[发明专利]一种全方位GPS多路径信号测试装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程及测量工程技术领域，涉及一种全方位GPS多路径信 号测试装置。

背景技术

近年来，随着GPS中的载波相对定位技术逐步成熟，这一有着高效、快速、 全自动、全天候和高精度等优越性能的变形监测方法在特大型土木工程中开始 应用。通过GPS变形监测可以获取测点大量的重复观测数据，这些数据信息不 但包含建筑物真实的变形量，同时也不可避免地含有多种干扰误差项，如与GPS 卫星有关的误差：卫星轨道偏差、卫星钟差；与卫星信号传播有关的误差：电 离层折射、对流层折射、多路径效应；与接收设备有关的误差：观测误差、接 收机钟差、天线相位中心偏差；其它误差：地球自转的影响、相对论效应影响、 地球潮汐影响等。

这些误差源中，地球自转影响、地球潮汐影响等误差经模型化改正后，剩 余残差对短基线的影响可以忽略。载波相对定位方式属于双差相位观测模型， 根据基线两端的相关性原理，可完全消除相对论效应、卫星钟差和接收机钟差 的影响，且对大气折射和卫星轨道误差也有很好地削弱作用。而多路径效应引 起的误差，随着反射物距离的增加衰减很快，使得多路径效应的测站相关性很 弱，即使很短的基线，两站间多路径影响差异也很大，站间求差方法对多路径 误差的消除作用不大，且没有较好的模型来改正，多路径效应已成为影响高精 度定位的最大制约因素。

采用GPS对结构进行监测时，每个GPS天线安装的位置是不同的，它们所 处的环境也就不同，不同环境的反射介质将引起的不同的多路径误差，因此研 究并归纳出常见介质对GPS信号的影响规律具有重要的现实意义。但目前国内 外学者对GPS信号的影响规律的实验研究基本处于探索阶段，大多是将反射板 简单的摆放在GPS天线的旁边或通过三脚架将反射板挂起来的方式来产生多路 径信号，这样做有众多缺陷：(1)反射板的高度较难精确控制；(2)反射板 与GPS天线的距离较难精确控制；(3)反射板与GPS天线的相对方位较难精 确控制；(4)不同大小的反射板较难牢固的固定住。

因此，开发一种全方位的GPS多路径信号测试装置对土木工程及测量工程 技术领域的工作人员研究GPS多路径信号的规律性，进而提高GPS定位精度具 有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种全方位GPS多路径信号测试装置，其目的是解决GPS多 路径误差实验中反射板的高度、反射板与GPS天线的距离、反射板与GPS天线 的相对方位较难精确控制等问题。

本发明的技术方案如下：

全方位GPS多路径信号测试装置，主要由夹具、挂环、反射板上固定条、 反射板上固定条螺栓、形状记忆合金绞线、反射板、反射板下固定条、反射板 下固定条螺栓、滚轴、扣紧装置、转轮、转轮把手、反射板支撑杆、反射板支 撑杆螺栓、连接法兰、伸缩杆、伸缩杆支座、伸缩杆支座螺栓、轨道、GPS信 号接收机天线、抑径板、GPS信号接收机天线支撑、GPS信号接收机天线支座 螺栓和GPS信号接收机天线支座组成。主要技术方案为：将轨道固定在地面上， 轨道的一端连接GPS信号接收机天线支座，支座的上端连接GPS信号接收机天 线支撑，支撑上端连接抑径板，抑径板上面安装GPS信号接收机天线；轨道的 另外一端连接伸缩杆的支座，支座的上端连接伸缩杆，伸缩杆上端连接法兰， 法兰上端通过螺栓与反射板支撑杆连接；反射板支撑杆的下部对称装有两个转 轮，上端对应位置处焊接两个挂环，挂环和转轮中间通过形状记忆合金绞线相 连接；在两个转轮上部处的反射板支撑杆断开，断开位置处安装一个扣紧装置 和滚轴；反射板支撑杆断开部位的上面安装有反射板下固定条和上固定条，下 固定条与支撑杆焊接，上固定条通过夹具与支撑杆连接，上固定条和下固定条 上均匀分布有螺栓孔。

通过松开反射板支撑杆上的扣紧装置，可以使反射板改变仰俯角；通过调 整伸缩杆的长短，可以改变反射板的高度；通过调整伸缩杆支座螺栓可以改变 反射板与GPS信号接收机天线之间的距离；通过调整反射板支撑杆螺栓可以改 变反射板与GPS信号接收机天线之间的方位；通过调整夹具在反射板支撑上的 位置可以使装置适用于不同大小的反射板。此外，形状记忆合金绞线可以有效 控制反射板的牢固性，抑径板可以有效消除来自GPS信号接收机天线下部的多 路径信号。