gps接收机天线相位中心偏差检测技术分析

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1、中南大学硕士学位论文第一章绪论1．I引言第一章绪论全球定位系统(GPs)是美国国防部为满足军事部门对海上，空中和陆地运载工具的高精度导航和定位要求而建立的。该系统是一种全新的空基无线电导航系统。．不仅具有全球性，全天候和连续的精密三维定位能力。丽且能实时地对运载的速度，姿态进行测定以及精确授对‘”．GPS的投入使甩jGPS应用技术的研究、潜在应用领域的开拓及用户设备软硬件盼不断完善，为GPS这一离新技术的应用展现了极为广阏的前景．2004年，全球的卫星导航终端产品年产值接近150亿美元，2005年全球GPs市场达170亿美元。估计到2008年，年产值将超过220亿美元。据专

2、家估计，到2020年全世界卫星导航应用市场将达3500亿美元的规模．目前世界上有超过100家的公司正在研制各种各样的GPS用户接收机．随着接收机价格的下降，GPS市场将会像Pc机市场那样呈指数增长的趋势。6PS精密定位技术已经在我国得到了蓬勃发展，我国卫星导航应用市场规模近年来每两年都以差不多翻一番的速度急刷增长．目前主要在车辆监控和导航、大地测量，海上运输和渔业等领域得到了比较广泛的应用。仅在测绘应用方面，全国测绘系统至少拥有l万台以上的GPS接收机。每年的增长率都在lo％以上．2004年共销售各类测量型GPS接收机近5000台，价值3亿多元，其中国内产品约占3既卿．GP

3、S信号接收机是完成测量任务的关键设备，其性能、型号、精度等与测量的精度有关，因而，适时地检验GPS信号接收机的性能与可靠性，是确保导航定位成果高精度的第一步．在GPS测量中，所测得的点的位置是以GPS接收机天线的相位中心为准的。可是．实际上GPS天线的相位中心并不是其物理中心，也不是稳定不变的．GPS天线的相位中心会随着信号输入的强度和方向的变化而变化，此变化值一般在数毫米至几厘米m．有时在高程方向上会带来很大的误差(最大可达lO厘米)嘲，大小取决于天线性能的好坏。若不考虑加以修正，必将对测量结果带来影畴。所以，在进行精密GPS定位测量(如工程建筑形变观测、板块运动、她壳升

4、降和断层移动等监测)时，必须对选用的GPS接收机的天线相位中心进行检验，合格后方可参加作业，并要对测量结果进行相位中心改正．目前，国内测定6PS天线褶位中心偏差的方法很多，主要是在野外超短基线上采用相对定位法进行的。这样，检测一台GPS接收机天线相位中心偏差最少需要一个工中南大学硕士学位论文第一章绪论作日，费时、费力。正是鉴于国内的这种情况，本文作者选择对GPS天线相位中心的钡8试进行研究，主要研究如何快速、自动NNgGPSN溯心的偏差。本文将在本章以及随后的几章中逐步展开。本章为绪论，主要介绍GPs系统概况、GPS信号接收机的发展；以及GPS天线相位中心稳定性测试技术的国

5、内外研究现状，最后简要说明本文的研究目标和主要研究内容。1．2全球定位系统1．2．1全球定位系统概述1973年12月，美国国防部批准它的海陆空三军，共同研制新一代卫星导航系统：’NavigationSatelliteTimingandRanging(NAVSTAR)／GlobalPositioningSystem(GPS)’。其意为。卫星测时测距导航系统／全球定位系统”，简称为GPS系统“1。它是新一代精密导航定位系统，是现代科学技术迅速发展的结晶。GPS系统是一种以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的

6、导航、定位和授时功能。能为各类用户提供精密的三维位置、三维速度及时间信息【l嘲。GPS计划历时20余年，总投资超过200亿荚元，这是美国继“阿波罗”登月飞船和航天飞机计划之后的又一庞大空间计划。整个发展分为3个阶段实施∞。第一阶段为原理方案可行性验证阶段，从1978年到1979年，共发射了4颗试验卫星，建立了地面跟踪网，研制了地面GPs接收机，对系统的硬件和软件进行了试验，试验结果令人满意；第二阶段为系统的研制与试验阶段，从1979年1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。第一阶段和第二阶段共发射了1l颗试验卫星，这些卫星成为第一代卫星：BlockI．与此同时，研制了各种导航

7、型接收机和测地型接收机，试验表明，GPS的定位精度大大超过了设计标准，其中租码(C／A码)的定位精度远远超过设计指标，高达20m。第三阶段为最后的工程发展与完成阶段。1989年的2月4日，发射了GPS第一颗工作卫星，到1994年3月10日共研制发射了28颗工作卫星。这些工作卫星成为BlockⅡ和BlockⅡA卫星，与此同时，不仅研制了高精度导航型接收机，还研制了能对卫星载波信号进行相位测量的定位精度极高的接收机和采用相位差分的GPS载体姿态测量接收机，满足了紧密导航与制导等一系列军事目的之要求。GPS系统主要包括三