多路徑效應(yīng)
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簡介
接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)為失真的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，產(chǎn)生失真的原因之一就是多路徑效應(yīng)。如果衛(wèi)星發(fā)生的信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星到接收機(jī)的直線路徑到達(dá)接收機(jī)，這接收機(jī)接收到的信號(hào)為衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的延遲，且信號(hào)的強(qiáng)度最大。考慮信號(hào)在傳播過程中，受一些物體的反射，而改變了信號(hào)的傳播方向、振幅、極化以及相位等，這些變化了的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)，與通過直線路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)產(chǎn)生疊加。這種現(xiàn)象稱為多路徑效應(yīng)。
影響
多路徑效應(yīng)是GPS測(cè)量中干擾測(cè)量質(zhì)量的主要原因之一。多路徑效應(yīng)類似于回聲的現(xiàn)象，在接收機(jī)收到從衛(wèi)星直接發(fā)射的信號(hào)的同時(shí)，它也接收到由其他物體反射的衛(wèi)星信號(hào)。在GPS測(cè)量中如無法更換測(cè)量地點(diǎn)，降低多路徑效應(yīng)的方法主要有增加衛(wèi)星截止高度角，但這樣做的同時(shí)也會(huì)屏蔽掉低高度角的衛(wèi)星(就是剛從地平線升起的衛(wèi)星)信號(hào)。除此之外還可以增加扼流圈，抑徑板等裝置。但是多路徑效應(yīng)只能減弱，無法消除。
多路徑效應(yīng)是指接收機(jī)除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)外，還同時(shí)收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號(hào)。這些信號(hào)與直接信號(hào)疊加，從而使觀測(cè)量產(chǎn)生誤差。而且這種誤差隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異，所以很難建立描述它的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料的分析表明，在一般反射環(huán)境下，多路徑效應(yīng)對(duì)測(cè)碼偽距的影響可達(dá)米級(jí)，對(duì)測(cè)相偽距的影響可達(dá)厘米級(jí);而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號(hào)失鎖和使載波相位觀測(cè)量產(chǎn)生周跳。因?yàn)椋瑢?duì)于碼觀測(cè)量和載波。相位觀測(cè)量，除了電離層折射和多路徑效應(yīng)之外，其他的誤差都是相同的，所以應(yīng)用碼觀測(cè)量和載波相位觀測(cè)量的特殊組合，可以估算出多路徑效應(yīng)的影響。只是由于碼觀測(cè)值的精度不高，這就意味著用這種方法仍無法探測(cè)到小的多路徑效應(yīng)。
多路徑效應(yīng)的影響，一般包括常數(shù)部分和周期性部分，其中常數(shù)部分，在同一地點(diǎn)將會(huì)日復(fù)一日地重復(fù)出現(xiàn)。
消弱方法
基線兩端的多路徑效應(yīng)不具有相關(guān)性，無法通過差分技術(shù)來消除，從而使多路徑效應(yīng)誤差成為GPS短基線差分測(cè)量的一個(gè)主要的誤差來源，如何削弱多路徑效應(yīng)誤差是GPS高精度測(cè)量的一個(gè)最主要的問題。當(dāng)前GPS多路徑效應(yīng)研究大致可以分為三類：GPS天線設(shè)計(jì)、接收機(jī)信號(hào)處理以及數(shù)據(jù)后處理。通過設(shè)計(jì)特殊的GPS火線來抑制多路徑的方法主要有天線增益法、天線極化法、扼流圈天線。特殊的天線有效地抑制多路徑效應(yīng)，但這種天線的體積較大，價(jià)格昂貴，而且對(duì)于高度角較大的反射信號(hào)造成的多路徑效應(yīng)仍然無能為力。接收機(jī)信號(hào)處理法是通過改進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)，在信號(hào)處理階段削弱多路徑效應(yīng)的影響。其中主要有窄相關(guān)技術(shù)、多路徑削減技術(shù)MET(Muhipath Elimination Technology)以及削減多路徑的延遲鎖相環(huán)MEDLL(Multipalh Elimination Delay Lock Loop)。前兩種技術(shù)只考慮了DLL(Delay Lock Loop)中多路徑的影響，只能改善偽距觀測(cè)值中多路徑效應(yīng)的影響。中多路徑的影響，可有效地削減偽距與相位觀測(cè)值中的多路徑效應(yīng)的影響，這種技術(shù)計(jì)算量較大，對(duì)硬件的要求較高。
接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)為失真的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，產(chǎn)生失真的原因之一就是多路徑效應(yīng)。如果衛(wèi)星發(fā)生的信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星到接收機(jī)的直線路徑到達(dá)接收機(jī)，這接收機(jī)接收到的信號(hào)為衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的延遲，且信號(hào)的強(qiáng)度最大。考慮信號(hào)在傳播過程中，受一些物體的反射，而改變了信號(hào)的傳播方向、振幅、極化以及相位等，這些變化了的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)，與通過直線路徑到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)產(chǎn)生疊加。這種現(xiàn)象稱為多路徑效應(yīng)。
影響
多路徑效應(yīng)是GPS測(cè)量中干擾測(cè)量質(zhì)量的主要原因之一。多路徑效應(yīng)類似于回聲的現(xiàn)象，在接收機(jī)收到從衛(wèi)星直接發(fā)射的信號(hào)的同時(shí)，它也接收到由其他物體反射的衛(wèi)星信號(hào)。在GPS測(cè)量中如無法更換測(cè)量地點(diǎn)，降低多路徑效應(yīng)的方法主要有增加衛(wèi)星截止高度角，但這樣做的同時(shí)也會(huì)屏蔽掉低高度角的衛(wèi)星(就是剛從地平線升起的衛(wèi)星)信號(hào)。除此之外還可以增加扼流圈，抑徑板等裝置。但是多路徑效應(yīng)只能減弱，無法消除。
多路徑效應(yīng)是指接收機(jī)除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)外，還同時(shí)收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號(hào)。這些信號(hào)與直接信號(hào)疊加，從而使觀測(cè)量產(chǎn)生誤差。而且這種誤差隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異，所以很難建立描述它的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料的分析表明，在一般反射環(huán)境下，多路徑效應(yīng)對(duì)測(cè)碼偽距的影響可達(dá)米級(jí)，對(duì)測(cè)相偽距的影響可達(dá)厘米級(jí);而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號(hào)失鎖和使載波相位觀測(cè)量產(chǎn)生周跳。因?yàn)椋瑢?duì)于碼觀測(cè)量和載波。相位觀測(cè)量，除了電離層折射和多路徑效應(yīng)之外，其他的誤差都是相同的，所以應(yīng)用碼觀測(cè)量和載波相位觀測(cè)量的特殊組合，可以估算出多路徑效應(yīng)的影響。只是由于碼觀測(cè)值的精度不高，這就意味著用這種方法仍無法探測(cè)到小的多路徑效應(yīng)。
多路徑效應(yīng)的影響，一般包括常數(shù)部分和周期性部分，其中常數(shù)部分，在同一地點(diǎn)將會(huì)日復(fù)一日地重復(fù)出現(xiàn)。
消弱方法
基線兩端的多路徑效應(yīng)不具有相關(guān)性，無法通過差分技術(shù)來消除，從而使多路徑效應(yīng)誤差成為GPS短基線差分測(cè)量的一個(gè)主要的誤差來源，如何削弱多路徑效應(yīng)誤差是GPS高精度測(cè)量的一個(gè)最主要的問題。當(dāng)前GPS多路徑效應(yīng)研究大致可以分為三類：GPS天線設(shè)計(jì)、接收機(jī)信號(hào)處理以及數(shù)據(jù)后處理。通過設(shè)計(jì)特殊的GPS火線來抑制多路徑的方法主要有天線增益法、天線極化法、扼流圈天線。特殊的天線有效地抑制多路徑效應(yīng)，但這種天線的體積較大，價(jià)格昂貴，而且對(duì)于高度角較大的反射信號(hào)造成的多路徑效應(yīng)仍然無能為力。接收機(jī)信號(hào)處理法是通過改進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)，在信號(hào)處理階段削弱多路徑效應(yīng)的影響。其中主要有窄相關(guān)技術(shù)、多路徑削減技術(shù)MET(Muhipath Elimination Technology)以及削減多路徑的延遲鎖相環(huán)MEDLL(Multipalh Elimination Delay Lock Loop)。前兩種技術(shù)只考慮了DLL(Delay Lock Loop)中多路徑的影響，只能改善偽距觀測(cè)值中多路徑效應(yīng)的影響。中多路徑的影響，可有效地削減偽距與相位觀測(cè)值中的多路徑效應(yīng)的影響，這種技術(shù)計(jì)算量較大，對(duì)硬件的要求較高。
