多路径误差与观测环境密切相关,表现为一时空环境效应,难以构建准确数学模型消除其影响。另外,多路径误差在基线两端不具有空间相关性,运用现有差分技术也无法很好消除。经国内外学者大量研究,长延迟多路径误差已得到大幅度削弱,但残余的短延迟多路径误差仍是GPS高精度测量中主要误差源之一。针对上述问题,本文以载波相位观测值中多路径误差为研究对象,从观测数据后处理入手,采用卡尔曼滤波和粒子滤波方法对多路径误差进行研究,探讨GPS测量中多路径误差削弱的技术与方法。本文主要研究内容及思路如下:(1)载波相位双差模型中多路径误差分析。根据GPS载波相位基本观测方程,建立载波相位双差观测模型,对模型中残余误差进行研究。研究表明,双差模型中卫星钟差和接收机钟差得到消除,对流层、电离层延迟以及星历误差等具有空间相关性误差得到大幅度削弱,残余项主要包含多路径误差及观测噪声的影响。(2)多路径误差特性研究。根据多路径误差产生机理,深入研究单一和多个反射信号的多路径误差函数模型,详细分析多路径误差的时空环境效应、产生类型、影响幅值、频率特征以及周日重复特性。(3)研究基于卡尔曼滤波的多路径误差估计。根据多路径误差在历元间的时变特性,以多路径误差大小、变化速率、加速率作为状态变量,建立多路径误差状态空间模型,利用标准卡尔曼滤波从双差固定解的坐标残差序列中估计出多路径误差。由于多路径误差在历元间具有相关性,致使过程噪声在历元间也具有相关性。标准卡尔曼滤波假设过程噪声和观测噪声为不相关的高斯白噪声,因此利用标准卡尔曼滤波对多路径误差进行估计时,很难保证其估计精度。基于有色噪声卡尔曼滤波理论,本文研究了过程噪声为有色噪声的多路径误差估计方法。(4)研究基于粒子滤波的多路径误差估计。顾及粒子滤波对系统观测噪声和过程噪声没有限制,在非高斯、非线性系统状态估计中应用广泛。以多路径误差状态空间模型为基础,利用粒子滤波从双差固定解的坐标残差序列中估计出多路径误差。由于粒子滤波在迭代过程中会出现权值退化和有效样本枯竭问题,本文应用重采样算法,研究基于重采样粒子滤波的多路径误差估计方法。(5)多路径误差改正。利用上述多路径误差估计方法从监测站第一天的坐标残差序列中估计出多路径误差,并根据多路径误差的周日重复特性,对之后各天的坐标序列进行改正,以此削弱多路径误差的影响。