G PS接收机天线相位中心随不同截止卫星高度角变化对基线的影响-论文.pdf

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1、第３４卷第３期桂林理工大学学报Ｖｏｌ３４Ｎｏ３２０１４年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ２０１４文章编号：１６７４－９０５７（２０１４）０３－０４９５－０４ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１４０３０１４ＧＰＳ接收机天线相位中心随不同截止卫星高度角变化对基线的影响ｂ，ｃ任超，黄惠（桂林理工大学ａ广西矿冶与环境科学实验中心；ｂ广西空间信息与测绘重点实验

2、室；ｃ测绘地理信息学院，广西桂林５４１００４）摘要：分析了不同卫星高度角的观测值对接收机天线相位中心改正和基线解算的影响，理论分析和实验结果表明：对于中长距离的基线，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。关键词：卫星高度角；相位中心；偏心差；影响；基线中图分类号：Ｐ２２８４３文献标志码：Ａ要获取高精度的ＧＰＳ定位结果，需要消除多１天线相位中心改正公式与模型种误差的影响。天线相位中心变化，也称为天线相位偏心差，便是其中重要误差之一。目前虽有１１天线相位中心改正的计

3、算公式一些研究者对此进行了研究，如吴正等经研究表对天线相位中心进行改正，主要包括两部分明：地面接收机天线方位角的变化对Ｕ方向的基内容：相对于天线物理参考点的平均天线相位中线解算结果有较大影响，在高精度ＧＰＳ测量中，心偏差（ｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｏｆｆｓｅｔ，ＰＣＯ）和相对于天线［１］必须进行天线方位角的变化改正。魏锦德等认平均相位中心而言的天线相位中心变化（ｐｈａｓｅ为在高精度的ＧＰＳ定位测量中，尤其是ＧＰＳ高程［４］ｃｅｎｔｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎ，ＰＣＶ），如图１。测量，必须分别对不同波段下的天线相位中心进［２］行检测和改正。张小

4、红等通过实例分析得到结果表明，使用绝对天线相位中心模型估计优于相［３］对天线相位中心改正模型。文献［１－３］较为系统地分析了天线相位偏心差的校正方法及其对定位的影响，而实际上，对于中长基线，基线两端点对于同一卫星的卫星高度角不同，天线相位中心偏心差的数值也不同。虽然在实际观测工作中，通常采用天线指向北方向的方法来消除相对定位中的天线相位偏心差，但是，从应用效果来看，这种方法消除天线相位偏心差的效果不能满足图１天线相位中心改正模型高精度定位的要求，需要进一步研究。Ｆｉｇ１Ａｎｔｅｎｎａｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄ

5、ｅｌ收稿日期：２０１３－０９－２５基金项目：国家自然科学基金项目（４１０７１２９４）；广西自然科学基金项目（２０１４ＧＸＮＳＦＡＡ１１８２８８）；广西空间信息与测绘重点实验室主任基金项目（１２０７１１５－０９）；山东省基础地理信息与数字化重点实验室基金项目（ＳＤ０８０７０８）；广西八桂学者项目作者简介：任超（１９７４—），男，博士，副教授，研究方向：ＧＮＳＳ高精度数据处理及其应用，ｒｅｎｃｈａｏ＠ｇｌｕｔｅｄｕｃｎ。引文格式：任超，黄惠．ＧＰＳ接收机天线相位中心随不同截止卫星高度角变化对基线的影响［Ｊ］．桂林理工大学学报，２０１

6、４，３４（３）：４９５－４９８．４９６桂林理工大学学报２０１４年［５］在ＧＰＳ定位中，天线相位中心的改正公式为其中，Δφ′（α，ｚ）表示所给方向上的相位中心偏心Δφ（α，ｚ）＝Δφ′（α，ｚ）＋Δｒ·ｅ，（１）差；α和ｚ表示对应的入射方位角和天顶角（与高度式中：Δφ（α，ｚ）为总的相位中心改正数；α、ｚ分别槇角互余）；ｐｎｍ是次数为ｎ、阶数为ｍ的归一化的伴随是观测卫星的方位角和天顶角；Δφ′（α，ｚ）是相位勒让德多项式函数；αｎｍ、ｂｎｍ是一系列球谐函数展开中心变化的函数模型；ｅ为天线到卫星方向的单位的系数，为待求参数；ｎ和ｍ分别是

7、球谐函数的阶数向量；ｒ是相对于参考点的平均相位中心偏移，这和级数。把式（１）所求的特定天线类型的离散天线［５］个向量是唯一的，并通过施加的条件来确定：相位中心变化参数代入等式左边，用合适的ｎ和ｍ２πΖｍａｘ∫∫Δφ（α，ｚ）ｓｉｎｚｄｚｄα＝ｍｉｎ，代入右边，只有αｎｍ、ｂｎｍ是待求参数，求出最合理的α＝０Ζ＝０αｎｍ、ｂｎｍ，就可得相应天线的相位中心偏心差。球谐（ｅ．ｇ．Ｚｍａｘ＝７５°）。（２）函数改正模型是一个在水平方向和垂直方向（参考该条件即表示为在任意方向上对应于任意天顶距于当地水平坐标系）都连续的周期函数。该函数既的总相

8、位中心改正数最小。对于不同的天线，其考虑了高度角，又考虑了观测值的入射方位对天线参考点的位置是不同的，一般ＩＧＳ都会在相应的相位中心偏心差的影响，故在文中实验数据处理时天线文件（ＲＩＮＥＸ格式或者ＩＧＳ标准）里发布。采用了此模型。当前