天线相位中心偏差对于GPS高程影响问题分析

GPS接收机天线相位中心与其几何中心不重合性构成了GPS接收机天线相位中心误差,如何减少相位中心偏移是天线设计和GPS数据处理中的重要问题。本文在分析GPS接收机天线相位中心在垂直方向上偏差的检测原理的基础上,讨论GPS天线相位中心垂直分量偏差对GPS高程精度的影响,应用实例得出一些有益的结论。     

利用完全旋转法检测GPS接收机天线相位中心三维偏差

介绍用完全旋转法测定GPS接收机天线相位中心偏差的原理方法.根据天线相位中心的几何关系,在超短基线相对定位法的基础上,利用三台GPS接收机天线的完全旋转,测定天线的水平相位中心偏差;将天线倾斜45°角,测定天线的垂直相位偏差.利用此种方法求得的天线相位偏差,水平分量精度大约在±0.5 mm左右,垂直分量精度约±0.7 mm,与传统方法相当,但观测时段却大大减少.     

GPS天线相位中心改正方法研究

由于天线本身的特性及机械加工等原因,GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心不重合,从而产生相位中心偏差。某些类型的天线该偏差甚至可达数cm,直接影响高精度GPS测量的精确可靠性[1]。讨论了GAMIT软件在高精度GPS数据处理中进行天线相位中心改正的原理、方法和策略,结合美国IGS观测站及南加州区域站观测数据,对改正方法及策略进行了实验对比与分析。结果表明:对接收机天线相位中心和卫星天线相位中心采用模型改正,而卫星天线相位中心偏移不改正,所得到的基线解算结果较好[2];地面接收机天线方位角的变化对U方向的基线解算结果有较大影响,在高精度GPS测量中,必须进行天线方位角的变化改正。     

GPS接收机天线相位中心偏差的一种检定与计算方法

GPSA接收机的天线相位中心是指微波天红线的电气中心,其理论设计应与天线几何中心一致,天线相位中心与天线几何中心之差称为天线相位中心偏差,在GPS检定中,天线相位中心偏差的是必不可少的,本文利用几何关系和最小二乘法来计算天线相位中心偏差。     

Ashtech扼流圈天线相位中心稳定性的检验

接收机天线相位偏差是GPS定位中一项重要的误差源，其影响值可达数毫米至数厘米，为了解接收机天线性能及稳定性等方面的情况，在出测前后一般对相位中心的稳定性进行检验。目前已采用两种方法对Ashtech扼流圈天线相位中心稳定性进行了测试，证明了AshtechZ-12型接收机天线满足限差要求及试验方法的可行性，本文将就此作具体介绍。     

几种典型接收机天线相位中心改正计算

由于天线本身的特性及机械加工等原因,GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心不重合,从而产生相位中心偏差。某些类型的天线该偏差甚至可达数cm,直接影响高精度GPS测量的精确可靠性。IGS改正模型文件中给出的是每隔5°方位角和天顶角时的天线相位中心变化改正值,本文用VS程序设计通过线性内插算法获得任意方位角和天顶角下的相位中心变化改正值。     

GPS接收机测量误差结果不确定度评定

合理评定GPS接收机测量误差的不确定度是衡量GPS接收机性能的重要环节。本文论述了GPS接收机测量误差结果不确定度评定方法,对GPS静态测距和GPS天线相位中心偏差检定结果不确定度评定方法进行研究．并结合实际检定过程的测量数据加以验证。     

GNSS测量型接收机检定规程中天线相位中心偏差检测门限设置的探讨

天线相位中心是指微波天线的电气中心,其设计中心与天线几何中心不一致。天线相位中心最大平均偏差可达数厘米,为此,需对GNSS测量型接收机天线相位中心偏差进行标定。目前国内GNSS测量型接收机的检定规程中,天线相位中心采用室外天线旋转法进行标定,并以GNSS测量型接收机标称精度中所谓的“固定标准差”作为阈值进行判定。笔者认为GNSS测量型接收机标称精度中的固定标准差与星历类型、数据处理软件、观测时间长度、天线相位中心偏差等因素相关,不能作为天线相位中心偏差的检测门限;天线相位中心偏差有独立的指标要求,也有独立的精确检测方法,因此建议按照天线相位中心偏差的指标要求作为检测门限。     

接收机天线相位中心改正对Galileo定位精度的影响分析

针对接收机天线相位中心与天线参考点ARP不一致引起的测量误差,从距离域和位置域分析其对定位精度的影响.同时,顾及IGS未提供接收机端Galileo天线相位中心改正,采用GPS的天线相位中心改正近似替代,并进行精密单点定位和静态相对定位.结果表明,天线相位中心偏差引起测距的误差可达1 dm,应当改正;采用近似PCO与PCV改正后,PPP垂向偏差由dm-cm级提高到mm级,不同接收机天线相对定位的垂向偏差由cm级提高到mm级,近似替代策略可明显改善Galileo精密定位的精度.     

GPS接收天线相位中心偏差检测方法的新探索

给出了一种GPS接收机天线相位中心偏差检测的新方法,叙述了新方法的基本原理与检测过程。     

GPS天线相位中心偏差的数学模型

叙述了天线相位中心的检测方法．改进了GPS天线相位中心偏差的数学模型．在不考虑天线相位中心随卫星高度、方位角变化时该模型可以准确地计算出天线相位中心水平偏差大小与方向和垂直偏差的大小,从而提高了天线相位中心偏差的确定精度。实例表明,本文所提出的方法可以较准确地判断出天线相位中心水平偏差的大小与方向。     

双频GPS天线相位中心稳定性研究

天线相位中心是GPS接收机测量时的参考点.相位中心并不是固定的,它会随不同的信号入射方向发生移动,移动幅度达几个毫米甚至几厘米.相位中心的变化直接影响GPS伪距和载波相位观测量的测量.为了更好地满足一些高精度测量的需要,相位中心的变化量在解算时必须考虑进去.本文对相位中心定义进行了解释,对GPS相位中心及其稳定性进行了分析,并对GPS天线相位中心的测量方法进行了阐述.对自主研制的双频GPS天线相位中心进行了测定,得出相位中心随俯仰角变化的曲线.     

GPS数据解算对流层天顶总延迟探讨

文中运用GAMIT/GLOBK 软件,解算了南极长城站GPS接收机天线在不同的相位中心和使用不同星历情况下的天顶总延迟,分析了在不同条件下解算结果的差异,探讨了获取高精度的天顶总延迟和实时获取天顶总延迟的具体方法,为今后实现GPS精密定位和实时天气预报提供了依据.     

GPS接收机检定原理与方法

根据多年GPS接收机检验工作实践经验,详细论述了GPS接收机天线相位中心一致性检测方法、原理和具体步骤,并对测地型GPS静态测量和RTK测量精度检测和计算方法、导航型GPS接收机的定位误差检测和计算方法作了阐述。     

GPS接收机天线装置定向标志线及平均相位中心参数的检测

本文讨论了GPS测量的重要误差来源之一——接收机天线相位中心漂移误差,研究了表征平均相位中心的基本参数及其检测和处理方法。如果用户设备进行了这种检测,并对观测成果作了相应的修正,目前大部分商品接收机在几十公里以内的短过测量中,精度可以提高到3 mm+2 ppm·d(d为边长,单位:km),同时解决了混合机组参加GPS网观测和处理的难题。     

Phase center modeling for LEO GPS receiver antennas and its impact on precise orbit determination

Most satellites in a low-Earth orbit (LEO) with demanding requirements on precise orbit determination (POD) are equipped with on-board receivers to collect the observations from Global Navigation Satellite systems (GNSS), such as the Global Positioning System (GPS). Limiting factors for LEO POD are nowadays mainly encountered with the modeling of the carrier phase observations, where a precise knowledge of the phase center location of the GNSS antennas is a prerequisite for high-precision orbit analyses. Since 5 November 2006 (GPS week 1400), absolute instead of relative values for the phase center location of GNSS receiver and transmitter antennas are adopted in the processing standards of the International GNSS Service (IGS). The absolute phase center modeling is based on robot calibrations for a number of terrestrial receiver antennas, whereas compatible antenna models were subsequently derived for the remaining terrestrial receiver antennas by conversion (from relative corrections), and for the GNSS transmitter antennas by estimation. However, consistent receiver antenna models for space missions such as GRACE and TerraSAR-X, which are equipped with non-geodetic receiver antennas, are only available since a short time from robot calibrations. We use GPS data of the aforementioned LEOs of the year 2007 together with the absolute antenna modeling to assess the presently achieved accuracy from state-of-the-art reduced-dynamic LEO POD strategies for absolute and relative navigation. Near-field multipath and cross-talk with active GPS occultation antennas turn out to be important and significant sources for systematic carrier phase measurement errors that are encountered in the actual spacecraft environments. We assess different methodologies for the in-flight determination of empirical phase pattern corrections for LEO receiver antennas and discuss their impact on POD. By means of independent K-band measurements, we show that zero-difference GRACE orbits can be significantly improved from about 10 to 6 mm K-band standard deviation when taking empirical phase corrections into account, and assess the impact of the corrections on precise baseline estimates and further applications such as gravity field recovery from kinematic LEO positions.     

利用PPP分析GPS天线积雪引起的信号传播延迟

分析了GPS天线积雪对载波信号场强、功率的影响,推导了载波信号传播延迟的简化计算公式,利用精密单点定位(PPP)计算了测站在GPS天线积雪产生和消除前后的单日解。结果显示,天线积雪使得天线相位中心产生偏移,对平面和高程方向的影响为数个cm,甚至更大。     

GPS/BDS接收机端系统偏差稳定性对整周模糊度固定的影响

GNSS接收机端的UPD与接收到的信号频率有关,这导致GPS和BDS系统间的双差模糊度不具有整数特性,为了恢复其整数特性,两系统间的系统偏差需要进行估计或改正。在顾及GPS和BDS之间的时间系统、坐标系统和频率间偏差的基础上,推导出GPS/BDS系统偏差计算模型,并利用不同实验对系统偏差的稳定性进行验证。实验结果表明,不同品牌接收机在GPS/BDS系统偏差方面在一定条件下均具有稳定性;天线类型和天线连接线长度没有对GPS/BDS系统偏差产生显著影响。加入系统偏差改正的GPS/BDS紧组合定位在恶劣环境下表现良好,可将模糊度固定平均所需时间缩短33%,模糊度固定成功率提高31%。