GNSS 误差科普：多路径、电离层、对流层与载波相位

02 / 为什么会这样

大气不是空无一物

电离层具有色散性，主要影响与频率有关；码延迟与载波相位超前的主要项符号相反。中性大气对两者均产生对流层延迟。低高度角路径通常穿过更多大气，但排除它们也会改变几何。

同一起终点间，反射路径比直达路径更长。接收机可能跟踪两者混合的信号，最终偏差取决于幅度、延迟、相位和跟踪算法，并不简单等于全部附加路径长度。若直达路径被阻挡，还会形成另一类非视距问题。

03 / 深入理解

长度如何变成延迟

实验通过把卫星示意点相对垂直墙面镜像，并求接收机到镜像点连线与墙面的交点，计算镜面反射。两束脉冲使用相同示意速度。图中米制比例是选定的局部几何，并非卫星到地面的真实比例。

\begin{aligned}\Delta L&=\lVert S-W\rVert+\lVert W-R\rVert\\&\quad-\lVert S-R\rVert\end{aligned}

\Delta t=\frac{\Delta L}{c}

S：信号源；W：反射点；R：接收机；长度单位为米。每多一米约增加 3.34 纳秒延迟。

码与载波是不同观测

码相关提供伪距。载波相位测量较短波长信号的相位，可以很精细，但包含未知的整周模糊度。观测量精细不等于已经解出模糊度、得到无偏位置。

\begin{aligned}L&=r+c(\delta t_r-\delta t_s)\\&\quad-I+T+\lambda N+\varepsilon_L\end{aligned}

L：以米表示的载波相位；λ：波长（米）；N：整周模糊度。这是简化模型。

04 / 完整案例

若反射路径多走 30 米，额外传播延迟为 30 / 299,792,458 秒，约 100 纳秒。在实验中向外移动墙面，观察重新计算的路径差；关闭反射以单独观察直达路径。不能将显示的延迟称为实测接收机误差，因为这里没有模拟接收机跟踪过程。

05 / 实际使用

06 / 常见问题

低 DOP 能消除多路径吗？

不能。DOP 描述误差模型下的几何，并不改正有偏观测。

双频能解决所有误差吗？

频率组合能处理主要电离层项，但不能消除所有大气、多路径、噪声和硬件影响。

载波相位为什么有用？

当模糊度、模型和改正处理得当时，精细的相位观测可支持高精度。

07 / 继续阅读

本文为 GNSS View 原创解释；下列资料用于核对模型、术语和系统背景。