论文部分内容阅读
全球卫星导航系统(GNSS)天线包括GNSS卫星天线和GNSS接收机天线。GNSS接收机通过天线来获取卫星天线发射的信号及相关数据信息,作为重要的终端设备,GNSS天线发射信号与接收信号的位置标定精度对导航精度有较大影响。在GNSS测量应用中,所观测到的伪距或载波相位值都是基于接收机天线相位中心到卫星天线相位中心之间的距离来测量的,而GNSS数据处理是以卫星质心或接收机天线参考点(APR)为基准的,由于天线本身的特性,其相位中心和质心或参考点并不重合,因此在GNSS高精度应用中必须考虑天线相位中心改正的问题。GNSS天线相位中心改正包括相对于天线参考点的平均相位中心偏差(PCO)和随卫星高度角和方位角不断变化的相位中心变化(PCV)。不同类型的天线,其相位中心偏差和变化模型是不一样的,标定方法也是多种的。通常认为相同类型的天线有相同的相位中心偏差值和相位中心变化值,但是也跟天线品牌、天线罩的使用、材料、形状等有关。随着我国导航事业的迅猛发展,国产GNSS天线的类型和使用越来越多,我们希望能够自主建立一套天线相位中心改正模型,加入到数据处理中,以得到更好、更精确的定位、定轨效果,从而为更好地研究地震、地下水监测等提供更好的平台,为导航事业带来更好的发展。本文以自主建立GNSS天线的相位中心改正模型为目的,结合我国导航系统目前是区域性覆盖的实际情况,从以下四个方面,分析研究建模的必要性、设计建模方案、进行建模实验等过程,最终建立了一套GNSS天线相位中心改正的模型:1、从全球卫星导航系统出发,简单介绍了GNSS天线相位中心、GNSS天线类型、接收机天线相位中心与在轨卫星天线相位中心的关系以及PCO和PCV的关系影响等,阐述了论文的研究背景,探讨了建立天线相位中心改正模型的意义,分析了国内外对天线相位中心改正的研究现状。2、经过对GNSS天线相位中心改正模型的调研,总结了多种GNSS天线相位中心偏差和变化的精确标定方法,对比分析了各种方法的利弊,并描述在轨GNSS卫星的天线相位中心变化的校定方案,为建立适合我国导航卫星天线相位中心改正模型奠定了基础。3、借鉴国外建立GNSS天线相位中心改正模型的方法,结合我国导航系统测站区域性覆盖的现状,以IGS所给天线相位中心改正模型为参考,设计一套标定天线PCO和PCV的程序,并建立一套完整的天线相位中心改正模型,与IGS08的相应模型对比,精度好于3mm。将所得模型带入到GAMIT软件中进行基线解算,与IGS08模型解算的结果对比,对比结果显示,我们建立的天线相位中心改正模型的方法是可行的,甚至相对于IGS08模型的精度某种程度有所提高。4、以卫星天线的相位中心偏差PCO和相位中心变化PCV以及卫星的质量为测试对象,用IGS官方所给卫星天线的相位中心偏差、变化以及质量为标准值,从卫星的径向、切向、法向以及其整体精度四个方面来评估卫星天线的相位中心改正和卫星质量的变化对定轨精度的影响,在分析天线的相位中心偏移与变化以及卫星质量对定轨精度的影响的基础上,指出了卫星天线相位中心改正有进一步改进的空间。基于上面的研究和方法,希望能够建立适合于我国北斗的天线相位中心改正模型,这将对我国正在蓬勃发展的导航事业有较大意义。