GPS接收机天线相位中心的检测方法
GPS天线相位中心偏差三维检定研究
１ 检 定原 理
１ ０ｍｏ在基线两端点 上安 置 ＧＰ Ｓ接 收机 ， 天线严 格置 平 ， 将 选
分量 为 ；
择 Ｐ Ｏ ￣５ Ｄ Ｐ 所对应的时间段进行观测。相位中心一般是指平均
相位 中心 ， 瞬时 相位 中心是随时 间而 变化 的。为了求得稳定 的 而 平均相位 中心 ， 要求有 足够长的观测时间 ， 一般 一个 时段为 ２ｈ 。
急， 只要从现在起 ， 在经 济建 设 和环境建 设 上注意 城 乡之间形 成
市规 划 ，０ １２ （ ） １—３ ２０ ，５ １ ：２１ ．
Ｔ ｏ ｇ ｔａ ｏ ｔｍｏ ｉ ｇ ｂ ｇ ｔｅ ｎ ｏ ｃｔ ｈ ｕ ｈ ｂ ｕ ｖｎ ｉ ｒ ｅ ｉ ｔ ｉ ｙ
ＮＩ Ｈｕ ｎ ｑａ ｇ Ｌ ｎ ｉ Ｕ ａ － ｌｎ ＩＹａ －ｌ
｛ ＝ｓｘｓ （ ｍＯ—ｎ ｉ ｉ ｄ
ｓ ｉ ｎ ＋ ｏｓ ０
０ １２ … ， ’ ＇，
）
（ ）
Ａ与 Ｂ 分别是架设于２ 个基线点的Ｇ Ｓ Ｐ 天线。Ｏ 是天线 Ａ ＾
的几何 中心 ， Ｂ 天线 Ｂ的几 何 中心 。Ａ１ Ｏ 是 是天 线 Ａ 的相位 中 心， １ Ｂ 是天线 Ｂ的相位 中心 。实 际俯视 图见 图 １ 。
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃ ｒ ｉｇｔ ｕｒｎ ｖｎ ｉ ｅ ｔ ｉｙｉ ｎ ｔｕ ｔ ｎｏ ｉｙ ｔａ ｉ ｄ ｅｔ ｅｐ ｅ ｏ ｎ ｎｆｏ ｔｃ ｎ ｌｇ 、 ｎ ｓａ ｅ ｏ ｃ ｄｎ ｏｃ ｒｅ ｔ ｍｏ ｉｇｂｇｔ ｅｉ ｏｃ ｃ ｓｒ ｃｉ ｆ ｔ ，ｉ ｎ ｍａ ｖｒｓｔ ｔ ｈ ｎ ｍｅｏ ｒｍ ｅｈ ｏｏ ｙ ｌ ｄｃ ｐ 、 ｒ ｎ ｔ ｎｏ ｏ ｃ ｏｈ ａ
位 中心偏差进行实 际检定 。
(优选)接收机天线相位中心的检测方法.
研究背景
二
检测方法
三
实例计算
四
总结分析
（一）、研究背景
➢ GPS在测量中的应用十分广泛,其作业速度快、精度高、布点灵 活、可以全天候作业。
➢ 通常，我们是根据仪器厂家所提供的天线几何中心和所量测的 夭线高，将定位结果归算至标石中心的。
➢
GPS接收机天线相位中心偏差：是指GPS天线接收卫星信号的
电气中心与其厂家提供的位置（机械几何中心）之差。
（二）、检测方法
交换天线法
在使用旋转天线法的过程一并完成。 第一个测段中两个天线精确对中、整平,天线定向标志指北, 精确地量取天线高，观测一个时段(1.5 h)； 交换天线，精确对中、整平,天线定向标志指北,精确地量取 天线高，再观测一个时段； 分别解算二个时段基线值。
采用精密水准测量测定两天线抑径板之间的高差Δh=hB-hA。 测站A和B的大地高分别为HA和HB，天线高分别为hA和hB。
（二）、检测方法
旋转天线法
（二）、检测方法
旋转天线法
假设当2台天线都指北时天线A的相位中心A1(δx1,δy1), 天线B的相位中心B1的坐标为(δx2,δy2),则当天线B顺时针旋 转90°、180°、270°后,B1分别转到B2(-δy2,δx2)、B3(δx2,-δy2)、B4(δy2,-δx2)的位置。
天线相位中心垂直偏差如下：
（三）、实例计算
《CH 8016-1995全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规 程》规定：
《JJF 1118-2004 全球定位系统(GPS)接收机校准规范》规 定：
各时段基线向量最大互差应小于GPS接收机的固定误差。
静态相对定位标称精度: 平面:±(5 mm+1 ppm) 高程:±(10mm+2 ppm)
卫星导航接收天线相位中心的测量
卫星导航接收天线相位中心的测量
杨社年;王迎节
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2006(36)5
【摘要】通常天线的相位中心与其几何中心是不一致的.为了确立天线相位中心与几何中心位置的相对偏差,提出了采用室内测量法和室外测量法对天线相位中心进行测量,描述了2种测量方法的测量原理.详细介绍了在测量过程中找出天线相位中心的方法步骤,并指出了2种测量方法的特点.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】杨社年;王迎节
【作者单位】中国电子科技集团公司第54研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第54研究所,河北,石家庄,050081
【正文语种】中文
【中图分类】TP967.1
【相关文献】
1.利用室外旋转天线法估计导航卫星接收机天线相位中心偏差 [J], 张润涛;马德强
2.卫星导航天线相位中心测量方法 [J], 张志华;秦顺友
3.卫星导航测量型天线的相位中心标定 [J], 董建明;魏亮;易卿武
4.卫星导航天线相位中心精确测量分析 [J], 王兰贵;于少飞;于卫东;李勇
5.卫星导航专利分析报告之二——接收机高精度测量型天线 [J], 刘丹;罗倩;丁文佳
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GPS接收机天线相位中心高的推算方法
GPS接收机天线相位中心高的推算方法无论是现在流行的卫星定位测量，还是传统的全站仪测量，都需要量取仪器高，而这个高并非就是仪器到测量基准点的实际高，而是一个斜距。
GPS接收机的仪器高实际上就是天线相位中心沿铅垂线到基准点的距离，在实际工作中天线相位中心不能够直接标定出来，也无法直接量取。
文章通过理论推导出实际天线高的计算公式，从理论和实践两方面对公式进行了论证，分析了量取天线高的误差对实际天线高误差精度的影响。
标签：GPS接收机天线相位中心天线高误差传播1引言GPS接收机天线主要用来接收卫星信号，是GPS接收机的重要组成部分，GPS接收机天线的相位中心就是GPS定位的中心，而实际工作中，采用对中整平仪器，量取天线高，来计算出GPS接收机所架设测量控制点的坐。
这个过程中，由于没有办法用尺子直接量取从天线相位中心沿铅垂线到基准点的距，也就是无法直接量取实际天线高，量取的天线高实际上是控制点标识中心到GPS天线护圈中心（视仪器而定，此处以Trimble R8仪器为例）的斜距，不是真正意义上到天线相位中心的天线高，这个斜距需要经过改正计算才能得到真正意义上的天线高，那么GPS接收机的天线相位中心的高度到底是如何计算的呢？2 GPS实际天线高推算方法GPS接收机天线经过对中整平后，它的天线相位中心与测量控制点的连线与过天线相位中心的铅垂线是重合的，与GPS接收机天线相位中心所在的平面是垂直的，他们刚好构成了一个直角三角形，这时天线高的值实际上就是，从天线相位中心沿着铅垂线到测量控制点标识中心的距离，而用尺子量取的天线高是斜距，根据勾股定理，只要再知道GPS接收机天线的半径就可以计算出实际的天线高。
而实际工作中，仅仅根据勾股定理还不能直接得到天线高，还必须给计算出的天线高加一个常数，这也就是说天线相位中心所在的水平面与量取天线高标识面所在的水平面上并不重合，两个平面之间的距离就是应该加上的常数。
如图1所示，设量取天线高斜距为s，实际天线高为h，天线半径为r，常数为k，则实际天线高的计算公式为：式中的r可以通过查阅仪器说明书获得，而k的值仪器说明书则没有提供，这里可以通过数学统计参数估计的方，多次精确地量取天线高s和仪器自己计算出来的实际天线高h的值，来反算出k的值，从而得出完整的计算公式，也就确定了天线相位中心的位置。
GPS接收机噪声及天线相位中心偏差检测技术应用
GPS接收机噪声及天线相位中心偏差检测技术应用刘俊清;丁广;张晨侠;张宇【期刊名称】《防灾减灾学报》【年(卷),期】2012(028)003【摘要】采用“零基线检验法”对6台套LeicaGRX1200系列仪器内部噪声水平和天线相位中心偏差进行检验。
使用TEQC和GAMIT／GLOBK软件进行数据处理和结果评价。
文章中结合leica机器检测流程，在没有测量部门标准检定试验场的情况下，阐述如何按照规范对GPS仪器进行检验。
%Based on the Zero Baseline Method, the interior noise level and phase center variation of the six Leica GRX1200 instruments are tested. The data processing and the results' evaluation are made by using TEQC and GAMIT/GLOBK software. Combined with the testing procedure of Leica, this paper expounded how to test the GPS instrument according to the standards without standard testing ground by the measurement department.【总页数】5页(P77-81)【作者】刘俊清;丁广;张晨侠;张宇【作者单位】占林省地震局,吉林长春130117 吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春130026;占林省地震局,吉林长春130117;占林省地震局,吉林长春130117;占林省地震局,吉林长春130117【正文语种】中文【中图分类】P315.62【相关文献】1.旋转法检测GPS接收机天线相位中心偏差 [J], 姜晨光;李新玲;袁春桥2.GPS接收机噪声对天线相位中心检测的影响分析 [J], 鲁雪松;陈义3.GPS接收机天线相位中心偏差的检测 [J], 高玉平4.GPS接收机天线相位中心偏差参数检测方法的改进 [J], 沈文炳5.利用完全旋转法检测GPS接收机天线相位中心三维偏差 [J], 王婷婷;朱瀚;陈义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GPS天线相位中心垂直分量偏差检测
合 实验 。进行数据 处理后 ，利用 “ 交换天线法”分 别计 算出了各种组合 天线之 间的相位 中心垂 直分量偏 差的
差值 ， 进一 步分析 不同 Ｇ Ｐ Ｓ天线组合其相位 中心在垂 直方向上偏差之 差的一致性 变化 ， 再 简要 阐述 “ 高差法”
的思想 ；最后 ，对 开展 高精度 Ｇ Ｐ Ｓ高程测量工作提 出了一些建议 。
置为准的，而天线的相位中心与其几何中心在理论 示 。 上 应 保 持 一致 。但 由于种 种 原 因 ，如 天 线 制造 厂 家
的工 艺水平 、Ｇ Ｐ Ｓ 信 号 入射 方 向和 强度 的不 同，使 得 观 测 时 天 线相 位 中心 （ 瞬 时 位 置 ）与 几 何 中心 之 间 存 在 偏 差 ，该 偏 差就 称 为 天 线相 位 中心偏 差 。如 何
交换天线法 ”为主 。 型的建立较为困难 ，而另一个重要方面是接收机天 相位中心垂直分量偏差，尤以 “ 首先 对站 心直 角坐 标系 （ 也称 Ｎ Ｅ Ｕ 坐标 系 ）作 线 相位 中心 垂 直 分量 偏 差 。一 般 各种 接 收 机 型 号 的 每 类天 线 出厂 时 都给 定 了垂直 偏 差 的 标称 值 ， 然而 简单 阐述 ： Ｎ Ｅ Ｕ坐 标系是 一 种地 方空 间直角 系 ，它 的 Ｎ 其 标称 值 是 否 稳 定 ，这 就 需要 我 们 实 际测 定 求 出 相 坐标 原 点在一 个选 定 的测站 ０ 上 ，其北 向坐 标轴 （
— —
在 此坐 标 系下空 间两 点 Ｕ 坐标分 量 （ ｄ ｚ ）可 以
通过 Ｇ Ｐ Ｓ观 测， 然后 将 Ｗ Ｇ Ｓ － ８ ４坐 标 系下 的基线 三 分
量转换为站心坐标系下的基线 向量求得 ，如图 ２ 。
Ｚ
（ Ｈ ｌ Ｉ ＋ ｈ Ｉ＋ Ｌ Ｉ ）
GPS接收机校准方法探讨
GPS接收机校准方法探讨时间：2008-12-29 13:26:41 来源：一、引言全球定位系统（GPS）主要由三大部分组成。
即空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分-GPS信号接收机。
空间星座部分和地面监控部分是用户应用该系统进行导航和定位的基础。
用户只有通过用户设备（GPS接收机）才能实现应用GPS进行测量和导航、定位的目的。
根据使用目的的不同，用户要求的GPS接收机也各有差异。
目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。
GPS接收机按用途分为测地型、导航型和授时型。
二、GPS接收机校准方法对GPS接收机进行计量校准，是测绘部门为经济建设提供可靠测绘保障不可缺少的一项重要工作。
在GPS接收机校准过程中，主要按照《〈全球定位系统〉（GPS）接收机（测地型和导航型）校准规范》（以下简称《校准规范》）JJF1118-2004执行的。
以下作者以某品牌4台套测地型GPS接收机为案例，对如何校准静态测量GPS接收机进行技术探讨。
（一）工作准备按照《校准规范》要求，客户校准仪器必须携带有关电缆（数据传输线、天线电缆、手簿线）、软件及软件狗、电池、充电器等附件。
内业检查时，首先要调整好每一台接收机的基座，充好电池，按规定设定好GPS接收机的卫星高度角、采样率等参数；然后在楼顶进行短时间GPS观测，以检定该仪器的锁星能力；最后，室内下载数据以检定数据通讯是否正常。
（二）野外数据的采集室内检查是基础，外业GPS数据采集就是整个仪器校准工作的关键，数据的精度就直接是衡量接收机精度的指标。
因此，外业数据采集必须严格按《校准规范》要求执行。
外业数据采集又分以下两步进行：天线相位中心一致性检定和不同测程测量误差检定。
1.天线相位中心一致性检定天线相位中心（Antenna Phase Center）是指微波天线的电气中心，其理论设计应与天线几何中心一致。
天线相位中心一致性的检测主要是在南宁GPS检定场的微网场地进行。
BDSGPS兼容接收机天线相位中心标定分析
浙江测绘2020年第4期I技术交流ichhjua ng BDS/GPS兼容接收机天线相位中心标定分析彭攀，朱艳军（宁波市阿拉图数字科技中心，宁波315042）摘要：目前,IGS发布最新的相位中心模型文件中给出了大部分测地型天线GPS/GLONASS等系统的改正值，但未发布BDS改正值。
本文利用旋转天线法对某BDS/GPS兼容接收机天线多个频点的天线相位中心偏差（PCO）和天线相位中心变化（PCV）进行了标定。
结果表明：L1/L2/B1/B2/B3等多个频点的PCO N、E方向均小于0.6mm,U方向存在较大的差异性,RMS值均小于0.7mm,U方向比N、E方向大，且GPS与BDS具有一致性;PCV随着高度角的增加存在先下降再上升再下降的趋势，在高度角为0时，能达到厘米量级。
在高度角大于60度时，除L1/B1夕卜，其它频点相位中心变化均小于2mm,L1/B2/B3等频点相位中心变化总体上介于L2/B1之间。
关键词：旋转天线法；BDS/GPS；相位中心偏差；相位中心变化1引言随着2020年5月第54颗北斗导航卫星完成在轨测试和入网评估工作，标志着我国北斗三代基本完成系统建设,BDS的应用必然会越来越广，多星座兼容接收机将会成为未来接收机产品的主流。
而在高精度GNSS定位中，接收机天线相位中心偏差（PCO）和天线相位中心变化（PCV）的影响就显得尤为重要z。
目前,IGS发布最新的相位中心模型文件中给出了大部分测地型天线GPS/GLONASS等系统的改正值，但未发布BDS改正值。
基于BDS的B1/B2频率和GPS的L1/L2频率较为接近这一特性,BDS的天线相位中心改正通常采用GPS的公布值来近似代替，但是B3频率的天线相位中心改正尚无论证。
因此,有必要对BDS进行天线相位中心标定。
本文采用旋转天线法网对某国产BDS/GPS 兼容接收机天线（下简称待测天线）GPS的L1/L2和BDS的B1/B2/B3等多个频点的相位中心进行了标定，并对多个频点的PCO与PCV进行了对比分析。
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（一）、研究背景
天线相位中心偏差的影响： 1）天线相位中心的垂直偏差，造成测站间相对高程偏差达mm级； 2）对于水平位置的影响,由天线相位中心偏差造成的误差也达mm 级。
天线相位中心偏差受多种原因影响，如天线制造水平、GPS信 号入射方向、信号强度、高度角等，因此它会随时间而变化。 GPS测量过程中我们只能测出理论上的平均相位中心。
GPS接收机天线相位中心的检测方法
报告人：魏锦德
日期：2011年11月10日
关键字：GPS接收机；天线相位中心；检测方法
摘
要
在高精度测量中，GPS接收机天线相位中心偏差是不容忽视 的。本文讨论了采用室内测量法和室外测量法，并结合最小二乘 原理，来确定天线相位中心在水平和垂直方向上的偏差。通过实 例测量结果，做出相应的总结分析。
天线相位中心垂直偏差如下：
（三）、实例计算
8016-1995全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规 程》规定：
《CH
《JJF 1118-2004 全球定位系统(GPS)接收机校准规范》规 定：
各时段基线向量最大互差应小于GPS接收机的固定误差。
目 录
一 二 三 四
研究背景 检测方法 实例计算
总结分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（一）、研究背景
GPS在测量中的应用十分广泛,其作业速度快、精度高、布点灵 活、可以全天候作业。 通常，我们是根据仪器厂家所提供的天线几何中心和所量测的 夭线高，将定位结果归算至标石中心的。 GPS接收机天线相位中心偏差：是指GPS天线接收卫星信号的 电气中心与其厂家提供的位置（机械几何中心）之差。
（三）、实例计算
因为这是一条超短基线,所以可以用一种简单而有效的方 法。如图所示,假设弧EF只有1 m长,它是如此之短以至可以把它 当作一条直线,则:
其中, a为长半轴,e是第一偏心率,取WGS-84椭球)ρ =206 265″从而表2的基线化为平面坐标差见表3。
（三）、实例计算
（三）、实例计算
如果天线相位中心与转台旋转中心完全重合,那么在转台 旋转过程中天线相位中心的位置是恒定不变的,信号通道的信 号与参考通道信号的相对相位值也是固定不变的,在绘出的直 角坐标系相位方向图中其相位曲线理论上是一条直线。
（二）、检测方法
为了测定天线相位中心的Y轴分量, 应把天线绕其中心轴旋转90°。
改变信号源的输出频率,照此原理, 便可测量出另一波段(L2)的相位中心。
（二）、检测方法
旋转天线法
（二）、检测方法
旋转天线法
假设当2台天线都指北时天线A的相位中心A1(δ x1,δ y1), 天线B的相位中心B1的坐标为(δ x2,δ y2),则当天线B顺时针旋 转90°、180°、270°后,B1分别转到B2(-δ y2,δ x2)、B3(δ x2,-δ y2)、B4(δ y2,-δ x2)的位置。 Δ x,Δ y分别是基线几何中心的坐标差,dxi,dyi分别是第i 基线测量的x坐标差与y坐标差。
（二）、检测方法
室内测量的优点是: ①不受时间、室外环境的影响，测量重复性、复现性好； ②测量准确度高。 因此，室内测量法特别适用于实验室检测和天线生产厂对 天线定标时的检测。 但由于微波天线测量设备复杂、昂贵，检定费用高、耗时 多，并且一般测绘部门没有这种设备，不适合野外检测。
（二）、检测方法
（二）、检测方法
组成法方程 解出X,并求出精度。 依照以上所述原理编制了一个简单的VB程序,计算时只要输入 各条基线的数值再按计算按钮就可以得到计算结果。
（二）、检测方法
交换天线法
地面标石到瞬时相位中心的高度改化H分为3部分: H = h1 + h2 + h3 h1是地面标石到天线参考点ARP之间的高度； h2是天线参考点到平均相位中心的偏移PCO； h3是瞬时相位中心相对于平均相位中心的相位中心变化PCV。
（二）、检测方法
交换天线法
（二）、检测方法
交换天线法
第一时段： 第二时段： 相减得：
对于双频GPS接收机而言，由于L1和L2载波的相位中心是 不一致的，因此，必须对L1、L2载波的相位观测值分别求解。
（三）、实例计算
按照以上所述的方法测量了7条基线,结果如表2。表2所列 的是空间基线dx,dy,dz,下面把它们转化为平面坐标系下的基 线。
（二）、检测方法
交换天线法
在使用旋转天线法的过程一并完成。 第一个测段中两个天线精确对中、整平,天线定向标志指北, 精确地量取天线高，观测一个时段(1.5 h)； 交换天线，精确对中、整平,天线定向标志指北,精确地量取 天线高，再观测一个时段； 分别解算二个时段基线值。 采用精密水准测量测定两天线抑径板之间的高差Δ h=hB-hA。 测站A和B的大地高分别为HA和HB，天线高分别为hA和hB。
（二）、检测方法
卫星导航接收天线相位中心偏差的测量方法可分为室内测 量法和室外测量法。 1、室内测量法 室内测量法，即用微波天线测量设备测定相位中心位置， 必须在微波暗室里进行。 微波天线测量设备由转台、微波发射天线、微波接收机、方
向绘图仪和微波暗室等部分组成。
（二）、检测方法
室内测量法工作原理：
（二）、检测方法
（二）、检测方法
数学模型与未知数解算 下面采用最小二乘法解算未知数。 观测量为dxi,dyi(i=1,2,…,7) 未知数为δ x1,δ y1,δ x2,δ y2,Δ x,Δ y 误差方程为V=BX+L X=(δ x1,δ y1,δ x2,δ y2,Δ x,Δ y)T 系数阵B为
2、室外测量法
1）旋转天线法 测量相位中心 的水平偏差
2）交换天线法
测量相位中心 的垂直偏差
（二）、检测方法
旋转天线法 在进行天线相位中心偏差检定时，在天空视野开阔、无强电 磁场干扰和反射环境的地势平坦之处，选择一超短基线，一般取 1-10m。选择PDOP≤5所对应的时间段进行观测。 第一个测段中两个天线都指北，观测一个时段(1.5 h)。然后 固定一个天线A不动,另外一个天线B依次旋转90°、180°、270° 再测3个时段；之后,B不动,原固定不动的A天线依次旋转90°、 180°、270°，再测3个时段；求出各个时段的基线值。