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GPS从入门到放弃(十八)、多路径效应
2022-07-06 13:46:00 【追捕的风】
一、概念
在GPS接收机接收卫星信号的过程中,除了接收到通过直线路径到达接收机的信号以外,还可能收到经接收机周围物体的反射再传播过来的卫星信号,这些反射的信号改变了传播方向、振幅、极化以及相位等,与直线信号产生叠加,从而使观测值偏离其真值而产生误差,这种现象称为多路径效应(Multi-Path Effect),有时也简称多径效应。
二、特性
- 与直射波相比,多路径信号传播路径较长,因此会延迟到达接收天线。
- 一般情况下,反射波功率会比直射波功率弱;当然也不排除直射波衰减严重甚至被遮挡的情况。
- 一般来说光滑的地面、水面、盐碱滩、玻璃幕墙等反射系数很大,反射强烈。
- 多路径效应误差受天线周围的环境影响很大,换一个地方可能就完全不一样了。
- 基线两端的多路径效应不具有相关性,因此无法通过差分技术来消除。
三、影响
在一般反射环境下,多路径效应对伪码测距的影响可达米级,对载波相位测距的影响可达厘米级。
在高反射环境下,其影响将显著增大,常常导致接收的卫星信号失锁和使载波相位观测量产生周跳。
- 多路径效应的影响,可以分为常数部分和周期性部分。其中常数部分,在同一地点将会日复一日地重复出现;周期性部分则周期性的出现。
- 长延时的反射波影响小,短延时的反射波影响大。
- 一般低仰角的卫星比高仰角的卫星多路径效应更大。
- 多路径影响只能减弱,无法彻底消除。
四、抑制措施
可从多个方面来抑制多路径效应的影响:
- 选择安置接收机天线的环境,避免反射强烈的环境,或者设置屏蔽反射波的设施。如为了防止从地面或楼面反射的卫星信号进入天线产生多路径误差,可在接收机天线下配置抑径板。
- 选择造型适宜且屏蔽良好的天线,如采用扼流圈天线等。
- 增加卫星截止仰角,但这样做的同时也会屏蔽掉低仰角的卫星信号。
- 改进接收机信号处理技术,如采用窄相关技术、多路径削减技术以及削减多路径的延迟锁相环MEDLL等。
- 在静态测量定位中,可以适当延长观测时间,削弱多路径效应的周期性影响。
- 改善接收机的硬件电路设计,如选择合适的射频前端模拟滤波器。
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