4 电磁波的传播与GPS卫星的信号解析
电磁波的传播与gps卫星信号
02
电磁波传播基础
电磁波的性质
电磁波是由电场和磁场相互激发而形成 的波动，具有能量和动量。
电磁波的传播速度等于光速，即每秒约 299，792，458米。
电磁波的频率范围非常广泛，从极低频 （ELF）到极高频（EHF），包括无线 电波、微波、红外线、可见光、紫外线
和X射线等。
电磁波的传播方式
01
GPS卫星信号
全球定位系统（GPS）卫星发送的 信号，用于定位和导航。
研究背景与意义
研究背景
随着科技的发展，电磁波在通信、导航、探测等领域的应用越来越广泛，而 GPS卫星信号作为导航定位的重要手段，其传播特性受到电磁波传播特性的影 响。
研究意义
深入理解电磁波传播与GPS卫星信号之间的关系，有助于提高导航定位的精度 和可靠性，对于军事、交通、气象等领域具有重要意义。
大气对流层
对流层是大气的最低层，包含大量的 水蒸气、尘埃和其他微粒，对无线电 波的吸收和散射影响较大。
电离层
大气湍流和气象条件
大气湍流和气象条件如雨、雾、霾等 会影响电磁波的传播，导致信号衰减 和失真。
电离层能够反射高频电磁波，如短波 广播信号，从而实现远距离传播。
03
GPS卫星信号
GPS系统简介
度和时间信息。
04
电磁波在GPS卫星信号传播中的应用
电磁波在GPS定位中的作用
01
电磁波是GPS卫星信号传播的主 要媒介，通过接收来自GPS卫星 的信号，地面设备可以确定其位 置。
02
电磁波具有直线传播的特性，使 得GPS卫星信号能够穿透大多数 障碍物，如建筑物、树木等，实 现全球范围内的定位服务。
通过实验和模拟研究，我们发现GPS卫星信号在 城市环境中容易受到多径效应和阴影效应的影响 ，导致定位精度下降。
第四章 GPS卫星导航电文和卫星信号
第4章GPS卫星的导航电文和卫星信号4.1 GPS卫星的导航电文GPS卫星的导航电文（简称卫星电文）是用户用来定位和导航的数据基础。
它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。
这些信息以二进制码的形式，按规定格式组成，按帧向外播送，卫星电文又叫数据码（D码）。
他的基本单位是长1500bit的一个主帧，传输速率是50bit/s，30s传送完毕一个主帧。
一个主帧包括5个子帧，第1、2、3子帧各有10个字码，每个字码有30bit；第4,5子帧各有25个页面，共37500bit。
第1、2、3子帧每30秒重复一次，内容每小时更新一次。
第4,5子帧的全部信息则需要750s才能够传送完毕。
即第4、5子帧是12.5min播完一次，然后再重复之，其内容仅在卫星注入新的导航数据后才得以更新。
4.1.1 遥测码遥测码位于各子帧的开头，它用来表明卫星注入数据状态。
遥测码的第1-8bit 是同步码，使用户便于解释导航电文；第9-23bit为遥测电文，其中包括地面监控系统注入数据时的状态信息、诊断信息和其他信息。
第23和第24bit是连接码；第25-30bit为奇偶检验码，它用于发现和纠正错误。
4.1.2 转换码转换码位于每个子帧的第二个字码。
其作用是提供帮助用户从所捕获的C/A码转换到捕获P码的Z计数。
Z计数实际上是一个时间计数，它以从每星期起始时刻开始播发的D码子帧数为单位，给出了一个子帧开始瞬间的GPS时间。
由于每一子帧持续时间为6s，所以下一个子帧开始的时间为6xZ s，用户可以据此将接收机时钟精确对准GPS时，并快速捕获P码。
4.1.3 第一数据块第1子帧第3-10字码，主要内容：①标识码，时延差改正②星期序号③卫星的健康情况④数据龄期⑤卫星时钟改正系数等。
4.1.4第二数据块包含第2和第3子帧，其内容表示GPS卫星的星历，这些数据为用户提供了有关计算卫星运动位置的信息。
电磁波的传播与应用知识点总结
电磁波的传播与应用知识点总结电磁波是一种在空间中传播的电磁场波动现象，它在我们的日常生活和现代科技中有着广泛而重要的应用。
下面让我们来详细了解一下电磁波的传播与应用的相关知识点。
一、电磁波的传播特性电磁波不需要任何介质就可以在真空中传播，其传播速度约为光速，即 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，并且其波长和频率也会发生变化。
电磁波的传播方向与电场和磁场的振动方向相互垂直，形成了横波的传播模式。
电磁波的电场和磁场在空间中相互激发，从而使电磁波能够不断向前传播。
电磁波在传播过程中会发生反射、折射、衍射和干涉等现象。
当电磁波遇到障碍物时，如果障碍物的尺寸远大于电磁波的波长，电磁波会发生反射；如果障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或小于波长，电磁波会发生衍射。
折射现象则发生在电磁波从一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同，电磁波的传播方向会发生改变。
干涉是两列或多列电磁波相遇时，在某些区域相互加强，在某些区域相互减弱的现象。
二、电磁波的频谱电磁波的频谱非常广泛，按照频率从低到高依次包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
无线电波的频率较低，波长较长，常用于通信、广播和导航等领域。
微波的频率较高，波长较短，广泛应用于雷达、卫星通信和微波炉等。
红外线具有热效应，常用于红外遥感、红外加热和红外摄像等。
可见光就是我们能够看到的光，其波长范围决定了我们所感知到的颜色。
紫外线具有杀菌消毒和荧光效应，常用于医疗、防伪和化学分析等。
X 射线具有很强的穿透力，常用于医学成像和材料检测。
伽马射线的能量极高，常用于放射性治疗和工业探伤等。
三、电磁波的传播方式电磁波的传播方式主要有地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播，其传播距离较远，但频率较低。
这种传播方式常用于中波和长波的广播。
天波传播是指电磁波被发射到高空的电离层后，被反射回地面的传播方式。
《“GPS”卫星定位》 导学案
《“GPS”卫星定位》导学案一、学习目标1、了解 GPS 卫星定位系统的基本概念和组成部分。
2、掌握 GPS 卫星定位的工作原理和定位方法。
3、认识 GPS 卫星定位在日常生活和各个领域中的应用。
4、理解 GPS 卫星定位的优势和局限性。
二、学习重难点1、重点（1）GPS 卫星定位系统的组成和工作原理。
（2）GPS 卫星定位的定位方法和误差来源。
2、难点（1）理解 GPS 卫星信号的传播和接收过程。
（2）分析 GPS 定位误差的产生原因和解决方法。
三、知识梳理（一）GPS 卫星定位系统的概述1、定义GPS 是 Global Positioning System 的缩写，即全球定位系统，是一种以卫星为基础的无线电导航定位系统。
2、发展历程GPS 系统的建设始于 20 世纪 70 年代，经过多年的发展和完善，如今已广泛应用于全球各个领域。
（二）GPS 卫星定位系统的组成1、空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，确保在地球上的任何地点、任何时间都能至少观测到 4 颗卫星。
2、地面控制部分包括主控站、监测站和注入站，负责对卫星进行监测、控制和数据更新。
3、用户设备部分即 GPS 接收机，接收卫星信号并进行处理，计算出用户的位置、速度和时间等信息。
（三）GPS 卫星定位的工作原理1、卫星信号的发射卫星上搭载有高精度的原子钟，不断发射包含卫星位置、时间等信息的无线电信号。
2、信号的传播信号在空间中以电磁波的形式传播，由于传播介质的影响，信号会有一定的衰减和延迟。
3、接收机的接收和处理用户的 GPS 接收机同时接收多颗卫星的信号，通过测量信号的传播时间，计算出接收机与卫星之间的距离。
然后利用三角测量原理，结合多颗卫星的位置信息，确定接收机的位置。
（四）GPS 卫星定位的方法1、单点定位使用一台接收机进行定位，精度较低，通常用于一般的导航和定位需求。
2、相对定位使用两台或多台接收机同时观测相同的卫星，通过测量接收机之间的相对位置，提高定位精度。
电磁波技术在卫星通讯中的应用
电磁波技术在卫星通讯中的应用随着现代电子技术的高速发展，越来越多的高科技应用得以广泛使用，在其中电磁波技术也成为了一种非常重要的技术。
尤其是在卫星通讯领域，电磁波技术已经成为了最为重要的技术之一。
在卫星通讯中，电磁波技术的应用可以说是无处不在，无论是从通讯信号的发送、接收到信号的处理等各个环节，都少不了它。
下面，我们就一起来深入了解电磁波技术在卫星通讯中的重要性吧。
电磁波技术的原理首先，我们先来了解一下电磁波技术的原理。
如我们所知，电磁波是在空间中传播的一种电磁辐射，它是由电场和磁场有规律地振荡产生的一种能量波动。
电磁波的传播是由这两种场耦合而成的，它们的相互作用产生了电磁波的振荡。
电磁波的频率、波长、振幅等等都是从电场和磁场的振动状态中确定的。
这种特性使得电磁波可以在空气、真空和其他介质中传播。
在卫星通讯系统中，电磁波技术是最主要、也是最基础的工具，因为它可以在不同的介质中传播，从而实现对不同通讯信号的传输。
电磁波技术在卫星通讯中的主要应用就是用于通讯信号的发送和接收。
例如，当我们拨打电话时，相应的声音信号会被转换成电信号，这些信号在空中飞行，通过卫星传输到另一个人的手机上，同时另一个人的手机也通过电磁波将相应的信号传回过来，这样两个电话就建立了连接。
当然，电磁波技术不仅被应用在卫星通讯，它也在其他地方得到了广泛应用，例如雷达、电视、电视机、微波炉等等。
电磁波技术在卫星通讯中的应用接下来，我们来看一下电磁波技术在卫星通讯中的应用。
卫星通讯是一种非常重要的通讯方式，通常用于远距离通讯，例如在不同国家和地区之间进行通讯。
在这个过程中，电磁波技术起着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下卫星通讯的原理。
卫星通讯是通过通讯卫星建立的，这个通讯卫星是一种在卫星轨道上运行的人造卫星，它可以接受地面和其他卫星的信号，将这些信号进行处理后再发送到目标设备上。
电磁波技术正是在这个过程中起到了关键作用。
卫星通讯主要分为三个部分，分别是卫星发射器、传输介质和卫星接收器。
电磁导航的技术原理
电磁导航的技术原理电磁导航是利用电磁信号在空间中传播的特性实现的一种导航方式。
它是一种基于电磁物理学原理的技术，可用于航空、航海、汽车、铁路等多种领域的定位和导航。
本文将介绍电磁导航的技术原理。
1.电磁波的传播原理电磁波指的是一种由电场和磁场组成的横波，在空间中以光速传播。
电磁波的传播遵守波动方程，可以通过电磁场方程和麦克斯韦方程组进行描述。
在空间中，电磁波的传播可以用三维坐标系上的向量场表示。
2.电磁波在导航中的应用在导航中，电磁波常用于通过信号传输来确定位置。
定位系统通过收集从卫星或地面辐射源发射的电磁波等信号，测定其到达接收器位置的时间差，然后通过计算来确定位置。
3.电磁波导航的精度与误差电磁波在导航中的应用精度与许多因素有关，其中最显著的是测量误差。
收到的信号可能会受到各种干扰和误差的影响，如大气影响、天线位置误差、卫星轨道误差、系统时钟偏差等。
这种误差可能会导致导航定位不准确，因此需要进行校准和纠正。
4.电磁波导航的实现电磁波导航主要是通过卫星定位系统(Satellite Navigation Systems)实现的，如全球定位系统（GPS）和伽利略系统等。
它们使用多颗位于地球轨道上的卫星向地球发射电磁信号，接收器接受到这些信号后，可以用三角定位法测量接收器的位置。
5.电磁波导航的未来发展电磁波导航技术随着科技的发展也不断的完善，目前正研究和开发一些新的技术和方法，如利用人造荧光物质进行定位、利用微波辐射和雷达技术进行导航等等。
这些新的技术和方法都将有助于提高定位和导航的精度和效率。
结论电磁波导航是一种常见的定位和导航方式，主要通过卫星定位系统来实现。
该技术利用电磁波的传播性质，实现了较高的精度和效率。
未来随着科技的发展，电磁波导航技术将继续完善和发展，助力于定位和导航业的进一步发展。
卫星信号原理
卫星信号原理
卫星信号是指由人造卫星发射的电磁波信号，经过空间传播到
达地面接收设备的过程。
卫星信号的传输原理涉及到许多物理学和
工程学知识，下面将对卫星信号的原理进行详细介绍。
首先，卫星信号的传输是基于电磁波的传播。
电磁波是一种能
够在真空中传播的波动，它具有电场和磁场的振荡，可以在空间中
传播能量和信息。
卫星发射的信号就是利用电磁波进行传输的。
其次，卫星信号的传输需要经过空间中的传播。
卫星发射的信
号经过发射天线发射到空间中，然后经过大气层的影响，最终到达
地面的接收设备。
在传输过程中，信号会受到大气层、云层、地形
等因素的影响，这些影响会导致信号的衰减和失真。
另外，卫星信号的传输还需要经过地面接收设备的接收和处理。
地面接收设备通常包括天线、接收器等部件，它们能够接收到卫星
发射的信号，并进行解调、解码等处理，最终将信号转化为可供人
们观看、听取的内容。
此外，卫星信号的传输还需要经过地面到卫星的回传。
在一些
卫星通信系统中，用户需要通过地面设备发送信号到卫星，然后再由卫星转发到其他地方。
这种信号的传输方式需要考虑地面到卫星的传输延迟、功率控制等因素。
最后，卫星信号的传输还需要考虑到频率、极化、调制等技术参数。
这些参数会影响信号的传输质量和可靠性，需要在设计卫星通信系统时进行合理的选择和配置。
总的来说，卫星信号的传输原理涉及到电磁波的传播、空间传输、地面接收处理和地面到卫星的回传等多个方面，需要综合考虑各种因素，才能设计出高效可靠的卫星通信系统。
希望本文能够对读者对卫星信号的传输原理有所帮助。
第三章GPS系统的组成与GPS信号 第四节GPS卫星信号
第三章 GPS系统的组成与GPS信号
•学习目标 •第一节 GPS定位系统的组成 •第二节 卫星的运行及其轨道 •第三节 卫星的星历与卫星位置计算 •第四节 GPS卫星信号 •第五节 GPS信号的接收 •本章小结 •思考题与习题
GPS测量定位技术
第三章 GPS系统的组成与GPS信号
3.数据码（D码）
数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星工作状态、时间 系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由C/A码捕 获P码的信息等。
导航电文亦是二进制数码，依规定的格式组成，按帧向外播送， 每帧电文的长度为1500bit，播送速率为50bit/s。
GPS测量定位技术
二、GPS信号的结构
GPS卫星所采用的两种测距码，即C/A码和P码（或Y码）均属于伪随机码 （PRN），这种二进制的数码序列不仅具有良好的自相关特性，而且又是一 种结构确定，可以复制的周期性序列。
（1）C/A码
C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度较大，测距精度较低，所以 C/A码又称为捕获码或粗码。
C/A码的码长 ； Nu 210 1 1023 bit
GPS测量定位技术
五、导航电文
GPS卫星的导航电文主要包括
卫星星历、时钟改正、电离层时
延改正、工作状态和C/A码转换到
捕获P码的信息。将这些信息以数
据，即以二进制码的形式向用户
发送，所以导航电文又称为数据
码，即D码。D码的基本单位是包
含1500比特的一个主帧，如右图
所示，其传播速率为50bit/s。一
GPS测量定位技术
第四节 GPS卫星信号
一、GPS卫星信号的内容
图3-9 GPS信号的产生
影响GPS测量的误差及消除办法
影响GPS测量的误差因素前面已经提到，多种因素影响GPS测量，并且差分定位能大大抵消这些因素的影响。
在这里，我们针对这些因素对差分定位的影响再作进一步的论述。
大气层的影响由于GPS信号是以无线电波的方式不间断地向地面辐射的，因此GPS信号会与其它L 波段的电磁波一样，收到大气折射的影响。
在相对定位时，大气折射的影响对两台接收机之间相对定位精度的影响大大地降低了，但对于精密相对定位而言，大气层的影响仍是不可忽略的。
通常，根据对电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为对流层和电离层。
对流层指从地面向上约40km范围内的大气底层，其影响与电磁波的频率无关；电离层分布于地球大气层的顶部，约在地面向上70km以上的范围，其影响与电磁波的频率有关，且比较复杂。
对于这两方面，已建立了各种模型，各有其优缺点，在这里不一一罗列。
多路径效应在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使测量值偏离真值产生所谓的"多路径误差"。
这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。
如下图所示：多路径效应示意图多路径效应对载波相位观测影响较小，而对伪距观测影响非常大，所以，在进行后差分动态测量时，要注意多路径效应的影响。
在测量中，可通过给仪器安置多路径抑制板的方式减轻其影响。
多路径抑制板的作用遗憾的是，由于同步观测的接收机的多路径影响往往不同，因此，差分方法很难消除多路径的影响。
其他影响因素进行高精度GPS定位需要对各项误差的来源、影响及影响的尺度进行仔细的分析，在这些误差中，有电磁波传播所带来的误差，如电离层、对流层折射的影响；有GPS系统带来的误差，如GPS卫星定轨的精度、GPS卫星的时钟精度、地球潮汐、相对论、甚至人为地降低GPS定位的精度，如SA政策等等；也有与接收机有关的误差，如接收机的时钟精度、内部噪声、天线相位中心等等；还有与观测有关的误差，如起算点的误差、对中误差、天线高的测量、联合平差的已知数据等等。
电磁波的特性解释电磁波的传播和特性
电磁波的特性解释电磁波的传播和特性电磁波的特性：解析电磁波的传播和特性电磁波是一种由变化的电场和磁场相互作用而产生的能量传播形式。
电磁波在自然界和科技应用中起着重要的作用，对于我们理解光的性质、无线通信等具有重要意义。
本文将介绍电磁波的传播和特性。
一、电磁波的传播电磁波是通过空间的传播，可以在真空中、空气中、固体和液体中传播。
它们可以传播的速度等于光速，即约为3.0×10^8米/秒。
电磁波的传播遵循波动理论，具有波动特性和粒子特性。
根据波动理论，电磁波被认为是电场和磁场的交替变化。
波动特性表现为电磁波的频率和波长。
频率指的是电场和磁场一个循环中的震荡次数，用赫兹（Hz）表示，一个赫兹表示每秒一个震荡。
波长是相邻两个波峰之间的距离，用米（m）表示。
频率和波长具有反比关系，即频率越高，波长越短。
二、电磁波的特性1. 辐射性：电磁波具有辐射性，能够从光源中辐射出来，并以直线传播。
当电磁波遇到障碍物时，会发生折射、反射或透射。
2. 电磁波的光谱：电磁波的频率范围很广，被称为电磁波谱。
根据频率从低到高，电磁波谱分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同区域。
可见光是我们能够感知的电磁波，包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
3. 传播性：电磁波在真空中的传播速度为光速，不受介质的影响。
根据传播介质的不同，电磁波在空气、液体和固体中会发生不同的传播情况。
4. 折射：当电磁波从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
折射是由于电磁波在两种介质中传播速度不同引起的，根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质折射率的比值。
5. 反射：当电磁波与物体表面相遇时，一部分能量会被物体反射回来。
根据反射定律，入射角等于反射角。
反射现象使我们能够看到物体和镜子中的映像。
6. 散射：当电磁波遇到小尺寸的物体或不规则的表面时，会发生散射现象。
散射使电磁波的传播方向发生改变，例如蓝天为什么是蓝色的原因就是因为空气中的气体和微粒对太阳光的散射。
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图4-2 大气层的分类
2.对流层的性质 对流层，指从地面向上约40km范围内 的大气底层。整个大气层质量的99％，几乎 都集中在该大气层中。对流层与地面接触， 并从地面得到辐射热能，其温度一般随高度 的上升而降低，平均每升高1km降低约6.5℃。 而在水平方向（南北方向），温度差每 100km一般不会超过1℃。 有少量电子，对电磁波的传播几乎没 有影响。电磁波的传播速度与频率无关。 大气中含有水滴、尘埃等杂质，对电 磁波的传播具有很大的影响。
图4-4 太阳黑子数的预报值
当电磁波的传播方向偏离天顶方向时，电子 总量会明显地增加。若在倾角为hs的方向上，电 子总数设为Nh，则有近似式：
据实际资料分析可得，对于GPS来说，由于电 离层折射引起的电磁波传播路径的距离差，延天 顶方向，最大可达50m，延水平方向最大可达150m。
当电磁波的频率不同时，电离层对传播路线 的影响见表4-3。
子情境1 电磁波传播的基本概念
一、电磁波及其参数 周期T、频率f、速度v、波长λ 、相位φ 及其相互关 系：T=1/ f ， λ =T*v
若设电磁波的波长为λ，相位常数为k，则有关系式：Βιβλιοθήκη 二、电磁波的传播速度与大气折射
电磁波在真空中的传播速度为c
折射率n
折射数
群波的传播速度为群速Vg
通过大气层的电磁波频率f，则相应的折射率
影响带电离子密度的因素
电离层高度，200~400km时密度最大；
地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最
大； 季节，夏天是冬天的4倍； 测站纬度，赤道最高，南北极最低； 年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年 份可达1016/m2,最低年份近于零。58，69， 80，91，02年最高。
模二加法：1 1 0,0 0 0,1 0 1,0 1 1
码序列——将r比特的二进制数看作是由0、1组成的序 列。 2）随机码——在一个码序列中，0和1出现的概率相等 （1/2），而某一码元是0或是1却是随机的，事先无 法确定的，这样的码序列叫随机码。 随机码特点：非周期性序列；自相关性好；无法复制。 自相关性用自相关系数表示， 自相关系数——将随即序列U（t）平移k个码元，平移 后与平移前两序列相同码元个数A，相异个数B，（AB）/（A+B）叫自相关系数，用R（t）表示。 自相关性好——原码与复制码对齐R（t）=1，不对齐≈0。
学习情境4
电磁波的传播与GPS卫星的 信号
教学内容：电磁波传播的基本概念，大气层对电磁 波传播的影响，GPS卫星的测距码信号，GPS卫 星的导航电。 知识目标：了解电磁波的基本概念和其参数的构成； 了解大气环境对电磁波传播的主要影响因素和 其相应的减弱影响的措施；掌握码的相关概念、 码的构成及其相应的特性；掌握GPS导航电文的 格式及其内容。
1.利用两种不同的频率进行观测
表4-4列出了经不同双频观测改正后，仍可 能含有的电离层折射影响的残差
2.两观测站同步观测量求差 3.电离层改正模型
图4-7 电离层改正模型
4.半和改正法
伪距测量值与载波相位测量值的电离层折射 改正大小相同，符号相反。因而有人建议用载波 相位测量观测值来改正伪距测量中的电离层折射。 方法很简单，只需将同一观测时刻的载波相位测 量观测值和伪距测量观测值取中数即可消除电离 层折射的影响，这种方法被称为半和改正法。但 这会引入一个整周未知数N，造成诸多不便，因而 未被广泛采用。 注意不能反过来利用伪距观测值来求改正载 波相位观测值中的电离层折射。
表4-1给出了常用波段的划分方法及其表示符号
电磁波的频谱
图4-1 电磁波的频
子情境2 大气层对电磁波传播的影响
一、大气的结构及性质 1.大气结构概况 众所周知，地球的表面包围着一层很厚的大 气，大气的总质量约为3.9×1018kg，大约是地球 总质量的百万分之一。由于地球吸引力的作用， 引起大气的质量在垂直方向分布极不均匀，主要 集中在大气层的底部，其中75％的质量分布在 10km以下，而90％以上的质量分布在30 km以下。
3、对流层影响
与电磁波频率无关，1）完善大气折射改正模 型； 2）作为未知数求解； 3）尽可能充分地掌握观测站周围地区的实时 气象资料； 4）用水汽辐射计计算大气湿分量的改正项。
水汽辐射计
三、电离层的影响和改正
电离层中，电磁波的折射率<1 折射率与大气电子密度成反比，与通过 的电磁波频率的平方成正比。 对于确定的电磁波频率来说，电子密度 与辐射强度、季节、时间、地理位置、太阳 黑子的活动强度等有关。
子情境3 GPS卫星的测距码信号
1、GPS卫星信号概述 载波信号： L1 1.57542GHz。 L2 1.22760GHz 。 测距码信号：C/A码，P码。 数据码信号：导航电文。
2、码的概念及其产生
1）码的基本概念 码——表达不同信息的二进制数及其组合 码元——一位二进制数叫一个码元。 编码——用二进制数表示信息的过程。 信息量——某种事物有2r种类型，可用r位二进制 数表示，即含有r比特的信息量。 信息的传输速度——单位时间内传输的比特数。 码元宽度——传输一个码元所用时间。
图4-3 折射数N0随高度的变化
为了说明高度角的变化对对流层折射的影响， 现将电磁波传播路径的差值随高度角的变化情况 列于表4-2。
3.电离层的性质 电离层是高度位于50～1 000km的大气 层。由于原子氧吸收了太阳紫外线的能量， 故该大气层的温度，随高度的上升而迅速升 高。 含高密度的带电粒子：与大气辐射强 度、大气密度、高度、太阳黑子活动相关。 当电磁波穿过电离层时，信号的路径 会发生弯曲，所以大气对电磁波的传播属于 弥散性介质。
对流层与电离层比较
对流层 H越大，t越低 与气象有关 与f无关 n>1 电离层 H越大，t越高 与气象无关 与f有关 n<1
二、对流层的影响和改正
对于频率小于30GHz的电磁波传播为非 弥散性介质 由于对流层折射的影响，在天顶方向， 可使电磁波的传播路径差2.3m，高度角为 10°时可达20m。