多路径误差是全球导航卫星系统（GNSS）等卫星定位系统的常见问题。具体来说，当卫星信号通过多条路径到达接收器时，就会产生多路径误差。因此，这些信号会导致定位数据不准确。为了解决这个问题，工程师和研究人员必须了解并减少多径误差，以提高导航、测量和科学应用中使用的 GNSS 系统的精度。
此外，多径误差还指卫星信号在附近表面（如建筑物、树木或地面）反射或散射时产生的 GNSS 定位误差。
GNSS 接收机不是接收来自卫星的单一直接信号，而是检测到达天线之前经过不同路径的多个信号。因此，这些信号之间的干扰会导致计算出的位置出现误差。
多径误差的主要方面有
- 信号反射：反射信号在到达接收器之前会从表面反弹，导致信号定时和定位计算出现偏差。
- 信号散射：散射信号在撞击到不规则表面后会扩散开来，使准确数据的接收和测量变得更加复杂。
- 路径差异：信号路径的长度不同会导致信号传输时间的差异，从而造成定位误差。
多径误差的 3 个原因
多径误差受各种环境和技术因素的影响。了解这些原因有助于制定有效策略，最大限度地减少其对全球导航卫星系统精度的影响。
1 - 反射表面
反射表面的一个例子是建筑物、人行道和水体等坚硬表面会导致卫星信号反射。这些反射会与直接信号一起到达接收器，从而导致信号传输时间的测量误差。
城市环境
在建筑物和基础设施密集的城市中，由于反射表面的数量增加，多径误差更加明显。这会严重影响城市环境中定位系统的精度。
水体
湖泊和海洋等大型水体会反射 GNSS 信号，从而导致多径误差。水面的反射特性会造成复杂的信号干扰。
2 - 表面不规则
表面不规则：不规则或不平整的表面会向多个方向散射 GNSS 信号。这些散射信号会与直接信号混合，造成位置计算误差。
地形特征
山丘、树木和岩石露头等自然特征会散射和反射 GNSS 信号，造成多径误差。地形的不规则性会影响信号的传播和接收。
人造结构
天线、栅栏和车辆表面等结构也会造成信号散射和反射。这些结构会增加信号传播路径，从而增加多径误差的可能性。
3 - 大气条件
温度和湿度等大气条件的变化会影响全球导航卫星系统信号的传播。这些条件会改变反射或散射信号的特性，从而间接影响多径误差。
温度变化
温度变化会影响大气层的密度和成分，从而影响全球导航卫星系统信号的传播和反射。
湿度水平
高湿度会导致大气折射率变化，影响信号路径并造成多径误差。
多径误差缓解策略
为减少多径误差对全球导航卫星系统定位精度的影响，采用了多种技术和工艺。实施这些策略可以大大提高导航系统的可靠性。
先进的接收器技术
现代全球导航卫星系统接收器配备了先进的信号处理功能，可识别和减轻多径干扰。这些接收器使用算法来区分直接信号和反射信号。
多径检测算法
接收机使用算法来检测和滤除多径信号。这些算法分析传入信号的特征，将直接信号与反射信号区分开来。
信号处理技术
先进的信号处理技术，如自适应滤波和相关分析，有助于减少多径误差（多径抑制）的影响。这些技术通过提高接收信号的质量来提高定位的准确性。
天线设计
全球导航卫星系统天线的设计和布置对最大限度地减少多径误差起着至关重要的作用。具有特定设计的天线可以降低对反射信号的敏感度。
接地平面
在天线周围使用接地平面或反射表面，可以减少附近表面反射的影响，有助于改善信号接收。
天线放置
适当放置 GNSS 天线，远离反射面和潜在干扰源，有助于减少多径误差。确保有一条通向天空的清晰视线，可最大限度地减少信号反射和散射的机会。
调查和数据处理技术
在测量和科学应用中，后处理技术可用于纠正多径误差。这些技术包括分析长期收集的数据，以识别和纠正多径效应造成的误差。
后处理修正
后处理软件工具和算法可以分析记录的 GNSS 数据，以识别和修正多径误差。这些修正可提高定位和测量结果的准确性。
使用基准台站
固定位置的基准台站可提供校正数据，以调整全球导航卫星系统测量中的多径误差。这种技术通常用于高精度应用。
多径误差是全球导航卫星系统定位中的一个重大挑战，它是由卫星信号的反射和散射引起的。
先进的接收器技术、适当的天线设计和数据处理技术在解决多径干扰方面发挥着关键作用，可确保导航和定位应用在各种环境中实现最佳性能。