资源描述：
《GPS测量的对流层误差》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·1·地矿测绘 2004,20(2):1～3CN53-1124/TDISSN1007-9394SurveyingandMappingofGeologyandMineralResourcesXGPS测量的对流层误差12谢世杰,潘宝玉(1.总参测绘局,北京 100088;2.山东省地质测绘院,山东济南 250011)摘要:论述了对流层时延的特性及其对GPS定位测量影响的大小。经研究认为,对流层时延误差主要影响高差精度;估算对流层效应的有效方法是首先在每点上估算天顶时延,然后按每个时段取平均值或利用随机模型按每个观测历元逐一估算;对流层天顶时延同高度角密切相关;使用WVR能精确测定对流
2、层时延误差。关键词:GPS;对流层;时延中图分类号:P22814文献标识码:A文章编号:1007-9394(2004)02-0001-03ErroroftheTroposphereonGPSMeasurements12XIEShi2jie,PANBao2yu(1.SurveyingandMappingBureauoftheHeadquartersoftheGeneralStaff,Beijing100088,China;2.ShandongInstituteofSurveyingandMap2pingofGeology,Jinan,Shandong250011,China)Abst
3、ract:TheauthorsintroducethenatureoftropospheredelayeffectonGPSpositioning,viaresearch,theauthorscon2siderthattropospheredelayerroraffectsmainlyheightdifferenceprecision.Theeffectivemethodsevaluatingtroposphereeffectareasfollows:gettingaveragevalueofeachperiodoftimeateachpoint,oreachobservation
4、epochestimatingoneusingonebymeansofrandommodel.Tropospherevertexdelayisosculationinterrelationwithangleofaltitude;TropospheredelayerrorcouldbeaccuratelydeterminedusingWVR.Keywords:GPS;Troposphere;Delay采用载波相关观测值的高、中精度的定位测量而言,必须顾及对1 概述流层误差。对流层误差是制约点位精度提高的关键,特别是垂从地球表面至9～16km高的大气层称为对流层,来自GPS直分量。如果
5、对流层天顶时延有1cm的误差,则将导致垂直分卫星的信号在穿过电离层后,即穿过平流层和对流层,见图1。量产生3cm的误差。平流层和对流层是中性离子,对低于30GHz的无线电信号没有散射作用,即非散射性。对流层位于大气层的最底层,气温随高度的减小而增加。地球表面的气象变化同对流层密切相关。对流层的高度,在南北极区约9km,在赤道区约16km。从对流层向上延伸到50km左右称为休止层。本文概述对流层对GPS信号传播的影响,并介绍GPS定位测量中削弱对流层误差的方法。对流层的非散射对调制在L1和L2频率上的载波相位将产生时延。由于人们不能直接测量此对流层时延,故只能依靠模型估算。显然,GP
6、S信号来自天顶方向时,穿过对流层的路线为最短,时延值约为214m。随着天顶距的增加,时延也加大。当天顶距为75°时,时延值约为913m。研究和实践证明:利用精确的对流层模型,天顶时延的预报误差小于20cm。由此可见:对流图1 大气层结构层误差对GPS导航和低精度定位而言,可不予考虑。但是,对于Fig.1AerospherestructureX收稿日期:2004-01-20©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·2·地矿测绘第20卷卫星信号通过对流层的过程中,不仅速度发生变化,而且传2 时延特性播
7、方向也发生变化,路径也呈曲线。在天顶方向,曲线改正为对流层既能改变无线电信号的传播速度又能改变信号的传0,高度角小于15°时约1cm。此项改正不难用公式预估。播方向。这两种影响同介质的折射率密切相关。折射率是用真研究表明,GPS信号穿过对流层的时延是沿整个传播路线空中的速度同在介质中的传播速度之比定义的。传播方向按斯折射率的积分。图3表明:对流层时延是GPS卫星高度角的函涅耳(Snell)折射定律定义。由于空气的折射率仅略大于1,故常数。上曲线是总密度时延,阴影区是水
