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。     

天线相位中心改正模型对基线解算的影响

利用天线相位中心改正模型并结合GAMIT软件对GPS观测数据进行了处理,分析对比了采用天线相位中心变化的相对改正模型和绝对改正模型对GPS基线解算产生的不同影响,结果显示,使用绝对相位中心改正模型得到的基线解算更为精确,解算结果还表明,若不对天线相位中心变化进行改正,会对解算结果造成数厘米的差异,所以在高精度工程数据处理时应当采用天线相位中心改正。     

天线相位中心改正模型对南极GPS基线解算的影响

针对南极地区全球定位系统(GPS)数据解算结果精度较差的问题,该文通过选取合适的解算策略来得到高精度的解算结果。采用GAMIT软件对我国南极地区的长城站、中山站及周边的11个IGS站进行数据处理,对比分析了不使用天线相位中心改正模型以及相对和绝对天线相位中心改正模型对基线解算的影响。结果表明,在南极地区进行高精度GPS数据处理时应考虑天线相位中心的影响,绝对相位中心改正模型比相对相位中心改正模型得到的结果更为精确。     

GPS扼流圈天线相位中心修正效果的实验分析

针对高精度GPS测量中天线相位中心的修正效果问题,该文对GPS扼流圈天线相位中心修正在不同长度基线解算中的影响进行了实验分析。根据不同类型天线间的高程测量受相位中心修正影响较为显著的实验结果,提出利用超短基线水准比对法对相位中心改正模型的修正效果进行评价,开展了相关理论分析,并利用该方法对两种相位中心改正模型的修正效果进行了实验研究。实验结果表明,超短基线水准比对法可以作为天线相位中心校准工作中检验校准结果的新手段。     

接收机天线相位中心改正对IGS/IGMAS站的影响

针对天线相位中心改正影响GPS数据解算以及处理软件不能识别接收机天线类型的问题,该文提出了利用近似型号的天线进行数据处理的方法。首先利用IGS站精确确定天线相位中心改正对数据解算造成的影响,再利用IGMAS站验证方法的可靠性。该文选取部分IGS、IGMAS站的数据,利用GAMIT软件进行试验并分析。结果表明,当不使用天线相位改正模型时,增大了单天基线解的NRM_S值,并增加15.5%的基线误差,对精密定位能带来平均2cm的影响;当将处理软件不识别的天线换成近似能识别的天线时,基线解效果要比不使用天线改正效果好,水平和垂向的定位精度均在3.9mm左右,比使用原装能识别天线的定位精度稍差。该方法既保证了精度,也较为简单快捷。     

LGO解算南方静态数据的天线高改正研究

智慧城市建设需要城市基础点位的准确坐标,往往采用与当地的连续运行参考站系统(CORS)联测方式进行静态解算.?通常采用徕卡LGO数据处理软件进行静态解算,而LGO软件有时无法识别南方测绘公司生产的全球卫星导航系统(GNSS)接收机的天线类型,使用LGO解算该设备获得的静态观测数据时会遇到天线未定义的情况,从而导致天线高...     

GPS天线相位偏心差与卫星高度角对长基线的影响

利用GPS数据处理软件Bernese,通过对8个IGS站在不同卫星高度角下的观测值进行接收机天线相位中心改正前后的长基线解算,分析在不同卫星高度角下,天线相位偏心差对长基线的影响情况。结果表明,对于长基线,采用天线指向北方向的方法仍不能完全消除天线相位偏心差造成的误差影响,因此该因素必须在数据处理中加以考虑。     

相对海平面变化时段选择效应分析

验潮站观测的海面高度数据是监测海平面变化以及确定平均海面的重要基础观测信息,利用滑动时段法和时段累积法对验潮站不同观测时段相对海平面变化速率的差异进行了分析,讨论了时段选择效应对计算相对海平面变化的影响,并利用美国东海岸验潮站观测数据对分析结果进行了补充实验.实验结果表明,不同观测时段相对海平面变化速率差异最大可达27...     

BDS精密单点定位残差分析

对北斗精密单点定位的观测残差进行了系统全面的分析;通过对一站多天、多站一天解的观测残差、天线相位中心偏差对观测残差的影响以及观测残差历元间的关系进行实验分析。结果表明,北斗GEO卫星的伪距和相位的无电离层组合观测残差存在着系统偏差,这一系统偏差与测站的观测环境无关;伪距的无电离层组合观测残差的系统偏差具有常数特性;相位的无电离层组合观测残差的系统偏差与天线相位中心偏差有关。     

组合GNSS观测值反演海面高度EI北大核心CSCD

与验潮站技术相比,岸基全球导航卫星定位系统干涉反射技术(GNSS-IR)海面测高成本较低,且其观测量不受地壳沉降的影响,并可利用目前已有的沿海岸GNSS固定站提供的数据反演海面高度。目前常用观测量为大地测量型GNSS接收机给出的信噪比(SNR)值,然而,早期很多GNSS设备的输出文件中都不包含该值,导致无法利用它们研究海面高度长期变化趋势。但经典的码伪距和载波相位观测值中,同样包含着GNSS-IR测高信息。本文分别引入单频码伪距和单频载波相位的组合,以及单频码伪距和双频载波相位的组合GNSS两种观测值的组合实现了岸基海面测高。本文采用模拟数据证明了基于前一组合的GNSS-IR测高精度受到电离层延迟残差的影响,而后一种组合可避免该误差项的影响。为验证两种组合方法的有效性,在山东威海一海上栈桥上开展了试验,采集了全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)的观测数据,并处理得到了海面测高信息。最后,将反演结果与26 GHz雷达高度计的观测值进行了比较分析,发现二者具有较好的一致性,相关系数均优于85%。试验结果表明:两种码伪距和载波相位组合法均可用于GNSS-IR测高。另外,由于当前GNSS-IR测高受多种误差项影响,导致反演精度较低,使得后一种组合在避免电离层延迟残差方面的优越性并没有明显体现。本文组合方法的引入,增加了海面高度反演方法的多样性,提升了GNSS-IR测高技术的应用空间。     

低成本GNSS模块RTK性能比较分析

针对低成本GNSS模块及天线类型直接影响RTK性能的问题,该文选取了具有代表性的3种GNSS定位模块华大HD9310、UBLOX NEO-M8T、UBLOX ZED-F9P,以及测地型天线U35和螺旋天线BT-3070两种不同类型的天线。采集GNSS天线和模块不同组合的原始观测数据,深入分析了不同组合的原始GNSS数据的信噪比、模糊度解算初始化时间、伪距与载波相位的双差残差以及定位精度。结果表明:U35天线性能优于BT-3070天线;ZED-F9P模块性能优于NEO-M8T模块和HD9310模块。实验结果可为无人设备、工程测量等领域选取合适的RTK组合提供参考。     

验潮站和深海压力仪用于卫星高度计性能评估的可行性分析

在传统卫星高度计定标途径之外,探索了远海孤岛验潮站和深海压力仪分别用于卫星高度计性能评估的可行性。采用Harvest石油平台验潮站、1890000号验潮站和21419号深海压力仪,计算了Jason-3测量海面高偏差以及Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差。由3种设备得到的Jason-3海面高偏差序列的标准差分别为3.98、2.87、8.61 cm,Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差(Jason-3—Jason-2)分别为-3.62±2.17、-2.58±1.97、-2.60±1.30 cm,与国外定标站计算结果相比较,结果表明:Jason-3海面高相比于Jason-2海面高低约3.0 cm;选用的深海压力仪适合用于Jason-2、Jason-3之间海面高相对偏差的计算,但不适用于单颗卫星的定标或性能评估;远海孤岛验潮站适用于两者。     

基于测量机器人的GPS天线相位中心影响检测法

在GPS高精度定位中,天线相位中心影响是制约精度的一个不可忽视的因素。介绍国外最新发展的机器人测量法,推导其原理和实施步骤,并给出数据解算中应用天线相位中心检测结果的方法和流程。本研究对提高GPS测量定位的精度,以及开展基于我国卫星导航系统的接收机相位中心的检测,都具有重要的参考意义。     

顾及天线相位中心改正基线解算技术的应用研究

通过对顾及天线相位中心改正的基线解算技术的研究,开发了GNSS系统接收机天线相位中心改正软件,并应用于高精度GPS施工控制测量中,提高了基线解算精度。     

天线相位中心变化及对基线解的影响

阐述了天线相位中心改正的数学模型和天线相位中心变化的数字模型,对实测的GPS控制网进行了数据处理,通过加上/不加天线相位中心变化的改正来考察对基线解算结果的影响。试验表明,卫星天线相位中心变化对长基线有影响,对短基线没有影响。接收机天线相位中心变化对基线解的影响与基线两端接收机天线型号是否相同有关:型号相同时没有影响;型号不同时有影响,影响量大约为0.02 ppm。     

接收机天线整流罩对GPS定位精度的影响

研究了整流罩(radom)对天线相位中心的影响与高度角的耦合关系,比较了相同整流罩在不同截止高度角下对相对定位和PPP的影响,分析了相同截止高度角情况下不同整流罩对相对定位和PPP的影响。结果表明,在一个5°天线相位中心变化区间,整流罩对天线相位中心的影响与高度角成正耦合关系;相同整流罩在不同截止高度角下对定位的影响差别不大;相同截止高度角下不同整流罩在相对定位解算的高程方向最大可引起6mm的偏差,而在PPP解算的高程方向最大可引起13mm的偏差。     

远离大陆海岛的高程传递

根据舟山庙子湖岛短时验潮站上GPS点的大地高,结合EGM2008重力场模型计算短时验潮站的重力大地水准面高,得到GPS点的海拔高。利用同步水位观测技术得到GPS点多年平均海面的1985国家高程。将GPS海拔高与其1985国家高程比较,发现两者相差不超过10 cm。研究结果表明,在没有前期观测数据的情况下,同步水位观测技...     

改进的最小二乘模型在GPS天线相位中心检测中的应用

本文介绍了研究天线相位中心变化的一般方法即最小二乘法,并在此基础上研究提出了一种新的最小二乘法的改正模型,最后通过野外超短基线实验对两种GPS的天线相位中心偏差进行了研究,并用改进模型进行了验证,得到了准确的检测效果。通过对最小二乘法的改进,在一定的观测时段下,对三种组合分别进行独立基线结算,并且在解算时用双差观测值进行计算,其计算结果精度相对较高。     

GNSS-R潮位监测抗差估计EI北大核心CSCD

针对GNSS-R反演潮位过程中,由测站天线相位中心与潮位基准面高度的不确定性造成的误差,本文提出了基于抗差估计的优化方法。通过确定观测值的最优权重,削弱水面高度粗差反演值,求解高精度测站高度,进而提高GNSS-R反演潮位的精度。基于HNLC、SC02、TDAM、TPW2这4个IGS GNSS连续运行跟踪站的数据,进行潮位反演试验,结果表明,与传统反演方法相比,本文方法计算所得测站高度分别提升了1.01、1.31、16.2、1.22 cm,反演潮位的均方根误差分别降低了26.7%、34.4%、84%、31.6%。同时,还证明了本文方法求解出的自潮位基准面起算的测站高度,可应用于后续无验潮站或验潮站数据中断情况下潮位的反演。     

GPS/GALILEO偏航姿态异常对动态PPP的影响及其改正模型

当GPS、GALILEO卫星运行至与太阳、地球近似共线时,卫星很难维持名义姿态,将出现一段时间的偏航姿态异常。本文基于不同分析中心所提供的精密轨道和钟差产品,在卫星偏航姿态异常时期,设计不同姿态改正策略,选取全球分布的7个MGEX站10 d实测数据,分析了GPS、GALILEO卫星的天线相位中心改正、相位缠绕改正对观测值残差及动态PPP定位结果的影响。研究表明,在卫星偏航姿态异常时期,采用名义偏航姿态对GPS、GALILEO卫星观测值残差的影响可分别达到8和11 cm,在此期间,GPS/GALILEO卫星采用模型偏航姿态,与采用名义偏航姿态相比,动态PPP的E、N、U 3个方向的定位精度可分别提高13.30%、15.77%和12.98%,相较于剔除卫星策略,采用模型偏航姿态的动态PPP定位精度在E、N、U方向可分别提高5.399%、4.430%、5.992%。