GPS接收機天線相位中心的檢測方法PPT課件

.,1,報告人：魏錦德日期：2011年11月10日,GPS接收機天線相位中心的檢測方法,.,2,關鍵字：GPS接收機；天線相位中心；檢測方法摘要在高精度測量中，GPS接收機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。通過實例測量結果，做出相應的總結分析。,.,3,目錄,.,4,（一）、研究背景,GPS在測量中的應用十分廣泛,其作業(yè)速度快、精度高、布點靈活、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，將定位結果歸算至標石中心的。GPS接收機天線相位中心偏差：是指GPS天線接收衛(wèi)星信號的電氣中心與其廠家提供的位置（機械幾何中心）之差。,.,5,（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mm級；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mm級。天線相位中心偏差受多種原因影響，如天線制造水平、GPS信號入射方向、信號強度、高度角等，因此它會隨時間而變化。GPS測量過程中我們只能測出理論上的平均相位中心。,.,6,（二）、檢測方法,衛(wèi)星導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備測定相位中心位置，必須在微波暗室里進行。微波天線測量設備由轉臺、微波發(fā)射天線、微波接收機、方向繪圖儀和微波暗室等部分組成。,.,7,（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臺旋轉中心完全重合,那么在轉臺旋轉過程中天線相位中心的位置是恒定不變的,信號通道的信號與參考通道信號的相對相位值也是固定不變的,在繪出的直角坐標系相位方向圖中其相位曲線理論上是一條直線。,.,8,（二）、檢測方法,為了測定天線相位中心的Y軸分量,應把天線繞其中心軸旋轉90。改變信號源的輸出頻率,照此原理,便可測量出另一波段(L2)的相位中心。,.,9,（二）、檢測方法,室內(nèi)測量的優(yōu)點是:不受時間、室外環(huán)境的影響，測量重復性、復現(xiàn)性好；測量準確度高。因此，室內(nèi)測量法特別適用于實驗室檢測和天線生產(chǎn)廠對天線定標時的檢測。但由于微波天線測量設備復雜、昂貴，檢定費用高、耗時多，并且一般測繪部門沒有這種設備，不適合野外檢測。,.,10,（二）、檢測方法,2）交換天線法測量相位中心的垂直偏差,1）旋轉天線法測量相位中心的水平偏差,2、室外測量法,.,11,（二）、檢測方法,在進行天線相位中心偏差檢定時，在天空視野開闊、無強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PDOP5所對應的時間段進行觀測。第一個測段中兩個天線都指北，觀測一個時段(1.5h)。然后固定一個天線A不動,另外一個天線B依次旋轉90、180、270再測3個時段；之后,B不動,原固定不動的A天線依次旋轉90、180、270，再測3個時段；求出各個時段的基線值。,旋轉天線法,.,12,（二）、檢測方法,旋轉天線法,.,13,（二）、檢測方法,假設當2臺天線都指北時天線A的相位中心A1(x1,y1),天線B的相位中心B1的坐標為(x2,y2),則當天線B順時針旋轉90、180、270后,B1分別轉到B2(-y2,x2)、B3(-x2,-y2)、B4(y2,-x2)的位置。x,y分別是基線幾何中心的坐標差,dxi,dyi分別是第i基線測量的x坐標差與y坐標差。,旋轉天線法,.,14,（二）、檢測方法,.,15,（二）、檢測方法,數(shù)學模型與未知數(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x1,y1,x2,y2,x,y誤差方程為V=BX+LX=(x1,y1,x2,y2,x,y)T系數(shù)陣B為,.,16,（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簡單的VB程序,計算時只要輸入各條基線的數(shù)值再按計算按鈕就可以得到計算結果。,.,17,（二）、檢測方法,地面標石到瞬時相位中心的高度改化H分為3部分:H=h1+h2+h3h1是地面標石到天線參考點ARP之間的高度；h2是天線參考點到平均相位中心的偏移PCO；h3是瞬時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,.,18,（二）、檢測方法,在使用旋轉天線法的過程一并完成。第一個測段中兩個天線精確對中、整平,天線定向標志指北,精確地量取天線高，觀測一個時段(1.5h)；交換天線，精確對中、整平,天線定向標志指北,精確地量取天線高，再觀測一個時段；分別解算二個時段基線值。采用精密水準測量測定兩天線抑徑板之間的高差h=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,.,19,（二）、檢測方法,交換天線法,.,20,（二）、檢測方法,第一時段：第二時段：相減得：對于雙頻GPS接收機而言，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,.,21,（三）、實例計算,按照以上所述的方法測量了7條基線,結果如表2。表2所列的是空間基線dx,dy,dz,下面把它們轉化為平面坐標系下的基線。,.,22,（三）、實例計算,因為這是一條超短基線,所以可以用一種簡單而有效的方法。如圖所示,假設弧EF只有1m長,它是如此之短以至可以把它當作一條直線,則:其中,a為長半軸,e是第一偏心率,取WGS-84橢球)=206265從而表2的基線化為平面坐標差見表3。,.,23,（三）、實例計算,.,24,（三）、實例計算,天線相位中心垂直偏差如下：,.,25,（三）、實例計算,CH8016-1995全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機檢定規(guī)程規(guī)定：JJF1118-2004全球定位系統(tǒng)(GPS)