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GPS-Signalausbreitung

 
     
  Ausbreitungsverhalten der GPS-Signale (Code, Träger) in der Ionosphäre, Troposphäre und der Antennenumgebung (Multipath). Die Ionosphäre ist für Mikrowellen ein dispersives Medium, d.h. die Signalausbreitung hängt von der Frequenz ab. Codemessungen werden verlangsamt (Gruppengeschwindigkeit) und Trägerphasenmessungen beschleunigt (Phasengeschwindigkeit). Durch Nutzung beider Trägerfrequenzen L1 und L2 kann der Ionosphäreneinfluss nahezu vollständig korrigiert werden. Stehen nur Einfrequenzempfänger zur Verfügung, dann muss in Zeiten einer ruhigen Ionosphäre mit einem Restfehler von 1 cm je 10 km (1 ppm) in den Relativkoordinaten gerechnet werden. Dieser Fehler kann bei stark angeregter Ionosphäre, d.h. in Zeiten erhöhter Sonnenaktivität, auf ein Vielfaches ansteigen, insbesondere im Bereich des geomagnetischen Äquators.


Die Troposphäre ist für die Mikrowellenausbreitung ein neutrales Gas und muss deshalb durch Zustandsparameter (Druck, Temperatur, Wasserdampfgehalt) beschrieben werden. In der Regel wird das Ausbreitungsverhalten von GPS-Signalen (ebenso bei GLONASS, TRANSIT, DORIS) durch Modelle hinreichend beschrieben. Bei hohen Genauigkeitsansprüchen, insbesondere bei GPS-Mehrstationslösungen, können troposphärische Parameter im Ausgleichungsmodell mitgeschätzt werden. Unzureichend erfasste Troposphäreneinflüsse wirken sich insbesondere auf die Höhenkomponente aus.


In der Antennenumgebung kann es durch reflektierende Oberflächen zu Umwegsignalen und Signalüberlagerungen kommen (Multipath). Dadurch können Signalverluste und Ergebnisverfälschungen entstehen, die bei Trägerphasenmessungen einige Zentimeter und bei Codemessungen einige Meter erreichen. Bei längerer Messdauer mitteln sich die Effekte heraus.


GSe
 
 

 

 

 
 
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