距测量的影响是非常大的.实践表明,多路径误差对P码最大可达10 m以上.

三、提高GPS测量精度的措施研究

3.1减弱电离层误差影响的措施

为了减弱电离层误差的影响：⑴利用双频观测.双频观测利用Pl和P2码测得两个伪距.就能利用电离层折射和信号频率有关的特性,从两个伪距观测值中求得电离层折射改正量.对观测结果进行改正.⑵利用电离层改正模型加以修正.⑶利用同步观测值求差.用两台接收机在基线的两端进行同步观测并取其观测量之差,可以减弱电离层折射的影响.这是因为当两观测站相距不太远时,由卫星至两观测站电磁波传播路程上的大气状况甚为相似.因此大气状况的系统影响便可通过同步观测量的求差而减弱.这种方法对于短基线(小于20 km)的效果尤为明显,这时经电离层折射改正后基线长度的残差一般为lppmD.

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3.2 减弱对流层折射误差影响的措施

⑴采用对流层模型加以改正.其气象参数在测站直接测定.⑵引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处理中一并求得.⑶利用同步观测量求差.当两观测站相距不太远时(小于20 km)由于信号通过对流层的路径相似,所以对同一卫星的同步观测值求差,可以明显地减弱对流层折射的影响.因此,这一方法在精密相对定位中,广泛被应用.但是,随着同步观测站之间距离增大,求差法的有效性也将随之降低.当距离大于100 km时,对流层折射的影响,是制约GPS定位精度提高的重要误差.

3.3 削弱多路径误差影响的措施

为了削弱多路径误差的影响,要注意以下两大点：⑴选择合适的站址.多路径误差不仅与卫星信号方向有关、与反射系数有关,且与反射物离测站远近有关,应当采取以下措施来削弱.首先,测站应远离大面积平静的水面.灌木丛、草和其它地面植被能较好地吸收微波信号的能量,是较为理想的设站地址.翻耕后的土地和其它粗糙不平的地面的反射能力也较差,也可设站.其次,测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中.以避免反射信号从天线抑径板上方进入天线,产生多路径误差.⑵对接收机天线的要求.接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用.在静态定位中经过较长时间的观测后,多路径误差的影响可大为削弱.

参考文献：

[1]王洪涛,许国昌,赵洪等.GPS应用程序设计[M].北京：科学出版社,1999.

[2]徐绍诠,张华海,杨志强等.GPS测量原理及应用[M].武