GPS天线相位中心垂直向偏差变化规律的研究

～
１ 检 定原 理
１ ０ｍｏ在基线两端点 上安 置 ＧＰ Ｓ接 收机 ， 天线严 格置 平 ， 将 选
分量 为 ；
择 Ｐ Ｏ ￣５ Ｄ Ｐ 所对应的时间段进行观测。相位中心一般是指平均
相位 中心 ， 瞬时 相位 中心是随时 间而 变化 的。为了求得稳定 的 而 平均相位 中心 ， 要求有 足够长的观测时间 ， 一般 一个 时段为 ２ｈ 。
急， 只要从现在起 ， 在经 济建 设 和环境建 设 上注意 城 乡之间形 成
市规 划 ，０ １２ （ ） １—３ ２０ ，５ １ ：２１ ．
Ｔ ｏ ｇ ｔａ ｏ ｔｍｏ ｉ ｇ ｂ ｇ ｔｅ ｎ ｏ ｃｔ ｈ ｕ ｈ ｂ ｕ ｖｎ ｉ ｒ ｅ ｉ ｔ ｉ ｙ
ＮＩ Ｈｕ ｎ ｑａ ｇ Ｌ ｎ ｉ Ｕ ａ － ｌｎ ＩＹａ －ｌ
｛ ＝ｓｘｓ （ ｍＯ—ｎ ｉ ｉ ｄ
ｓ ｉ ｎ ＋ ｏｓ ０
０ １２ … ， ’ ＇，
）
（ ）
Ａ与 Ｂ 分别是架设于２ 个基线点的Ｇ Ｓ Ｐ 天线。Ｏ 是天线 Ａ ＾
的几何 中心 ， Ｂ 天线 Ｂ的几 何 中心 。Ａ１ Ｏ 是 是天 线 Ａ 的相位 中 心， １ Ｂ 是天线 Ｂ的相位 中心 。实 际俯视 图见 图 １ 。
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃ ｒ ｉｇｔ ｕｒｎ ｖｎ ｉ ｅ ｔ ｉｙｉ ｎ ｔｕ ｔ ｎｏ ｉｙ ｔａ ｉ ｄ ｅｔ ｅｐ ｅ ｏ ｎ ｎｆｏ ｔｃ ｎ ｌｇ 、 ｎ ｓａ ｅ ｏ ｃ ｄｎ ｏｃ ｒｅ ｔ ｍｏ ｉｇｂｇｔ ｅｉ ｏｃ ｃ ｓｒ ｃｉ ｆ ｔ ，ｉ ｎ ｍａ ｖｒｓｔ ｔ ｈ ｎ ｍｅｏ ｒｍ ｅｈ ｏｏ ｙ ｌ ｄｃ ｐ 、 ｒ ｎ ｔ ｎｏ ｏ ｃ ｏｈ ａ
位 中心偏差进行实 际检定 。

GPS接收机天线相位中心偏差检测0 引言高精度GPS数据处理软件（如GAMIT软件）在设计时，已根据不同型号GPS接收机天线电气中心偏移改正参数进行设定，用户进行GPS数据处理，可根据所用天线类型进行选项设定，让软件自动进行相位中心偏心改正。

本文讨论的天线相位中心偏差检测，是在随机基线解算软件平台上不选择自动改正的情况下进行数据处理的，目的是在不进行自动改正的情况下，通过实测基线向量，计算天线相位中心的实际偏差量。

1 检定方法将2台接收机天线分别安置在微型网中间天线墩T1和另外任意的一个天线墩，如图1。

精确整平，并令天线指北定向标志指向正北，整个检测过程观测7个时段，每个时段观测1.5h。

第一个时段，两个天线指北定向标志都指向正北，观测1.5h；然后T1天线固定不动，T2天线依次顺时针旋转90°、180°、270°，观测3个时段；接着，T2天线指北定向标志指向正北不动，T1天线依次顺时针旋转90°、180°、270°，再观测3个时段；总共在T1—T2基线上观测了7个时段，求解出各时段基线值，进行天线相位中心偏差分析。

图1 微型网天线墩点位图如图2所示，○1是天线T1的几何中心，○2是天线T2的几何中心，P1是天线T1的相位中心，P2是天线T2的相位中心。

建立以下的右手坐标系统，设几何中心○1为坐标原点，○1与天线的指北定向标志的连线为X轴，以经过几何中心○1的垂线为Z轴，Y轴与X、Z轴构成右手坐标系，图2为坐标系统的俯视图。

设第一个时段2个天线指北定向标志都精确指北，该时段的天线T1相位中心设为P11（δx1，δy1），天线T2相位中心设为P21（δx2，δy2），当天线T2依次顺时针旋转90°、180°、270°后，P21分别转到P22（-δx2，δy2）、P23（-δx2，-δy2）、P24（δx2，-δy2）的位置。

GPS天线相位中心误差的检测与改正魏锦德;黄张裕;海美;朱华【期刊名称】《测绘科学技术学报》【年(卷),期】2012(29)6【摘要】GPS天线相位中心误差是影响GPS测量精度的一项重要误差源.因此,在进行高精度的GPS定位测量时,必须进行天线定向,并对天线相位中心进行必要的模型改正.介绍了采用规范中常规相对定位检测法,检测出天线相位中心偏差的水平分量与垂直分量,并分析了该方法存在的不足.针对该方法的不足,提出了一种改进的新检测方法.实例表明,新方法可以快速简便地检测出天线相位中心偏差的水平分量,并具有较高的精度和可靠性,适合野外对GPS天线的检测.%The GPS antenna phase center error is an important error sourse that affecting the precision of GPS. Consequently, in high-precision GPS location measurement, the antenna should be oriented and the model should be used to correct the antenna phase center. The relative detection method of specification was provided , which was used to detect the horizontal component and vertical component of antenna phase center offsets. The shortcomings of this method were analyzed. According to these shortcomings, a new method was put forward . The case proved the method had a high accuracy and reliability and it could be used to detect the horizontal component in the wild.【总页数】5页(P410-413,417)【作者】魏锦德;黄张裕;海美;朱华【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.天线相位中心改正模型对江西省GPS基准站基线解算的影响 [J], 张胜凯;左耀文;孔建;鄂栋臣2.天线相位中心改正对GPS精密单点定位的影响 [J], 张磊;兰孝奇;房成贺;张崇军3.GPS和BDS天线相位中心改正对基线结果的影响分析 [J], 王峥;周剑4.GPS高精度重复测量中的天线相位中心偏差检测及改正 [J], 王雄;王建华;胡亚轩;赵永年5.GPS天线相位中心偏差对GPS高程的影响及改正研究 [J], 高伟;晏磊;徐绍铨;姜玉祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

天线相位中心偏差对于GPS高程影响问题分析李义先【摘要】GPS接收机天线相位中心与其几何中心不重合性构成了GPS接收机天线相位中心误差,如何减少相位中心偏移是天线设计和GPS数据处理中的重要问题。

本文在分析GPS接收机天线相位中心在垂直方向上偏差的检测原理的基础上,讨论GPS天线相位中心垂直分量偏差对GPS高程精度的影响,应用实例得出一些有益的结论。

%Phase offset of center antenna on GPS is caused by the difference GPS receiver antenna center and geometry centry.In designing center antenna and processing GPS data,method of reducing phase offset is very important.Based on the theory of detecting the phase offset of center antenna on GPS,this paper discusses the effect of phase offset on center antenna on GPS height,and some application examples draw some useful conclusions.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P59-61)【关键词】GPS;相位偏差;中心天线;高程【作者】李义先【作者单位】安徽省地质测绘技术院,安徽合肥230022【正文语种】中文【中图分类】P228.4在GPS测量中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的，天线的相位中心与其几何中心在理论上应该保持一致，可是实际上天线的相位中心随着卫星信号输入的强度和方向不同而有所变化，即观测相位中心的瞬时位置与理论上的相位中心将有所不同，这种差别叫天线相位中心的位置偏差。

合 实验 。进行数据 处理后 ，利用 “ 交换天线法”分 别计 算出了各种组合 天线之 间的相位 中心垂 直分量偏 差的
差值 ， 进一 步分析 不同 Ｇ Ｐ Ｓ天线组合其相位 中心在垂 直方向上偏差之 差的一致性 变化 ， 再 简要 阐述 “ 高差法”
的思想 ；最后 ，对 开展 高精度 Ｇ Ｐ Ｓ高程测量工作提 出了一些建议 。
置为准的，而天线的相位中心与其几何中心在理论 示 。 上 应 保 持 一致 。但 由于种 种 原 因 ，如 天 线 制造 厂 家
的工 艺水平 、Ｇ Ｐ Ｓ 信 号 入射 方 向和 强度 的不 同，使 得 观 测 时 天 线相 位 中心 （ 瞬 时 位 置 ）与 几 何 中心 之 间 存 在 偏 差 ，该 偏 差就 称 为 天 线相 位 中心偏 差 。如 何
交换天线法 ”为主 。 型的建立较为困难 ，而另一个重要方面是接收机天 相位中心垂直分量偏差，尤以 “ 首先 对站 心直 角坐 标系 （ 也称 Ｎ Ｅ Ｕ 坐标 系 ）作 线 相位 中心 垂 直 分量 偏 差 。一 般 各种 接 收 机 型 号 的 每 类天 线 出厂 时 都给 定 了垂直 偏 差 的 标称 值 ， 然而 简单 阐述 ： Ｎ Ｅ Ｕ坐 标系是 一 种地 方空 间直角 系 ，它 的 Ｎ 其 标称 值 是 否 稳 定 ，这 就 需要 我 们 实 际测 定 求 出 相 坐标 原 点在一 个选 定 的测站 ０ 上 ，其北 向坐 标轴 （
— —
在 此坐 标 系下空 间两 点 Ｕ 坐标分 量 （ ｄ ｚ ）可 以
通过 Ｇ Ｐ Ｓ观 测， 然后 将 Ｗ Ｇ Ｓ － ８ ４坐 标 系下 的基线 三 分
量转换为站心坐标系下的基线 向量求得 ，如图 ２ 。
Ｚ
（ Ｈ ｌ Ｉ ＋ ｈ Ｉ＋ Ｌ Ｉ ）

浙江测绘2020年第4期I技术交流ichhjua ng BDS/GPS兼容接收机天线相位中心标定分析彭攀，朱艳军（宁波市阿拉图数字科技中心，宁波315042）摘要：目前,IGS发布最新的相位中心模型文件中给出了大部分测地型天线GPS/GLONASS等系统的改正值，但未发布BDS改正值。

本文利用旋转天线法对某BDS/GPS兼容接收机天线多个频点的天线相位中心偏差（PCO）和天线相位中心变化（PCV）进行了标定。

结果表明：L1/L2/B1/B2/B3等多个频点的PCO N、E方向均小于0.6mm,U方向存在较大的差异性,RMS值均小于0.7mm,U方向比N、E方向大，且GPS与BDS具有一致性;PCV随着高度角的增加存在先下降再上升再下降的趋势，在高度角为0时，能达到厘米量级。

在高度角大于60度时，除L1/B1夕卜，其它频点相位中心变化均小于2mm,L1/B2/B3等频点相位中心变化总体上介于L2/B1之间。

关键词：旋转天线法；BDS/GPS；相位中心偏差；相位中心变化1引言随着2020年5月第54颗北斗导航卫星完成在轨测试和入网评估工作，标志着我国北斗三代基本完成系统建设,BDS的应用必然会越来越广，多星座兼容接收机将会成为未来接收机产品的主流。

而在高精度GNSS定位中，接收机天线相位中心偏差（PCO）和天线相位中心变化（PCV）的影响就显得尤为重要z。

目前,IGS发布最新的相位中心模型文件中给出了大部分测地型天线GPS/GLONASS等系统的改正值，但未发布BDS改正值。

基于BDS的B1/B2频率和GPS的L1/L2频率较为接近这一特性,BDS的天线相位中心改正通常采用GPS的公布值来近似代替，但是B3频率的天线相位中心改正尚无论证。

因此,有必要对BDS进行天线相位中心标定。

本文采用旋转天线法网对某国产BDS/GPS 兼容接收机天线（下简称待测天线）GPS的L1/L2和BDS的B1/B2/B3等多个频点的相位中心进行了标定，并对多个频点的PCO与PCV进行了对比分析。

1
- 2. 2 - 5. 2 + 1. 0
2
- 2. 4 + 1. 8 - 1. 1
点
3 - 1. 8 - 3. 6 - 5. 1
名
4 - 3. 0 - 2. 6 - 3. 4
5
- 0. 7 + 0. 8 - 0. 4
6
- 3. 6 - 0. 6 - 1. 8
22
新疆有色金属
第2期
续表 3
时间
2006. 05 2006. 08 2006. 11
一致, 说明了在此实例中 GPS 大地高监测边坡变形
精度的可靠性, 而大地高测量精度 ? 1. 9 mm 也满足 了边坡变形监测技术规范的相应要求。由此可见, 在
此实例中 GPS 对垂直位移的监测是比较成功的。
5 提高 GPS 大地高观测精度的方法
提高 GPS 大地高观测精度的方法主要有以下几
种:
¥ 提高局部 GPS 网基线解算 的起算点坐标精
6
37. 567 - 0. 135 - 0. 140 - 0. 005
从表 1 中可以看出, 个别观测点的水准测量结 果与 GPS 观测结果存在较大差异, 其产生不符值的 原因主要是系统误差和量取仪器高误差。
4 GPS 在边坡变形监测中的实例分析
本例是 采用 GPS 定位技 术对某边坡进 行监测 ( 本文只讨论垂直位移) 。
mH 即体现了 GP S 边坡变形监测大地高的外符 合精度。
GP S 测量大地高的内符合精度由 2006 年 5 月
和 2006 年 11 月 2 期观测用 GAM IT / GL OBK 软件 计算所得 的大 地高 中误 差取 平均值 为 m = ? 1. 9

GPS高程传递中天线相位中心垂直偏差的改正黄纪晨【摘要】This paper builds on the previous scholars for the antenna phase center's search results, and clearly the advantages of methods. According to the practical application condition, the authors stress the importance of the vertical deviation of the antenna phase center stability in GPS height - measurement, and design the corresponding experiments. Integration of the stability experimental results and to improve the existing methods of antenna phase center corrections. The authors propose to pass the vertical deviation of the antenna phase center corrections and its application on small net- work observation of GPS height - measurement, through experiments make sure this method has a certain value.%建立在前辈学者对于天线相位中心偏差检验的研究成果上，明确现有检验方法的优缺点。

根据实际应用条件，作者强调了天线相位中心垂直偏差稳定性检验在GPS高程传递中的重要性，并设计了相应实验。

准 ＣＨ８ １ ～９ 规 定 所采 用 的方 法 ， ０６ ５ 操作 简 单 、 方 便、 成本 低 。但 这种 方 法 只 能 有效 地 检 测 出 天 线
相 位 中心偏 差 的水 平 分 量 ， 垂直 偏 差 分 量 却 不 而
第 三 种 检 测 方 案 ： 站 安 置 Ｔｏ ｃ ｎ Ｓ接 Ａ ｐ ｏ ＧＰ
１ Ｇ Ｓ接收 机天线相位中心在 垂直方 Ｐ 向 上 偏 差 的 检 测 原 理
目前 ， Ｐ Ｇ Ｓ接 收机 天 线 相 位 中心 稳 定 性 的检
测方 法有 两种 。一种 是 室 内检 测 法 ， 即在 室 内用 微波 天线 测 量 设 备 测 定 ， 设 备 复 杂 昂 贵 ， 般 因 一 Ｇ Ｓ检 测 部 门无 此设 备 。另一 种 方 法是 ， 转 天 Ｐ 旋
何 减 少相 位 中 一 移是 天 线 设 计 和 ＧＰ 心偏 Ｓ数 据 处 理 中 的 重 要 问 题 。 本 文在 分 析 Ｇ Ｓ接 收 机 天 线 相 位 中心 在 Ｐ
垂 直 方 向 上偏 差 的 检 测 原 理 的 基 础 上 ， 论 ＧＰ 讨 Ｓ天 线 相 位 中心 垂 直 分 量 偏 差 对 Ｇ Ｓ高 程 精 度 的 影 响 ， 用 Ｐ 应 实例 得 出 一 些 有 益 的 结 论 。
收 机 Ｒ 型 ｃ ｏ ｅｉｇ天 线 ， Ａ ｈｋｒ ｎ Ｂ站 安 置 Ｔｏ ｃｎ ｐｏ — ＧＰ Ｓ接 收机 的 Ｒ ＲＡ 型 ｃ ｏ ｅｉｇ天线 ； ｈ ｋｒ ｎ
能精 确测 定 出。
为 了
差， 我们 采 用“ 高差 比较 法 ” 。
向偏 差 可达 １ ０毫 米 。在 实 际工 作 中 ， 果 使 用 ６ 如
同一类 型 的天线 ， 在相 距 不 远 的 两 个 或 多个 观 测 站 上 同步观 测 了 同一 组卫 星 ， 可 以通 过 观 测 值 便 的求 差 值运 算来 削弱 相位 中心 偏差 的影 响 。

GPS接收机天线相位中心偏差检测0 引言高精度GPS数据处理软件（如GAMIT软件）在设计时，已根据不同型号GPS接收机天线电气中心偏移改正参数进行设定，用户进行GPS数据处理，可根据所用天线类型进行选项设定，让软件自动进行相位中心偏心改正。

本文讨论的天线相位中心偏差检测，是在随机基线解算软件平台上不选择自动改正的情况下进行数据处理的，目的是在不进行自动改正的情况下，通过实测基线向量，计算天线相位中心的实际偏差量。

1 检定方法将2台接收机天线分别安置在微型网中间天线墩T1和另外任意的一个天线墩，如图1。

精确整平，并令天线指北定向标志指向正北，整个检测过程观测7个时段，每个时段观测1.5h。

第一个时段，两个天线指北定向标志都指向正北，观测1.5h；然后T1天线固定不动，T2天线依次顺时针旋转90°、180°、270°，观测3个时段；接着，T2天线指北定向标志指向正北不动，T1天线依次顺时针旋转90°、180°、270°，再观测3个时段；总共在T1—T2基线上观测了7个时段，求解出各时段基线值，进行天线相位中心偏差分析。

图1 微型网天线墩点位图如图2所示，○1是天线T1的几何中心，○2是天线T2的几何中心，P1是天线T1的相位中心，P2是天线T2的相位中心。

建立以下的右手坐标系统，设几何中心○1为坐标原点，○1与天线的指北定向标志的连线为X轴，以经过几何中心○1的垂线为Z轴，Y轴与X、Z轴构成右手坐标系，图2为坐标系统的俯视图。

设第一个时段2个天线指北定向标志都精确指北，该时段的天线T1相位中心设为P11（δx1，δy1），天线T2相位中心设为P21（δx2，δy2），当天线T2依次顺时针旋转90°、180°、270°后，P21分别转到P22（-δx2，δy2）、P23（-δx2，-δy2）、P24（δx2，-δy2）的位置。

Ａ点
Ｂ点
Ｔｏｐｃｏｎ－Ｌｅｇａｎｔ
Ｔｏｐｃｏｎ—Ｌｅｇａｎｔ
Ｔｒｉｍｂｌｅ－Ｚｅｐｈｙｒ
Ｔｆｉｍｂｌｅ－Ｚｅｑｈｙｒ
Ｔｏｐｃｏｎ—Ｌｅｇａｎｔ
Ｔｏｐｃｏｎ—Ｒｅｇａｎｔ—Ｒ＾
Ｔｏｐｃｏｎ－Ｒｅｇａｎｔ·ＲＲＡ Ｔｏｐｃｏｎ—Ｌｅｇａｎｔ
Ｔｏｐｃｏｎ—Ｌｅｇｇｎｔ
Ｌｅｌｅａ．舾０２
Ｔｒｉｍｂｌｅ－Ｚｅｐｈｙｒ
表１ 天线相位中心偏差分量的标称改正值 Ｔａｂｌｅ １ Ｎｏｍｉｎａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｐｈａｓｅ ｃⅡｔｅｒ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎ协
天线娄型
南北方向／ｍ东西方向／ｍ垂直方向／ｍ
虽然在解算时加入了天线相位中心的偏差改正，但 由于种种原因，观测时天线相位中心的真正位置与厂家 所提供的几何中心不一样，即观测时天线的相位中心的 瞬时位置与理沦的相位中心有所不同．而且还随着时间 及入射信号的强度和方向不同而变化，这就使定位结果 存在着天线相位中心位置不准确的误差。ＧＰＳ接收机天 线相位中心偏差及其稳定性，是影响高精度ＧＰＳ测量的 一个重要因素。对于高精度的ＧＰＳ测量，无论是水平或 者垂直偏差，这么大的偏差都是不可忽视的。其中ＧＰｓ 接收机天线相位中心垂直分量偏差，对ＧＰＳ高程测量精 度的影响是非常明显的，也是在ＧＰＳ高程分量变形监测 中很容易被忽视的重要因素，必须采取一定措施予以削 弱，以保证获得可靠的变形值。
２山东农业大学信息科学与工程学院泰安２７１０１８； ３武汉大学测绘学院武汉４３００７９：
４北京大学科技开发与产业管理办公室北京１００８７１）
摘要：本文采用室外测定ＧＰＳ天线相位中心垂直分量偏差的差值实验，对同种类型同种型号、同种类型不同型号以及不同类 型的天线组合，进行实际测定，并对观测数据进行了详尽的处理和数值分析。研究了天线相位中心垂直分量偏差影响ＧＰＳ高 程精度的规律，提出并讨论了减弱或消除ＧＰＳ天线相位中心垂直分量偏差影响的方法。实际算例表明，采用相位中心变化的 模型函数改正ＧＰＳ天线相位中心的偏差值，虽然在水平方向效果不明显，但有助于垂直方向偏差分量的改善。 关键词：ＧＰＳ天线；相位中心；偏差；ＧＰＳ高程 中图分类号：２２８．４ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：４２０．１０１０

GPS偏差剖析及校订GPS偏差剖析及校订大纲： GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它拥有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精良三维导航与定位功能，而且拥有优异的抗搅乱性和保密性，因此， GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域获得了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域张开了研究并获得广泛应用。

本文阐述和剖析了全球定位系统（ GPS）的基本结构、测量原理和 GPS卫星定位偏差，提出了有效地针对 GPS偏差所应采用的措施。

要点词： GPS 偏差剖析偏差校订原理国从全球定位系统（20 世Global Positioning System ，简称GPS）是美纪70 年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时 20 年，耗资 200 多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994 年全面建成。

GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它拥有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精良三维导航与定位功能，而且拥有优异的抗搅乱性和保密性。

因此， GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域获得了应用，别且在其他各个领域使用广泛。

GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分组成； GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成； GPS用户设备由 GPS接收机、数据办理软件及其终端设备（如计算机）等组成。

测量偏差的分类GPS测量是利用接收机接受卫星播发的信息来确定点的三维坐标。

影响测量结果的偏差本源于 GPS卫星、卫星信号的流传过程和地面接收设备。

GPS测量偏差按其生产源可分 3 大部分： GPS信号的自身偏差，包括轨道偏差（星历偏差）和 SA，AS影响； GPS信号的传输偏差，包括太阳光压，电离层延缓，对流层延缓，多路径流传和由它们影响或其他原因产生的周跳； GPS接收机的偏差，主要包括钟偏差，通道间的偏差，锁相环延缓，码追踪环偏差，天线相位中心偏差等。

GPS测量中的常见误差分析与控制方法GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是基于卫星导航的定位技术，广泛应用于航海、地质勘探、测绘等领域。

然而，在实际使用中，GPS测量中常常存在误差，这些误差可能会影响测量结果的准确性与可靠性。

因此，对GPS测量中的常见误差进行分析与控制是非常重要的。

首先，我们来分析GPS测量中的常见误差类型。

主要的误差类型包括：天线相位中心偏移误差、信号传播速度误差、多径效应、大气延迟误差和钟差等。

下面我们一一进行分析：1. 天线相位中心偏移误差：天线作为GPS接收机的输入端，如果天线的相位中心与接收机定位点不重合，就会引入相位中心偏移误差。

这会导致测量结果在高程方向上产生偏差。

为了控制这种误差，可以通过校准天线相位中心来减小误差的影响。

2. 信号传播速度误差：GPS测量是基于接收到卫星发射的信号来计算距离的，而信号传播速度的误差会导致距离测量的偏差。

这主要与大气密度、温度和湿度等因素有关。

为了减小这种误差，常见的方法是采用差分GPS技术，通过同时观测一个已知坐标点上的控制接收机与流动接收机接收到的GPS信号，从而减小误差的影响。

3. 多径效应：多径效应是指GPS信号到达接收机时，除了直射路径外，还经过了其他路径的反射导致信号时间延迟。

这会导致距离测量的误差。

为了控制多径效应，可以选择开阔的测量环境，避免信号反射，或者采用自适应滤波等技术来抑制多径干扰。

4. 大气延迟误差：大气延迟误差主要是指GPS信号在穿过大气层时，由于大气折射效应而导致的误差。

这会引起距离测量的偏差。

为了减小大气延迟误差的影响，通常可以通过接收多个卫星信号来进行差分定位，从而减小误差的影响。

5. 钟差：GPS测量中的时钟误差会导致卫星与接收机之间的时间差量测量的误差。

为了控制钟差误差，可以利用差分技术进行校正，或者采用精密的时钟来减小误差。

综上所述，针对GPS测量中的常见误差，我们可以采取一系列措施来进行误差的分析与控制。

GPS天线相位中心消除偏差方法【摘要】本文介绍了GPS接收机相位中心的确定方法和如何减小相位中心偏差的方法，对提高GPS测量精度有一定的作用。

该方法在实际应用中已取得了理想的效果。

【关键词】GPS；相位中心；偏差1．引言在GPS测量过程中，我们所得到的观测值都是以GPS接收机天线的相位中心位置为准的．而天线的相位中心与其几何中心．在理论上保持一致。

可实际上接收机天线的相位中心是随着信号输入的强度和方向不同而时刻变化的，即观测时相位中心的瞬时位置与理论上的相位中心位置将有所不同，这种差别叫天线相位中心的位置偏差，它的影响可达数毫米至数厘米。

因此．研究天线相位中心及其变化，找到减小这种偏差的方法，对GPS高精度测量有着重要的意义。

2．GPS天线的相位中心的确定GPS接收机的相位中心．也就是通常所说的GPS接收机的电气中心，它是一台测量仪的基准点，研究GPS接收机的相位中心的变化规律，是提高测量精度的重要环节。

2．1机内时延GPS接收机为了使用方便，一般都是天线与主机分开，它们之间通过一根具有一定长度的同轴电缆连接．当信号进入天线经放大、电缆传输、再放大、直到相关解调，于是便有了一个时延，这就是机内时延。

2．2GPS天线的相位中心的确定在GPS测量过程中．我们一般都是把GPS接收机的天线放在标志点上，通常以天线上表面中心作为GPS接收机的相位中心，而实际上并不是这样。

我们知道．GPS接收机在工作时需要同时接收四颗以上GPS卫星信号进行放大、传输、相关解调、运算．求出时间、位置、速度、方向等参数。

相关解调点是指卫星信号到GPS接收机时延的参考点，对于每一颗卫星信号而言，相关解调点是测量的参考点(或起算点)。

如此看来GPS接收机的相位中心不在天线上，具体在哪?分析如下：总路程d。

为di=da+dD对于天线固定在某位置的GPS接收机．其空间不同位置的卫星信号到达GPS接收机时，空间时延各不相同，而机内时延却是相同的．因此在求解GPS接受位置等参数时，应该用总时延=△l +△l。

GPS天线相位中心变化精确检测试验研究陈涛;胡志刚;李陶【期刊名称】《地震地质》【年(卷),期】2013(035)002【摘要】天线相位中心误差是高精度地壳形变监测中制约定位精度的重要误差源,天线相位中心改正已成为提高观测精度的有效手段.文中对基于精密测量机器人的GPS天线相位中心变化精确检测方法进行了试验研究,并对试验数据进行初步分析,得到的天线平面校正精度约为2mm,高程方向校正精度约为3mm.研究结果表明,天线相位中心的精确校正除了可以提高GPS测量定位精度之外,还可为中国自主北斗导航系统提供精确的天线相位中心校正参数,推动北斗导航系统在高精度地壳形变监测领域的应用.%In the high-precision GPS positioning applications,the antenna phase center calibration significantly impacts the survey accuracy.This article introduces the experiment study of precise calibration of GPS antenna phase center variations based on automatic survey robot GPS which is funded by Crust Movement Observation Network of China project.In this paper,the main derivations of the principle and implementation procedure are described step by paring with the known calibration parameters,the horizontal accuracy is estimated about 2mm and the vertical accuracy is estimated about 3mm.This study is of practical significance to improve the accuracy of GPS positioning and to popularize the application of calibration of antenna phase center variation based on survey robot.【总页数】8页(P380-387)【作者】陈涛;胡志刚;李陶【作者单位】地壳运动监测工程研究中心,北京100036;中国地震局地质研究所,北京100029;武汉大学卫星导航定位技术研究中心,武汉430072;武汉大学卫星导航定位技术研究中心,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】P228.4【相关文献】1.GPS接收机天线相位中心变化对基线解的影响 [J], 范建军;王飞雪2.GPS天线绝对相位中心偏移和变化对基线解算的影响 [J], 陈兴权3.GNSS天线相位中心偏差与变化精确标定方法研究 [J], 李晓波;王小亚;任金卫4.GPS天线相位中心垂直向偏差变化规律的研究 [J], 李念军5.资源三号01星GPS天线相位中心变化在轨估计及对精密定轨的影响 [J], 袁俊军;赵春梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

重庆 地处 我 国西 南 ， 自然 地 理环 境 较 为 复 杂 ， 域 内地 质 灾 害发 生 较 为 频 繁 ， 质 市 地 灾 害监 测 工作 日益 重要 而 紧 迫 。 而ＧＰ 作 为 Ｓ 种 高 效 的测 量 技 术手 段 ， 以测 站 点 间无需 通视 、 全天 候 观测 、 测量 范 围大等 特 点 ， 广 被 泛应用 于三峡库 区的地 质灾害监测工 作。 Ｇ Ｓｉ量 在 水平 方 向上 的精 度 较 高 ， 短 基 Ｐ ／ ￣ ｌ Ｊ 对 线 ， Ｐ ￣量水平向精度可达亚毫米级。 Ｇ Ｓ Ｂ Ｊ 而 在 垂直 方 向上 ， 精度 较 差 。 中 ， Ｐ 天 线 其 其 Ｇ Ｓ 相 位 中 心 垂 直 向 偏 差 及 其 稳 定性 作 为影 响 Ｇ Ｓ Ｐ 高程 测 量精 度水 平 的 因素 之 一 ， 偏差 其 影 响 最 大 可达 到 数 厘 米…。 于 精 度要 求 较 对 高的变形监测而 言， 容忽视。 不 目前 ， Ｐ 接 收 机 天 线 相位 中心 稳 定性 Ｇ Ｓ 的 检 测 方 法 有 两 种 。 种 是 室 内检 测 法 ， 一 即 在 室 内 用微 波 天 线 测 量 设 备 测 定 ， 设 备 因 复杂昂贵 ， 一般 ＧＰ Ｓ检 测 部 门 无 此 设 备 。 另 种方 法 是 我 国行 业标 准 Ｃ ０ ６ ５ 定 Ｈ８ ｌ －９ 规 所 采 用的 旋 转 天线 法 ， 即在 野 外ＧＰＳ 收机 接
行 甲
，
Ｔ ．
两 个测 站 相距 很近 ， 电离 层延 迟和 对 流 层延 迟 所 产 生 的误 差 以及 其它 ＧＰＳ 差 源 的 影 误 响 ， 通 过 模 型 改 正 和 差 分 方 法 而 削 弱 ， 可 ｌ 从 而近 似地 认 为在 高 程 方 向上 仅 存 在 天 线 相位中心误差。 设 测 站 Ａ和 Ｂ的 大 地 高 分 别 为 Ｊ 和 【 ， 天 线 高分 别 为 ， 和 ， 设 ， 和 为测 站 Ａ和 Ｂ观 测 ＧＰＳ卫 星 求 出 的 大 地 高 观 测 值 ， 线 Ａ和Ｂ的 相 位 中 心 在 垂 直 分 量 上 偏 天

GNSS天线相位中心偏差检验方法研究*在GNSS高程测量中，天线相位垂直偏差对高度分量的影响较大，文章探讨了GNSS天线相位中心偏差的规律和检测方法，并总结出不同检验方法在实验及实际应用中的结果分析。

标签：天线相位中心偏差；偏差检验；研究分析目前，测绘行业对GNSS测量的精度要求越来越高，人们应用各种方法提高GNSS的测量精度，由于多数应用只限于GNSS平面测量，这方面的精度得到了明显的提高，而高程方面的应用少于平面的应用，在研究高程测量方面各个环节都有待于进一步加深。

在实际研究中，对接收机在采集数据过程中产生的误差考虑较少。

实际上接收机本身产生的误差中除了接收机钟差在基线解算中被抵消外，GNSS接收机的天线相位偏差也应该考虑。

1 天线相位中心偏差的一般规律1.1 天线相位中心的定义天线的相位中心是其远区辐射场的等相位面与通过天线轴线的平面相交的曲线的曲率中心。

信号源发射的信号与过天线轴线的平面相交，信号源的等相位面和过天线轴线的平面相交出一个闭合曲线，闭合曲线的中心即是天线瞬时产生的相位中心，随着信号源的方向不断变化，其相位中心也随时变化，如一颗GNSS 卫星经过接收机上空时，它和通过接收机天线轴线的平面之间的角度不断变化，这样信号源的等相位面和过天线轴线的平面交出闭合曲线也随之变化，天线相位中心也跟着变化。

1.2 天线相位中心和天线几何中心的关系在使用GNSS进行控制测量时，往往采用静态测量模式，经过同步观测，得到的数据进行基线解算，得到两个天线之间的三维向量差，由于两台接收机同步观测到多组相同卫星的数据，因此经过解算得到多组基线数据，最终结果是两个天线平均相位的中心之间的基线。

天线的几何中心是天线在制造是其几何形状的中心，尤其测量型接收机，天线的几何中心是外业测量时安置仪器的依据，但是，根据天线电子相位中心的定义可知天线的平均相位中心也是不稳定的，因此它和其几何中心并不是重合的；我们不能把天线的几何中心认为是天线的相位中心，这样，在实际测量中会产误差。