GPS动态监测多路径效应分析陈福江摘要：GPS给导航定位及大地测量等学科带来了一场革命性的变革。它具有速度快、全天候、自动化程度高、测站间无需通视、可同时测定点的三维位移等优点，因而广泛应用于各种形式(如大坝、桥梁或工程结构等)的动态监测。本文首先阐述了研究多路径效应的现实意义，并对目前国内外多路径的研究现状及其存在的问题进行了总结；其次是分析了多路径效应的信号特征，并利用多路径信号的频率特性，对基于小波分析的多路径效应研究；最后，通过算例分析，检验了小波分析减弱多路径效应对动态监测的影响，得到了满意结果。关键词:GPS；多路径效应；小波滤波；滤波器设计Abstract:GPSnavigationorientationandtheearthtomeasure,andotherdisciplinesbringarevolutionarychange.Ithashighspeed,all-weather,ahighdegreeofautomation,betweenstationswithoutthesight,thesimultaneousdeterminationofpointcanbe3ddisplacementetc,andthuswidelyappliedinallkindsofforms(suchasDAMS,Bridgesorengineeringstructure,etc.)ofthedynamicmonitoring.Thiselaboratesthemultipatheffectofpracticalsignificance,andmanyofthepathathomeandabroadresearchpresentsituationandproblemsaresummarized;Secondisanalyzedthemultipatheffectofthesignalcharacteristics,andusingthefrequencyofthesignalpathcharacteristicsofwaveletanalysisbasedonthemultipatheffectresearch;Finally,throughtheanalysisoftheexample,testthewaveletanalysisabatemultipatheffectofdynamicmonitoring,theeffectsoftheresultsaresatisfactory.Keywords:GPS;Multipatheffect;Waveletfilter,Filterdesign中圖分类号：S611文献标识码：A：0前言GPS作为新一代的空间定位系统，自从20世纪80年代以来，尤其是进入90年代后，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化。GPS多路径效应严重影响了我们定位的精度，而且由于多路径效应的复杂性，一般很难将其彻底消除，因此我们只有通过一定的数学处理手段将其削弱。本文在研究多路径效应时，将围绕多路径效应的数学处理手段进行分析，旨在通过GP5多路径信号的特性，利用多路径与实际变形信号的频率特性差异，用小波滤波的方法对单历元变形坐标序列进行多路径误差的提取。1研究的主要内容通过以上分析和总结，我们知道GPS多路径效应严重影响了我们定位的精度，而且由于多路径效应的复杂性，一般很难将其彻底消除，因此我们只有通过一定的数学处理手段将其削弱。本文在研究多路径效应时，将围绕多路径效应的数学处理手段进行分析，旨在通过GPS多路径信号的特性，利用多路径与实际变形信号的频率特性差异，用小波滤波的方法对单历元变形坐标序列进行多路径误差的提取。在研究过程中，介绍了小波分析中的分解层数的确定方法等棘手问题。鉴于以上分析，本文主要研究的内容概括如下：1)从数学角度出发，用函数关系表明多路径效应的信号特征，数学模型简单，更容易理解多路径效应的特性；2)基于小波分析的GPS多路径效应的研究，该方法解决了小波分析中最佳分解层的确定方法即根据多路径效应的强相关性，利用相邻天之间多路径效应相关系数最大法来确定小波分解层数，并根据这一方法进行GPS多路径效应的分析。2GPS多路径效应的信号特征2.1GPS多路径误差产生的原理GPS信号接收机所测得的是测站与卫星之间的伪距和相位，应该是GPS信号接收天线相位中心至GPS卫星发射天线相位中心的距离。显而易见，所接收的GPS信号，理论上应该是从GPS卫星发射天线相位中心直接到达GPS信号接收天线相位中心，称之为直接波。实际上，当GPS信号由于受到附近的物体，如地面或者水面、建筑物、车辆、山脉、树林等而发生反射时，出现了反射波。其实，GPS信号接收机所接收的信号应该是反射波与直射波的合成波（见图2-1）。所谓“多路径误差”，就是反射波对直射波的破坏性干涉而引起的测站一卫星距离误差，导致GPS信号的能量发生衰减和相位发生延迟。这种误差的大小主要取决于反射波的强度和用户接收机天线抗御反射波的能力。图2-1多路径效应示意...