浅谈gps变形监测中的误差分析与处理

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1、技经济市场浅谈GPS变形监测中的误差分析与处理曾卫生董键(江西省抚州市乐安县增田国土分局，江西乐安344300)摘要：GPS作为一种新方法，具有全球性、全天候、连续的精密三维导航和定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性，能直接获得变形信息，且随着GPS技术硬件和软件的发展与完善，故其成为了我们变形监测和获取变形信息的重要手段，但是由于GPS在应用中受到多方面的误差源的影响，导致变形监测数据存在很多误差。本文对GPS变形监测中的几种主要误差进行了分析并就其如何处理进行了探讨，尤其是对偶然误差进行了着重分析。关键词：

2、GPS变形监测；系统误差；偶然误差；分析处理1GPS变形监测中的偶然误差acosO+a：I．1多路径效应的周期性分析(1+=。(10)口cosf1+口cos+sin【1)如果接收天线同时收到了直接来自卫星的信号S和经地面于是得：0=±arccos(一a)时，多路径误差将取得极大值：反射的反射信号S’，很明显这两种信号所经过的路径长度是不一=±arcsina(3—12)同的，反射信号多经过的路径长度称为程差，用△表示。当O／趋于1时，一趋于90度，即1／4周期。由此可见，在△=GA—OA=GA(1-COS20)(1-

3、cos20)=2H载波相位测量中，对于波长为19．03cm的L载波，多路径误差最s(L1l)JSUl大可达4．8cm，对于波长为24．42cm的载波多路径误差最大式中，H为天线离地面的高度。由于存在波程差△，对于伪可达6．1cm．噪声码而言，地面反射波中的伪噪声码比直接波中的伪噪声码实际上可能会有多个反射信号同时进入接收天线，此时的增加一个时延：多路径误差为：△t：△／c=2Hsin0／c(2)r三‘1对于载波相位而言，反射波和直接波间存在一个相位延迟妒=arctg{(qsino,)／d+qcos~,)}，11、A

4、目a：△：△．：(4ⅡHsmO)／A⋯情况就更为复杂了．多路径效应对伪距测量的影响要严重j得多，对于P码来讲多路径误差最大可超过10cm。其中，为载波的波长。值得注意的是，此处0是卫星高度1．3多路径效应的削弱方法角，是随GPS卫星的运行而变化的。以致上述的相位延迟也随多路径误差的大小与反射物离测站的距离、卫星信号的传之变化。以载波相位延迟的变化速率为例，对△求一次导数播方向以及反射物系数等因素都有关系，所以很难求出观测瞬后，所得结果为(4订Hcos0)，(4)间的误差值。一般来说，削弱多路径效应的方法有以下几种：

5、多路径效应是时间的函数，大小和符号会随着卫星高度角(1)选择合适的测站的变化变化。由于卫星几何图形的变化，载波相位观测值中多路选站时应避免附近有大面积平静的水面，因为平静的水面径效应的影响为30rain左右的典型周期型。的反射系数几乎为1。测站不宜选择在上坡上。当山坡的坡度过反射波除了存在相位延迟外，信号强度一般也会减少。其原大时，在截止高度角以上便会出现障碍物，影响卫星信号的接因是：收。即使坡度较小时，反射信号也能从天线抑径板上方进入天(1)一部分能量被反射物吸收。线，产生多路径误差，因而也应尽量避免。测站附近最

6、好不要有(2)GPS信号是右旋圆极化波，反射会改变波的极化特性。高层建筑物。当接收天线接收信号的截止高度角设置为15。时接收天线为右旋圆极化天线，对反射波存在抑制作用。(即当卫星的高度角小于15。时不观测)，依据式h=D／tg0，得1．2多路径效应影响量的数值分析D=3．732h。当h=10m时，D=37．32m，当h=30m时D=I11．96m，因以载波相位测量中的多路径误差为例进行分析说明。此，接收天线应安置在大约距离4倍建筑物高度的地方以避开设直射波信号表达式为反射点。Sd=／．／cos∞t(5)(2)选择合

7、适的GPS接收机上式中U为信号电压，m为载波的角频率．在天线下设置抑径板或抑径圈。美国~]mhl理工学院喷气推反射信号的数学表达式为进实验室，在1985～1986年的实验表明，在振子天线的四周加5Faucos((1Jc+0)(6)设4个抑径圈时，它能有效的抑制来自测站周围的地面反射波。反射信号和直射信号“叠加”(求矢量和)后被接收天线所接接收机天线对极化方向相反的反射信号应该有较强的抑制能收．所以天线实际的接收信号为力。S-／3／}cos(∞抖妒)(7)改进接收机的软、硬件。目前有很多对接收机处理算法的改其中口=(

8、1+2acos0+a)(8)进以更好的削弱多路径效应。例如窄相关技术、多路径削减技=arctg[asinO／(1+acos0)】(9)术、削减多路径的延迟锁相环等。lf，即为载波相位测量中的多路径误差．下面我们来看一下(3)适当的延长观测时间多路径误差的大小．对(3-lO)式求导并令其等于零，得：因为多路径效应的周期性，在外界观测环境可能较差时，适~："(1