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一、多路径效应

在GPS测量中,被测站附近的反射物所反射的卫星信号(反射波)如果进入接收机天线,就将和直接来自卫星的信号(直射波)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做多路径效应。

多路径效应将严重损害GPS测量的精度,严重时还将引起信号的失锁,是GPS测量中一种重要的误差源。

斜坡上的多路径效应

二、消除和削弱多路径误差的方法和措施

1、选择合适的站址

多路径误差的大小与反射物离测站的距离、卫星信号的传播方向以及反射物的反射系数α等因素有关,消除和削弱多路径误差的一个简单而有效的方法是选择合适的测站,避开信号反射物。具体做法如下:

①选站时应避免附近有大面积平静的水面,因为平静水面的反射系数几乎为1。灌木丛、草地和其他地面植被能较好地吸收微波信号的能量,反射很弱,是较为理想的设站地址。翻耕后的土地和其他粗糙不平的地面的反射能力也较差,选站时也可选用。

②测站不宜选择在山坡上。当山坡的坡度过大时,在截止高度角以上便会出现障碍物,影响卫星信号的接收。即使当坡度较小时,反射信号也能从天线抑径板(如上图所示)上方进入天线,产生多路径误差,因而也应尽量避免。同样,测站也不宜选择在山谷和盆地中。

③测站附近有高层建筑物时,卫星信号会通过墙壁反射而进入天线。选站时应注意离开这些建筑物,观测时汽车也不要停放得离测站过近。

2、选择合适的GPS接收机

①在天线下设置抑径板或抑径圈。为了防止地面反射的卫星信号进入天线产生多路径误差,进行精密定位的接收机天线下应配置抑径板或抑径圈。

②接收机天线对极化方向相反的反射信号应有较强的抑制能力。

③改进接收机的软、硬件。

3、适当延长观测时间

多路径误差可视为一种周期性误差,其周期一般为数分钟至数十分钟。进行工业建筑物(如大桥、大坝、工业厂房等)的变形监测时,变形监测点的位置往往是由业主方指定的。此时外界观测环境可能较差,存在明显的多路径误差。在这种情况下,适当延长观测时间对消除或削弱多路径误差是十分必要的。