GNSS天线相位中心模型的演变

合集下载

卫星导航及定位系统总结

卫星导航及定位系统总结

(无 SA)±20~40 米 (有 SA) ±100 米 2.精密星历(后处理星历)的精度: 可达 1 厘米,只提供给特许用户 3.应对方法:精密定轨(后处理)、 相对定位或差分定位。 卫星时钟误差 GPS 测量定位是测时-测距定位系统, 所以定位精度与时钟误差密切相关。 应对方法 1.模型改正:用导航电文对 卫星钟差进行改正后,各卫星钟时与 GPS 标准时之间的差异(同步误差)可 保持在 20ns 以内。由此引起的等效距 离误差将不超过 6m。2.相对定位或差 分定位:可有效的消除美国 SA 政策引 起的星钟误差。 相对论效应对卫星钟的影响 狭义相对论观点:一个频率为 f0 的振 荡器安装飞行速度为 v 的载体上,由于 载体的运动,对地面观测者来说将产生 频率变化。 广义相对论观点:处于不同等位面的振 荡器,其频率将由于引力位不同而发生 变化。相对论效应的影响并非常数,经 改正后仍有残差,它对 GPS 时的影响最 大可达 70ns,对精密定位仍不可忽略。 狭义相对论+广义相对论 为消除相对论效应的影响,卫星上时钟 应比地面调慢约 4.5 ×0.001Hz 电离层延迟误差 由于电离层中气体分子受到太阳等天 体的射线的辐射,产生强烈的电离,形 成大量的自由电子和正离子。对卫星信 号产生影响,使信号路径发生弯曲,传 播速度也受影响。 经验模型改正方法:根据以往观测结果 所建立的模型。改正效果:差。 双频改正方法:利用双频观测值直接计 算出延迟改正或组成无电离层延迟的 组合观测量。效果:改正效果最好。 实测模型改正方法:利用实际观测所得 到的离散的电离层延迟(或电子含量), 建立模型(如内插)效果:改正效果较好 相对定位或差分定位 消除对流层延迟误差的方法 利用对流层误差修正模型加以修正: 存在模型误差和气象元素误差。 利用同步观测值求差: 相对定位或差分定位 多路径误差(直接、间接路径) 在 GPS 测量中,被测站附近的物体所反 射的卫星信号(反射波)被接收机天线 所接收,与直接来自卫星的信号(直接 波)产生干涉,从而使观测值偏离真值 产生所谓的“多路径误差”。 观测上选择合适的测站,避开易产生多 路径的环境。硬件上采用抗多路径误差 的仪器设备。数据处理上采用参数法。 观测误差:一般认为观测的分辨误差约 为信号波长的 1%。 接收机的钟差 定义:GPS 接收机一般采用石英钟,接 收机钟与理想的 GPS 时之间存在的偏 差和漂移。应对方法:1.作为未知数处 理。2.相对定位或差分定位。3.当定位 精度要求较高时,可以采用高精度的外 接频标(即时间标准)。 接收机的位置偏差 定义:接收机天线的相位中心相对测站 中心位置的偏差。应对方法:1.正确的 对中整平。2.采用强制对中装置(变形 监测时) 接收机天线相位中心偏差 接收机天线相位中心变化的改正。应对 方法:1.使用相同类型的天线并进行天 线定向(限于相对定位)2.模型改正。 载波相位观测中的整周跳变

GPS期末考试复习题

GPS期末考试复习题

GPS期末考试复习题填空题名词解释1、天球:以地球质心M为球心,以任意长为半径的假想球体。

2、春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与天球赤道的交点称为春分点。

3、章动:由于月球轨道和月地距离的变化,使实际北天极沿椭圆形轨道绕瞬时平北天极旋转的现象。

4、WGS-84坐标系:(World Geodical System-84)由美国国防部制图局建立协议地球坐标系,是GPS所采用的坐标系统。

坐标系原点位于地球的质心;Z轴指向定义的协议地球极方向;X轴指向起始子午面与赤道的交点;Y轴位于赤道面上,且按右手与X轴呈90°夹角。

5、预报星历:监控数据时间序列外推估注入的卫星轨道参数。

6、精密星历:为了满足大地测量学和地球动力学对高精度定位的要求,一些国家的有关部门,根据各自建立的GPS卫星跟踪站所获得的GPS卫星精密观测资料,采用确定预报星历的相似的方法,计算出任一时刻的卫星星历。

目前,这样的组织至少有两个:一个是美国国防制图局(DMA),另一个是国际GPS动力学服务IGS(International GPS service for geodynamics)。

7、星钟的数据龄期:从作预报星历的最后观测时间到第一数据块的参考时间之间的时段。

8、绝对定位:也叫单点定位,即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标系原点(地球质心)的绝对位置。

9、伪随机码:伪随机码是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串。

它不仅具有高斯噪声所有的良好的自相关特性,而且具有某种确定的编码规则。

10、伪距:由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得的量测距离。

该距离受钟差和信号延迟影响,测量的实际距离和卫星到接收机的几何距离有一定差值,称量测距离为伪距。

11、伪距法:将整周未知数当作平差中的待定参数多普勒法快速确定整周未知数法12、屏幕扫描法:用高次差或多项式拟合法在卫星间求差法双频观测值修复法平差后残差修复法13、双差实数解:理论上整周未知数N是一整数,但平差解算得的是一实数,称为双差实数解。

GNSS测量中的多路径效应识别与校正

GNSS测量中的多路径效应识别与校正

GNSS测量中的多路径效应识别与校正导语全球导航卫星系统(GNSS)已在各行各业的测量应用中广泛应用。

然而,由于多种因素的影响,GNSS测量中常常存在着多路径效应。

本文将探讨多路径效应的识别与校正方法,帮助读者理解及解决这个问题。

一、多路径效应的原理1.1 GNSS测量原理GNSS测量是通过接收卫星发射的无线信号,并利用信号传播时间和卫星位置信息来计算接收器位置的一种测量方法。

由于天线接收到的信号可能会经过复杂的传播路径,其中一种主要的影响因素就是多路径效应。

1.2 多路径效应的定义多路径效应是指卫星信号在传播过程中,除了直达路径外,还经过地面、建筑等物体的反射、绕射等路径,并与直达路径在接收机处叠加的现象。

这种叠加会引起定位误差、测量偏差等问题,对于GNSS测量的准确性和可靠性产生负面影响。

二、多路径效应的识别2.1 信号质量指标在GNSS测量中,信号质量指标是判断是否存在多路径效应的重要依据。

其中,载噪比(C/N0)是最常用的指标之一。

C/N0越高,表示信号质量越好,反之表示信号质量较差。

当C/N0不高时,很可能存在多路径效应。

2.2 时域分析方法时域分析是一种常用的多路径效应识别方法。

该方法通过检测信号的时序特征来判断是否存在多路径干扰。

例如,通过观察伪距观测值的时变性,如果存在周期性的变化,说明可能存在多路径效应。

2.3 空域分析方法空域分析是另一种多路径效应识别方法。

该方法通过多个接收天线或分布式天线阵列来接收卫星信号,并利用信号之间的空间关系来判断是否存在多路径干扰。

当多个接收天线之间的信号相位差异较大时,表明存在多路径效应。

三、多路径效应的校正3.1 多路径模型为了校正多路径效应,需要建立多路径模型。

多路径模型描述了多路径干扰对GNSS测量的影响,并将其建模成数学方程。

常用的多路径模型包括时域模型和空域模型。

3.2 动态滤波方法动态滤波是常用的多路径效应校正方法之一。

该方法通过历史观测数据的综合分析,预测当前时刻的测量误差,并对GNSS观测值进行校正。

GNSS测量误差分析与修正方法

GNSS测量误差分析与修正方法

GNSS测量误差分析与修正方法GNSS(Global Navigation Satellite System)全球导航卫星系统是一种基于卫星定位技术的导航与定位系统。

在现代社会中,GNSS已经成为许多行业的重要工具,例如航空航天、交通运输、地质勘探以及城市规划等。

然而,在GNSS测量过程中,由于多种因素的影响,测量结果可能会受到一定的误差。

本文将对GNSS测量误差的产生原因进行分析,并探讨常见的修正方法。

首先,我们来了解一下GNSS测量误差的来源。

在GNSS测量过程中,有以下几个主要的误差源:1. 天线相位中心偏差:天线在接收信号时,由于设计和制造的原因可能存在相位中心偏差,导致测量结果产生误差。

2. 大气层延迟:卫星信号在穿过大气层时会发生折射,导致信号传播时间延长,从而引起位置定位误差。

3. 多径效应:卫星信号在传播过程中会受到地面和建筑物的反射,导致多个路径的信号同时到达接收器,使得接收到的信号出现多径效应,从而产生测量误差。

4. 时钟误差:测量过程中使用的时钟可能存在一定的偏差,导致定位结果出现误差。

5. 数据处理误差:在GNSS数据处理过程中,由于算法的近似和假设,可能会引入一定的误差。

针对以上误差源,研究人员提出了一系列的修正方法来减小测量误差。

下面将分别介绍这些方法。

1. 相位中心偏差的修正:可以通过对天线相位中心的测量和建模,对接收到的信号进行相应的修正。

这种方法可以在数据处理过程中对测量结果进行修正,减小位置定位误差。

2. 大气层延迟的修正:测量中常常使用双频观测来估计大气层延迟,并进行相应的修正。

此外,还可以通过使用大气层模型,根据卫星信号的传播路径对延迟进行估计,从而减小误差。

3. 多径效应的修正:可以使用多普勒滤波器或者抗多径接收算法来减小多径效应带来的误差。

这些方法可以通过抑制多径信号的影响,提高接收到的信号质量。

4. 时钟误差的修正:可以通过使用更精确的时钟来减小时钟误差带来的影响。

应用于GNSS终端的宽带扁平状双频圆极化微带天线

应用于GNSS终端的宽带扁平状双频圆极化微带天线

通信技术终端的宽带扁平状双频圆极化微带天线,李晓鹏1,李成钢2,蔡惠萍广州中海达卫星导航技术股份有限公司,广东广州511400;2.广州市中海达测绘仪器有限公司,广东终端的宽带扁平状双频圆极化微带天线。

通过在天线辐射单元基板外围设置短路加载振子,不仅可以降低天线谐振频率实现天线的小型化设计,而且可有效提升天线辐射增益和工作带宽。

双频天线单元分别采用四馈点馈电方式,使得天线拥有稳定且可靠的相位中心偏差值和良好的圆极化特性。

针对该天线设计模型,使用仿真软件对天线进行仿真,可以得出天线在高频段(1.1661.607 GHz)内的各项指标表现较优。

通过制作实物样机进行实际测量,结果表明该天线在上述高低频双1.9 dBi,对应高低频段内中心频点的辐射增益大于180°。

因此,该天线能够较好满足目前GNSS短路加载;小型化;宽频段;相位中心;高增益Wide-Band Flat Dual-Band Circularly Polarized Microstrip Antenna for GNSSApplications,LI Chenggang2,CAI Huiping.Hi-Target Navigation Tech Co.,Ltd.,Guangzhou(1)(2)r为相对天线馈电点的位置可由公式粗略估算,然后通。

给出输入电阻与馈点(3)为天线馈点距离中心点位置;h0为平均电场强度;P为辐图1 天线结构俯视图2 仿真与实测分析本文采用专业电磁仿真软件对天线模型进行仿真优化,并使用优化后的结构参数将天线制作实物样品,如图图2 天线实物图图为实测的驻波比随频率变化曲线,在整个测试频段1~1.8 GHz内,天线的驻波比均小于说明该天线具有良好的阻抗匹配特性。

图线轴比随频率变化曲线,在整个测试频段,天线的轴,说明天线的圆极化性能好。

图3 天线实测驻波比随频率变化曲线图4 天线仿真与实测的轴比随频率变化曲线图5为天线仿真与实测的增益随频率变化的曲 2020年11月25日第37卷第22期Telecom Power TechnologyNov. 25,2020,Vol. 37 No. 22 林 飞,等:应用于GNSS终端的宽带扁平状双频圆极化微带天线线。

GNSS天线相位中心偏差检测方法

GNSS天线相位中心偏差检测方法

GNSS天线相位中心偏差检测方法
牟卫华;张国柱;黎辉辉;欧钢
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2016(33)11
【摘要】对于高精度测量,天线相位中心的偏差影响不能忽视,测绘型天线在使用之前需要进行检定,确保不超过误差容限.通过对天线相位中心偏差标定过程分析,建立了一种新的观测模型,处理相对定位的基线解算数据,基于最小二乘准则估计旋转中心和相位中心偏差.该方法不需要约束天线的旋转角度和观测数据个数,提高了天线相位中心偏差标定的精度,通过对GNSS-750型测绘天线实际测试结果表明,天线相位中心水平偏移标定精度优于0.05mm.
【总页数】4页(P162-165)
【关键词】天线相位中心;相位中心偏差;超短基线;检测
【作者】牟卫华;张国柱;黎辉辉;欧钢
【作者单位】国防科学技术大学电子科学与工程学院;北斗卫星导航产品2301质量检测中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN965.5
【相关文献】
1.GNSS天线相位中心偏差检验方法研究 [J], 刘岩
2.GNSS天线相位中心偏差校准方法的实验研究 [J], 景琦
3.GNSS测量中天线相位中心偏差的影响及处理方法 [J], 魏来
4.GNSS接收机天线相位中心垂向偏差检测 [J], 周广勇;余庆滨
5.GNSS接收机天线相位中心偏差的测定方法探讨 [J], 王露露;董旭明;吴学文;沈迎光;许文婧
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

宽带高精度GNSS双频柱状螺旋天线

宽带高精度GNSS双频柱状螺旋天线

• 136•本文设计了一款应用于高精度GNSS 的宽带高性能双频四臂螺旋天线。

所设计的天线将空心圆柱体介质支架应用在四轴中心对称的螺旋结构中,并采用激光雕刻工艺极大降低了天线制作成本和提高天线工艺精度。

本文所设计天线采用新型的“卐”字短路结构,加载在1/2波长主辐射臂的顶端,有效提升了天线低频段辐射增益和增益带宽。

测试结果表明,该天线在1-1.8GHz 内,驻波比小于2。

在接收频段(低频段:1.176-1.268GHz 和高频段:1.525-1.602GHz )内辐射增益均大于1dBi ,高、低频段内3dB 轴比波束带宽分别为190°和195°,表明该天线具有工作带宽宽、圆极化特性好,低仰角搜星能力强。

因此,本文所设计天线可广泛应用于高精度卫星导航定位终端。

随着地面终端系统的高速发展,尤其是在测绘、导航、定位、 1 天线设计1.1 理论分析Kilgus 谐振式螺旋天线由四根长度为1/4λ的M 倍(M 为整数)的螺旋臂绕制而成。

每个螺旋臂馈电端电流幅度相等,相位依次相差。

当M 为奇数倍时,旋臂终端短路,当M 为偶数倍时,旋臂终端断路。

结构参数可由下式确定:(1)式中:L ax 为螺旋的轴向高度(mm) ,L ele 为螺旋臂的长度(mm) ,r 0为螺旋半径(mm) ,N 为螺旋的圈数。

A =1(M 为奇数时),A =2(M 为偶数时)。

根据计算,天线螺旋臂长度约为92mm 。

宽带高精度GNSS双频柱状螺旋天线广州中海达卫星导航技术股份有限公司 林 飞 李晓鹏广州市中海达测绘仪器有限公司 李成钢广州中海达卫星导航技术股份有限公司 蔡惠萍 杨灵峰图1 天线仿真模型(a)移相合路网络电路 (b)移相合路网络实物图2 天线馈电网络授时等高精度卫星导航定位产业中,对天线的泛用性提出了更高的要求。

如今,单独的卫星导航系统已无法满足各类终端日益增长的需求。

因此,能够兼容四大卫星导航系统的、宽频带的高性能便携式天线是目前行业研究的热点。

GNSS 连续运行基准站网

GNSS 连续运行基准站网

01概述基准站网的组成卫星连续运行基准站网(Continuously Operating Reference Stations,缩写CORS)是由若干连续运行基准站及数据中心、数据通信网络组成的,提供数据、定位、定时及其他服务的系统。

CORS 的组成(1)连续运行基准站连续运行基准站由GNSS 设备、气象设备、电源设备、通信设备、计算机等设备及观测墩、观测室、工作室等基础设施构成,具备长期连续跟踪观测和记录卫星信号的能力,并通过数据通信网络定时或实时将观测数据传输到数据中心。

(2)数据中心数据中心由计算机、网络设备、专业软件系统以及机房构成,具备数据管理、数据处理分析及产品服务等功能,用于汇集、存储、处理、分析和分发基准站数据,形成产品和开展服务。

(3)数据通信网络数据通信网络由公用或专用的通信网络构成,用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户数据交换,完成数据传输、数据产品分发等任务。

分类与布设原则依据管理形式、任务要求和应用范围,基准站网划分为国家基准站网、区域基准站网、专业应用网三类。

(1)国家基准站网国家基准站网是国家地理空间信息的重要基础设施,主要用于维持和更新国家地心坐标参考框架,开展全国范围内高精度定位、导航、工程建设、地震监测、气象预报等国民经济建设、国防建设和科学研究服务。

国家基准站网应覆盖我国领土及领海,全国范围内均匀分布、站间距100-200km,满足国家地心坐标参考框架建设的需要,并兼顾社会发展、经济建设、自然条件和定位服务需求等因素。

国家基准站网在每个省、自治区内应至少有3 个分布均匀、观测墩建造埋设于基岩上的基准站,直辖市内应至少有 1 个-2个观测墩埋设于基岩上的基准站。

(2)区域基准站网区域基准站网是省、市、自治区等区域地理空间信息的重要基础设施,用于维持和更新区域地心坐标参考框架,开展区域内位置服务和相关信息服务。

区域地心坐标参考框架应与国家地心坐标参考框架保持一致。

  1. 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. 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. 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)。

模 型 函数 ;e是 接 收 机 天线 至 卫 星 方 向 的单 位 矢
量 ; r是天线 平 均相位 中心相对 于天线 参考 点 的 A
个 称作绝 对 相位 中心模 型L 。 2 ]
收稿 日期 : 0 10 —2 2 1 —21 联 系 人 : 庆 海 E ma :q 6 @ 1 3 Cr 赵 - i zh 4 6 .O i l g
正值 ; , z是卫 星方 位 角 和 天顶 角 ( 于卫 星 是 天 对
底 角 ) △ (,) ; a z 是相 位 中心依 赖 于 a和 变化 的
行修 正 。到 目前为 止 ,GS组 织先 后推 荐 了两种 相 I
位 中心改 正模 型 : 种 称 作 相对 相 位 中心 模 型 , 一 另
JJ 。 - o
△ ( ,)为相 位 中心 变 化 的模 型 函 数 , 般 可 采 a2 一
用分 段线 性 函数或球 谐 函数表 示 为
n n
实 际上 , 参考 天线 的 P V 值并 不 为 0 而且 难 以估 C ,
计 1。 0高度 角 以下 的天线 相 位 中心变 化 , 天线 旋 当 转或 者倾斜 的 时候 , 型 的精度 难 于保证 。改正 数 模
作 偏差 ( C , P O) 即天线 参考 点 到平均 天线 相位 中心 ( 体定 义见 下 面的叙 述 ) 具 的矢 量 ; 一部 份称 作变 另 化 ( C , 瞬时相 位 中心相对 平 均相位 中心 的变 P V) 即
更 。
天 线 平 均
相 位 中心 的偏 差 一般 为常 数 ; 相位 中心 的变 而
文章 编号 :1 0 -2 8 2 1 ) 50 5 —4 0 89 6 (0 1 0 —0 30 对 于格洛 纳斯 卫 星系统 G O S L NA S来 说 , 相位 中心 的变化 与 G S基 本 一 致 , 来 I S的相 位 中 P 将 G 心模 型 也 会 包 括 GL ONAS S系 统 的 卫 星 和 接 收
2 1 . / 球 定 位 系统 01s全

5 ・ 3
偏差 矢量 , 附加 下列 条件 唯一确 定
I GS从 1 9 9 8年 开 始 使 用 相 对 相 位 中 心 模 型
I 口 )ndd :mn …△ (, s zza I r i i

() 2
I _1 GS O 。该 模 型 假 定 参 考 天 线 ( 带 整 流 罩 的 不 AOAD M— / T型天 线) 的天线 相 位 中 心变 化 ( C P V) 为 0 通过 短基 线 测 量得 到 其 他 天 线类 型 的 P V. , C
的参 考点 ( 大 多数 类 型 的 天 线 ,GS标 准 的参 考 对 I 点 是 天线前 置放 大 器 底 盘 的 中心 ) 应 和 天 线相 位 ,
中心也 有一 个偏 差_ 。 因此 , 际计算 都 需要 对 观 】 ] 实
测 值进 行归 算 。无论 是卫 星还 是接 收机 , 计算 相位 中心 改正 时 , 般 把改 正 值 分 为 两 部 分 : 部 份称 一 一
化 与 GNS S信 号 的方 向、 号 的频 率 、 至天 线 整 信 甚
流 罩等 有关 , 随他 们 的变化 而变 化 。对于 高精 度测
量来 说 , 相位 中心 的纠 正 是 必须 考 虑 的 问题 , 忽 疏
图 1 天线 相 位 中心 偏 差 和变 化 模 型 图
这 种影 响 , 于 站 坐 标 高 程 方 向 的 影 响 可 达 1 对 O
1 相 位 中心 改 正 的数 学 表示
卫 星到接 收 机 的几 何 距 离 、 何延 迟 , 是 对 几 都 应 于卫 星和接 收机 天 线 的相 位 中心 的 。无论 是 卫 星还 是接 收机 , 天线 相位 中心 的位 置随着 信号 方 向 的不 同而变化 , 图形 表示见 图 11] 用 。 L
机。
0 引 言
G S信号从 卫 星到 达接 收机 , 号 传输 的距 NS 信
离 实 际上反 映 了卫 星 相 位 中心 到接 收 机 相 位 中 心
的距 离 。卫星 星历 一 般 提 供 的是 卫 星 质 量 中心 的
地 固系坐标 , 和卫 星相 位 中心 有 一 定 的偏 差 ; 而接 收机 一般应 将 量测 的天 线 偏 心归 算 到 接 收 机 天线
GN S天 线 相 位 中心模 型 的 演 变 S
赵 庆 海
( 安测绘信息技术总站 , 西 陕西 西 安 70 5 ) 1 0 4
摘 要 :介 绍 了 G S天 线相 位 中 心 改 正 的基 本 概 念 和 定 义 , 析 了相 位 中心 偏 差 NS 分
( C 和 变化 ( C 的改 正公 式 , P O) P V) 以及 天线相 位 中心 改 正从 相 对相 位 中心模 型 到 绝对 相 位 中 心模 型 的 演变 , 最后 结合软 件对相 位 中心 改正 的 实现 方 法进行 了介 绍 。 关键 词 : GNS ; S 相位 中心 ; 对相位 中心模 型 ; 对相位 中心模 型 相 绝 中图分类 号 :P 2 . 284 文献 标志 码 :A
cm … 。
用公式 可表 示为
A a, ) 一 AO ( )+ Ar.e O( z 口, () 1

相 位 中心 的偏 差 和 变 化对 于 G S定 位来 说 , P 是难 以利 用差 分方 法 消除 和消弱 , 常采用 模 型进 通
式 中 : ( ,)是 相 位 中心 在 a 方 向 的总 的 改 △ a ,
() 3
△ az 一∑ ∑ ( s ・ ( ) , cz o)
1 = 1
( C S / + 6 sn a) 口 O /O Tr im
的大 小 只依 赖 于信 号 的高 度 角 , 与方 位 角 无 关 , 也
没有 考虑 天线 的整流 罩 的影响 [ ] 1 。
相关文档
最新文档