利用GPS 載波相位消除多路徑誤差影響

劉 烽 姚曉偉 房新玉

全球定位系統(GPS)是新一代的衛星導航系統，以其高精度、全天候、高效率、多功能、易操作、應用廣等特點而著稱。衛星定位中的多路徑誤差由于其非時空相關性，在經雙差解算之后并沒有得到削減而成為顯著誤差源。對于長基線解算:多路徑誤差與衛星軌道、電離層、對流層誤差經雙差解算之后的殘余誤差在量級上可能相當;而對于短基線(10 km以內的短基線測量)，多路徑誤差是最主要的誤差源之一。多路徑效應目前已成為遏制定位精度和可靠性進一步提高的瓶頸。

1 概述

2009年Block IIR-20M SVN49/PRN1發射成功，并且在2009年實現了L5載波的發播，這是GPS現代化走向發播三個民用頻率的第一步，也是GPS現代化進程的一個里程碑。L5是具有良好魯棒性的寬頻信號，當這些新的信號與已存在的載波L1上的C/A碼信號相結合，無疑將會提供更強的載波相位模糊確定能力，本文就新增載波L5之后，借助電離層消除方法的思想推導了三頻率信號組合消除多路徑誤差的初步公式，為多路徑誤差的消除(削弱)引入了新的思路。

2 利用載波相位消除多路徑誤差影響

2． 1 GPS基本觀測方程

對于短基線的各測站，只考慮大氣折射的影響，載波相位的各觀測方程可寫為:

式中:下標 1，2，5——載波頻率所在的波段號，即 L1，L2，L5載波;

k——測站號;

上標 i——衛星號;

Ψ——載波相位觀測值，cycle;

λ——載波波長，m/cycle;

ts——衛星發射時刻，s;

tr——信號接收時刻，s;

c——光速，取 299 792 458 m/s;

dtr——接收機鐘差，s;

dtrop——對流層引起的測量誤差，m;

I——電離層引起的測量誤差，m;

f——載波頻率，Hz;

N——初始整周模糊度，周;