接收機(jī)天線相位中心的檢測方法

演示文稿接收機(jī)天線相位中心的檢測方法目前一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（優(yōu)選）接收機(jī)天線相位中心的檢測方法目前二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)關(guān)鍵字：GPS接收機(jī)；天線相位中心；檢測方法摘要在高精度測量中，GPS接收機(jī)天線相位中心偏差是不容忽視的。本文討論了采用室內(nèi)測量法和室外測量法，并結(jié)合最小二乘原理，來確定天線相位中心在水平和垂直方向上的偏差。通過實(shí)例測量結(jié)果，做出相應(yīng)的總結(jié)分析。目前三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)目錄研究背景一檢測方法二實(shí)例計(jì)算三總結(jié)分析四目前四頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（一）、研究背景

GPS在測量中的應(yīng)用十分廣泛,其作業(yè)速度快、精度高、布點(diǎn)靈活、可以全天候作業(yè)。

通常，我們是根據(jù)儀器廠家所提供的天線幾何中心和所量測的夭線高，將定位結(jié)果歸算至標(biāo)石中心的。GPS接收機(jī)天線相位中心偏差：是指GPS天線接收衛(wèi)星信號(hào)的電氣中心與其廠家提供的位置（機(jī)械幾何中心）之差。目前五頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（一）、研究背景

天線相位中心偏差的影響：1）天線相位中心的垂直偏差，造成測站間相對高程偏差達(dá)mm級(jí)；2）對于水平位置的影響,由天線相位中心偏差造成的誤差也達(dá)mm級(jí)。

天線相位中心偏差受多種原因影響，如天線制造水平、GPS信號(hào)入射方向、信號(hào)強(qiáng)度、高度角等，因此它會(huì)隨時(shí)間而變化。

GPS測量過程中我們只能測出理論上的平均相位中心。目前六頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法衛(wèi)星導(dǎo)航接收天線相位中心偏差的測量方法可分為室內(nèi)測量法和室外測量法。

1、室內(nèi)測量法

室內(nèi)測量法，即用微波天線測量設(shè)備測定相位中心位置，必須在微波暗室里進(jìn)行。

微波天線測量設(shè)備由轉(zhuǎn)臺(tái)、微波發(fā)射天線、微波接收機(jī)、方向繪圖儀和微波暗室等部分組成。目前七頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法室內(nèi)測量法工作原理：如果天線相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心完全重合,那么在轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)過程中天線相位中心的位置是恒定不變的,信號(hào)通道的信號(hào)與參考通道信號(hào)的相對相位值也是固定不變的,在繪出的直角坐標(biāo)系相位方向圖中其相位曲線理論上是一條直線。目前八頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法為了測定天線相位中心的Y軸分量,應(yīng)把天線繞其中心軸旋轉(zhuǎn)90°。

改變信號(hào)源的輸出頻率,照此原理,便可測量出另一波段(L2)的相位中心。

目前九頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

室內(nèi)測量的優(yōu)點(diǎn)是:①不受時(shí)間、室外環(huán)境的影響，測量重復(fù)性、復(fù)現(xiàn)性好；②測量準(zhǔn)確度高。因此，室內(nèi)測量法特別適用于實(shí)驗(yàn)室檢測和天線生產(chǎn)廠對天線定標(biāo)時(shí)的檢測。但由于微波天線測量設(shè)備復(fù)雜、昂貴，檢定費(fèi)用高、耗時(shí)多，并且一般測繪部門沒有這種設(shè)備，不適合野外檢測。目前十頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法2）交換天線法測量相位中心的垂直偏差1）旋轉(zhuǎn)天線法測量相位中心的水平偏差2、室外測量法目前十一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

在進(jìn)行天線相位中心偏差檢定時(shí)，在天空視野開闊、無強(qiáng)電磁場干擾和反射環(huán)境的地勢平坦之處，選擇一超短基線，一般取1-10m。選擇PDOP≤5所對應(yīng)的時(shí)間段進(jìn)行觀測。第一個(gè)測段中兩個(gè)天線都指北，觀測一個(gè)時(shí)段(1.5h)。然后固定一個(gè)天線A不動(dòng),另外一個(gè)天線B依次旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°再測3個(gè)時(shí)段；之后,B不動(dòng),原固定不動(dòng)的A天線依次旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°，再測3個(gè)時(shí)段；求出各個(gè)時(shí)段的基線值。

旋轉(zhuǎn)天線法目前十二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

旋轉(zhuǎn)天線法目前十三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法假設(shè)當(dāng)2臺(tái)天線都指北時(shí)天線A的相位中心A1(δx1,δy1),天線B的相位中心B1的坐標(biāo)為(δx2,δy2),則當(dāng)天線B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°后,B1分別轉(zhuǎn)到B2(-δy2,δx2)、B3(-δx2,-δy2)、B4(δy2,-δx2)的位置。Δx,Δy分別是基線幾何中心的坐標(biāo)差,dxi,dyi分別是第i基線測量的x坐標(biāo)差與y坐標(biāo)差。

旋轉(zhuǎn)天線法目前十四頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

目前十五頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

數(shù)學(xué)模型與未知數(shù)解算下面采用最小二乘法解算未知數(shù)。觀測量為dxi,dyi(i=1,2,…,7)未知數(shù)為δx1,δy1,δx2,δy2,Δx,Δy誤差方程為V=BX+LX=(δx1,δy1,δx2,δy2,Δx,Δy)T系數(shù)陣B為

目前十六頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

組成法方程解出X,并求出精度。依照以上所述原理編制了一個(gè)簡單的VB程序,計(jì)算時(shí)只要輸入各條基線的數(shù)值再按計(jì)算按鈕就可以得到計(jì)算結(jié)果。目前十七頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

地面標(biāo)石到瞬時(shí)相位中心的高度改化H分為3部分:H=h1+h2+h3h1是地面標(biāo)石到天線參考點(diǎn)ARP之間的高度；h2是天線參考點(diǎn)到平均相位中心的偏移PCO；h3是瞬時(shí)相位中心相對于平均相位中心的相位中心變化PCV。

交換天線法目前十八頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

在使用旋轉(zhuǎn)天線法的過程一并完成。第一個(gè)測段中兩個(gè)天線精確對中、整平,天線定向標(biāo)志指北,精確地量取天線高，觀測一個(gè)時(shí)段(1.5h)；交換天線，精確對中、整平,天線定向標(biāo)志指北,精確地量取天線高，再觀測一個(gè)時(shí)段；分別解算二個(gè)時(shí)段基線值。采用精密水準(zhǔn)測量測定兩天線抑徑板之間的高差Δh=hB-hA。測站A和B的大地高分別為HA和HB，天線高分別為hA和hB。

交換天線法目前十九頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

交換天線法

目前二十頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（二）、檢測方法

第一時(shí)段：第二時(shí)段：相減得：對于雙頻GPS接收機(jī)而言，由于L1和L2載波的相位中心是不一致的，因此，必須對L1、L2載波的相位觀測值分別求解。

交換天線法目前二十一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（三）、實(shí)例計(jì)算

按照以上所述的方法測量了7條基線,結(jié)果如表2。表2所列的是空間基線dx,dy,dz,下面把它們轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)系下的基線。

目前二十二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（三）、實(shí)例計(jì)算

因?yàn)檫@是一條超短基線,所以可以用一種簡單而有效的方法。如圖所示,假設(shè)弧EF只有1m長,它是如此之短以至可以把它當(dāng)作一條直線,則:

其中,a為長半軸,e是第一偏心率,取WGS-84橢球)ρ=206265″從而表2的基線化為平面坐標(biāo)差見表3。

目前二十三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（三）、實(shí)例計(jì)算

目前二十四頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（三）、實(shí)例計(jì)算

天線相位中心垂直偏差如下：目前二十五頁\總數(shù)二十七頁\編于二十三點(diǎn)（三）、實(shí)例計(jì)算

《CH8016-1995全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機(jī)檢定規(guī)程》規(guī)定：

《JJF1118-2004全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定：

各時(shí)段基線向量最大互差應(yīng)小于GPS接收機(jī)的固定誤差。靜態(tài)相對定位標(biāo)稱精度:平面:±(5mm+1ppm)高程: