GPS实时定位精度的方法探析.doc

GPS实时定位精度的方法探析.docGPS实时定位精度的方法探析摘要:目前,GPS全球定位系统在备方血的用途越来越广,但是由于大气介质的变化使得电磁波传播速度减慢,射线发生弯曲,从而产生折射误并。因此要提高GPS的定位导航精度,就必须进行电磁波折射误并修正。木文提出了利用地而气象参数和微波遥感测量进行实时电磁波折射误普修正方法,从而进一步提高GPS的导航定位精度。关键词:GPS,微波遥感,电磁波折射引言:近年来全球定位系统(GPS)在我国显示出了越来越广泛的丿IJ途。GPSM用是一项渗透力很强的技术,在为测绘、地质地矿勘探、交通、航海等丿应用领域带来了可观经济效益和社会效益的同时,它还将牵引接收机制造业、通信设备制造业、地理信息产品行业的发展,成为信息产业新的经济增长点。因此,合理地应用GPS系统并尽可能地提高贯定位精度可以为我国国防和国民经济提供更广的服务。我们知道,大气是不均匀介质,当电磁波在大气屮传播时,大气介质会使得电磁波产生折射效应,以致传播速度小于光速,传播路径产生弯曲,最终使得在无线电导航定位时产生误差,因此提高GPS定位精度的途径Z—是要进行电磁波折射误差的修正。众所周知,引起电磁波折射效应的主要因索是随空间和时间不停变化的大气折射率,因此要进行高精度的电磁波折射谋茅修正必须实时测量岀电磁波射线经过路径上的大气折射率。在H前常用的电磁波折射谋并修正方法屮,其大气结构是由探空仪进行测量得到的。但是,由于常川探空仪只能测最出大气折射率随高度的变化,而无法测最出大气折射率的水平变化,且每一次探空测量一般需要30分钟左右的时间,从而使空屮大气随时间的变化一般不能精确得到。这样,就无法获得精确的人气结构,从而限制了实时电磁波折射误差修止精度的提高。川微波遥感方法测最大气辐射亮温再从辐射信息屮得到电磁波的折射误并最,从而进行电磁波折射误并修正的方法是提高实时电磁波折射谋并修正的冇效方法。此方法的主要优点是:(1)肓接在电磁波射线经过路径上进行大气遥感测量,不需要大气水平均匀的假设,即遥感信息屮包含了人气的垂頁和水平变化情况;(2)能够进行实时测量,可克服大气的时变误差;(3)具有全天候性能,可在任何夭气情况下进行测量。本文主要介绍了用地面气象参数和微波遥感技术来进行GPS实时电磁波折射谋弟修正的方法,并进行了精度检验。2、实时电磁波折射误差修正电磁波在低层大气屮传播时产生的折射误差为:式中:AR为电磁波折射误差,km;hi为日标离地高度,km;8为电磁波射线仰角,deg;Rv为目标到测站的真实距离,km;n为大气折射指数。大气折射指数n与折射率N的关系为:N=(n-1)x106(1)式屮的第一项由电磁波传播速度延迟引起的电磁波折射误差,第一-项为电磁波射线弯1山引起的电磁波折射误羌。通常前者比拆者人得多,尤其在3。以上仰角丿订者完全可以忽略。由于GPS定位屮仰角一般都较大,因此这里可认为电磁波折射i^AR近似为:从大气物理学可知,大气折射率由其干项Nd和湿项N3组成,即:其屮,Nd为在气折射率干项,N3为大气折射率湿项,P为大气压强,hPa;T为大气湿度,K;Pu为水气密度,g/m3o贝”3)式可写成:根据大气物理和结构剖面的理论研究及实际测量得出,干项Nd剖面何规律H较稳定,因此(7)式屮折射率干项Nd和积分可由GPS接收站所在地面气彖参数比较准确地估算出来。而折射率湿项N3剖面