GPS接收机天线相位中心的检测方法
GNSS接收机天线相位中心变化相对检测方法
GNSS接收机天线相位中心变化相对检测方法邓科;郝金明;陈逸伦;王鹏旭;杨东森【摘要】在精密定位中,GNSS接收机天线相位中心变化是必须进行改正的影响因素.目前成熟的微波暗室法和自动机器人法,对于一般用户而言,不具备相关实验条件,而野外相对法相对简单、易操作.为此,本文利用相对检测法,对GNSS接收机天线相位中心变化进行检测.实例表明,此方法可获得精度优于±3 mm的检测结果,因此可利用此方法对其他类型天线PCV值进行检测,也可借鉴此方法对北斗接收机天线相位中心变化进行检测.同时论文分析了影响检测精度,提出了有益改进建议.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2017(042)001【总页数】6页(P16-21)【关键词】GNSS;接收机天线;相对检测;相位中心变化【作者】邓科;郝金明;陈逸伦;王鹏旭;杨东森【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001,China;北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南郑州450001,China;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001,China;北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南郑州450001,China;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001,China;北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南郑州450001,China;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001,China;北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南郑州450001,China;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001,China;北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南郑州450001,China【正文语种】中文【中图分类】P228.4影响GNSS定位精度因素有卫星和接收机钟差、电离层和对流层延迟、卫星和接收机天线相位中心误差等,其中接收机天线相位中心误差影响较小,但在精密定位中必须考虑。
GPS放线及测量操作步骤
GPS放线及测量操作步骤GPS测量是利用两台GPS接收机承受空间轨道上4颗以上GPS卫星发射的载波信号，通过一定的计算方法，求出两台GPS承受机天线相位中心的距离。
本节试介绍GPS全球卫星定位系统在工程测量中的应用,包括卫星定位测量控制网的布设、卫星定位控制点位的选定及GPS外业操作步骤。
一、卫星定位测量控制网的布设卫星定位测量控制网的布设，应符合以下要求：〔1〕应根据测区的实际情况、精度要求、卫星状况、接收机的类型和数量以及测区已有的测量资料进展综合设计。
〔2〕首级网布设时，宜联测2个以上高等级国家控制点或地方坐标系的高等级控制点；对控制网内的长边，宜构成大地四边形或中点多边形。
〔3〕控制网应由独立观测边构成一个或假设干个闭合环或附合路线：各等级控制网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于6条。
〔4〕各等级控制网中独立基线的观测总数，不宜少于必要观测基线数的1.5倍。
〔5〕加密网应根据工程需要，在满足精度要求的前提下可采用比拟灵活的布网方式。
〔6〕对于采用GSP—RTIK测图的测区，在控制网的布设中应顾及参考站点的分布及位置。
二、卫星定位控制点位的选定〔1〕点位应选在土质坚实、稳固可靠的地方，同时要有利于加密和扩展，每个控制点至少应有一个通视方向。
〔2〕点位应选在视野开阔，高度角在15°以上的范围内，应无障碍物；点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的干扰源或强烈反射卫星信号的物体。
〔3〕充分利用符合要求的旧有控制点。
三、GPS外业观测1.GPS观测准备工作〔1〕GPS接收仪的一般性检视主要检查接收机各部件是否齐全、完好，紧固部件是否松动与脱落，设备的使用手册及资料是否齐全等。
〔2〕通电检验通电检验的主要工程包括：设备通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表工作情况，以及自测试系统工作情况。
当自测试正常后，按操作步骤进展卫星捕获与跟踪，以检验其工作情况。
〔3〕试测检验试测检验主要是检验接收机精度及其稳定性。
天线相位中心测量
喇叭天线相位中心的测试方法史够黎（中国电子科技集团公司第39研究所 西安710065）摘要 本文介绍了运用远场相位比较法[1]和近场移动参考点法，测量C / X 双频段光壁喇叭天线的相位中心，讲述了如何根据相位方向图寻找喇叭天线的相位中心并对对误差来源进行了分析，将测试计算结果与软件仿真结果进行比较，两者完全一致。
关键词 喇叭天线 相位中心 相位比较法 移动参考点法Reserch on Phase Center Measurement of Horn Antennashigouli（The 39th Rserch Institute of CETC xi ’an710065）Abstract: The paper introduced how use comparison method in far field and the changing reference poind method in near field to reserching phase center of C/X tow band horn. Based on the measured of the horn ’s phase patten detailed how to reserching the phase center of horn antenna . The measurement resule and simulationg were filtted extracttly.Keywords: Horn Antenna Phase center comparison method hanging reference poind method1概述喇叭天线作为反射面天线的馈源，需要精确测定相位中心位置，使天线可获得最佳相位照射效率。
天线相位中心测量一般采用转台旋转比较法，还可以采用近场测量，通过近远场转换移动参考点测量法进行测量，测量中不移动天线实际位置，而使用测试系统软件虚拟移动参考点，计算出参考点位移值。
gnss数据解算天线高量取方式
gnss数据解算天线高量取方式GNSS（全球导航卫星系统）是一种利用卫星信号进行导航和定位的技术。
在GNSS数据解算中，天线高量取是其中一个重要的环节，它用于确定接收天线的高度，以便进行精确的位置计算和导航。
本文将介绍几种常见的天线高量取方式，并分析它们的优缺点。
一、天线相位中心法天线相位中心法是一种常用的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位中心与接收机天线相位中心之间的距离差，来确定天线的高度。
这种方法需要使用高精度的测距仪器，可以获得相对较高的精度。
但是，它对仪器的要求较高，操作相对复杂，而且需要较长的时间进行测量。
二、天线相位顶点法天线相位顶点法是另一种常用的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位顶点与接收机天线相位顶点之间的距离差，来确定天线的高度。
相比于天线相位中心法，天线相位顶点法在仪器要求和操作上更加简单，测量时间也相对较短。
然而，该方法对于天线相位顶点的判断有一定的误差，可能会影响测量结果的准确性。
三、天线相位斜率法天线相位斜率法是一种较为精确的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位斜率与接收机天线相位斜率之间的差异，来确定天线的高度。
相比于前两种方法，天线相位斜率法对仪器的要求更高，需要使用高精度的测距仪器和精密的相位测量设备。
然而，这种方法可以获得较为准确的天线高度信息，适用于精密的导航和定位应用。
四、天线相位差分法天线相位差分法是一种基于相位差分的天线高量取方式。
它通过测量接收天线与参考天线之间的相位差异，来确定天线的高度。
这种方法可以消除大气和电离层的影响，获得更加准确的高度信息。
然而，天线相位差分法对于接收天线和参考天线之间的距离要求较高，而且需要进行较为复杂的数据处理，因此操作相对复杂。
天线高量取在GNSS数据解算中起着重要的作用。
不同的天线高量取方式有各自的优缺点，可以根据具体的应用需求选择合适的方法。
在实际应用中，除了天线高量取，还需要考虑其他因素对定位精度的影响，如大气和电离层的影响等。
GPS高程传递中天线相位中心垂直偏差的改正
GPS高程传递中天线相位中心垂直偏差的改正黄纪晨【摘要】This paper builds on the previous scholars for the antenna phase center's search results, and clearly the advantages of methods. According to the practical application condition, the authors stress the importance of the vertical deviation of the antenna phase center stability in GPS height - measurement, and design the corresponding experiments. Integration of the stability experimental results and to improve the existing methods of antenna phase center corrections. The authors propose to pass the vertical deviation of the antenna phase center corrections and its application on small net- work observation of GPS height - measurement, through experiments make sure this method has a certain value.%建立在前辈学者对于天线相位中心偏差检验的研究成果上，明确现有检验方法的优缺点。
根据实际应用条件，作者强调了天线相位中心垂直偏差稳定性检验在GPS高程传递中的重要性，并设计了相应实验。
GPS信号接收机及其检验
GPS接收机的分类类
❖ 按接收机的用途分类: （1）导航型接收机（附图）
车载型——用于车辆导航定位； 航海型——用于船舶导航定位； 航空型——用于飞机的导航定位。 用途：运动载体的导航，可实时给 出载体的位置和速度 原理：采用C/A码伪距测量，单点 实时定位精度较低，一般为±25m 左右，
GPS信号接收机及其检验
前置放大器——作用：将微弱的GPS信号电流予以放大。
设计要求：
➢ 天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作， 减少信号损失；
➢ 能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角； ➢ 有防护与屏蔽多路径效应的措施； ➢ 相位中心保持高度稳定，并与其几何中心尽量一致。
GPS信号接收机及其检验
❖ 天线单元：天线和LNA ❖ 接收单元
波道数
12
12
12
观测量
C/A伪距
C/A伪距
C/A伪距
定时精度
1000ns
<100ns
1000ns
冷启动时间
45s
<3min
2.5min
热启动时间
5s
<45s
<30s
作业温度
-30~85
-20~55
-30~65
功耗/ W
1.1
5.3
3.1
天线类型
微带
微带
注：1in定=2位.5精4cm度，1lb=0.4535952mkGgP，S信1o号z接=收28机.3及41其905检+21验3PgP。M
- 中国航天工业总公司第704研究所于1995年研 制成功样机。
GPS信号接收机及其检验
GPS/GLONASS集成接收机的优越性
➢能够实现真正的全球连续的精确导航； ➢能够以较短的数据采集时间获得较高的导航
GPS天线相位中心垂直向偏差变化规律的研究
GPS天线相位中心垂直向偏差变化规律的研究摘要:本文利用一种在野外检测GPS天线相位中心垂直向偏差的方法,通过两期(每期72小时不间断)的观测得到必要的观测数据,通过数据解算分析了GPS相位中心垂直向偏差的变化规律,给出了进行GPS高程测量时应采取的一些措施和建议。
关键词:GPS 天线相位中心垂直偏差重庆地处我国西南,自然地理环境较为复杂,市域内地质灾害发生较为频繁,地质灾害监测工作日益重要而紧迫。
而GPS作为一种高效的测量技术手段,以测站点间无需通视、全天候观测、测量范围大等特点,被广泛应用于三峡库区的地质灾害监测工作。
GPS测量在水平方向上的精度较高,对短基线,GPS测量水平向精度可达亚毫米级。
而在垂直方向上,其精度较差。
其中,GPS天线相位中心垂直向偏差及其稳定性作为影响GPS高程测量精度水平的因素之一,其偏差影响最大可达到数厘米[1]。
对于精度要求较高的变形监测而言,不容忽视。
目前,GPS接收机天线相位中心稳定性的检测方法有两种。
一种是室内检测法,即在室内用微波天线测量设备测定,因设备复杂昂贵,一般GPS检测部门无此设备。
另一种方法是我国行业标准CH8016-95规定所采用的旋转天线法,即在野外GPS接收机基线检测场上,利用接收到的GPS卫星的信号,通过基线比对来测定,亦称基线测量相对测定法。
但这种方法只能有效地检测出天线相位中心偏差的水平分量,而垂直偏差分量却不能精确测定出。
本文利用一种在野外检测(基线测量相对测定)[2]的方法,对两种型号的GPS天线进行两期(每期72小时不间断)观测得到观测数据,通过基线数据解算,分析出天线相位中心垂直向偏差变化规律,以给出解决垂直偏差的方法和建议。
1 检测原理选择天空视野开阔、无强电磁干扰的观测环境,在相距几米距离的两点上(其中一点坐标已知且精度较高),安置两台GPS接收机(注意天线严格置平),选择三维定位图形强度因子所对应的时间段进行长时间观测GPS卫星,以相对定位。
GPS接收机检验的实例分析
露天采矿技术 ２１年第 １ ０２ 期
１天 线相 位 中心偏 差统计 值 。 ）
：
・ １ ７・
表 ４ 使用 南方 ５ ８ Ｒ Ｋ测得 的控 制点 ２０ Ｔ
基线 长度最 大互 差 ：． Ｉ ８１Ｔ Ｉ
天线 相位 中心偏 心标 准差 ： ３５ ± ．。
２ 待检天线相位中心偏移值计算 。用随机静态 ）
线 按 ０ 、０ 、８。２０ ‘ 别 观 测 到 第 １２ ３４共 。９ 。１０ 、７ 。分 ‘ 、、 、
４个 测 回 ， 测 回测 的 ６条 基 线 边 ， ２ 每 共 ４条 超 短 基
线 边 。经 数 据格 式转 换 ， 南 方 Ｇ Ｓ数据 处 理 软 件 用 Ｐ
图 ｌ 超短边 基线检 定场 的点位 示意 图
接 收机 。
静 态相对 定位标 称 精 度 平 面 ； （ ± ５ｍｍ＋１ ０６ ×１＿ｍ） 高 度 ； （ ０ｍｍ＋２×１＿ｍ） ± １ ０６ 超 短基线 试验 场 的基 线长 用游 标卡 尺量 取 。 超 短基线试验 场的量 测数据见 下表 １ 。
收 稿 日期 ：０ １ ｏ ＿ ｌ ２ １－ ７ ２ 作者简 介 ： 杨 锋 （９ ４ ， 业 于 河 南理 工 大 学 ， 理 工 １８ 一）毕 助
４． ９ ００ ． ０． ０
— ０ ５．
— Ｏ ５． — ０ ３． ０． ９
２． ９
１０ ． —２０ ． —３ １ ．
０９ ．
６． ０ ０． ９ — １ ４．
— Ｏ ２．
ＣＳ ＵＢ— ＵＣ ＣＳ — ． Ｏ６
ＣＳ ＵＢ－ ＵＤ ＣＳ
ＯＯ ．
５９ ．
— ． ３０
・ ０・ ７
鳝 大 米 坟 不
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（四）、总结分析
1、
在精密测量中，按照测绘行业标准，对接 收机进行天线相位中心偏差检定是必不可 少的。
2、
本文利用几何关 简便易行。
3、
不同型号的天线相位偏差是不同的，甚至 同一品种的天线其相位也会有所不同。
（四）、总结分析
1
GPS快速静态 测量方法能否 用来检测天线 相位中心的偏 差。
（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。
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。
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。
静态相对定位标称精度: 平面:±(5 mm+1 ppm) 高程:±(10mm+2 ppm)
2
怎样测出天线 相位中心的垂 直绝对够偏差 。
3
GPS天线的平 均相位中心和 瞬间相位中心 的关系？
（四）、总结分析
（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
（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：
目 录
一 二 三 四
研究背景 检测方法 实例计算
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。
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。
（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
（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。
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。
（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。