【摘要】：在高精度GPS衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理中,衛(wèi)星和接收機(jī)天線的PCO和PCV作為重要的誤差來(lái)源之一,必須予以改正。本文從高精度基線解算入手,分析了衛(wèi)星和接收機(jī)天線PCO和PCV中各項(xiàng)對(duì)高精度基線解算結(jié)果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,接收機(jī)天線PCO、PCV對(duì)長(zhǎng)基線或超長(zhǎng)基線在各分量方向或長(zhǎng)度上的影響最大可達(dá)到101 mm。衛(wèi)星天線PCO、PCV對(duì)長(zhǎng)基線在各分量方向或長(zhǎng)度上的影響在毫米水平,最大不超過(guò)4 mm;對(duì)超長(zhǎng)基線在各分量方向或長(zhǎng)度上的影響最大可達(dá)到40 mm。
【圖文】：

第2個(gè)接收機(jī)天線誤差項(xiàng)為該接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的瞬時(shí)相位中心和平均相位中心的偏差(PCV)，該偏差為衛(wèi)星高度角e和方位角α的函數(shù)［4］，表示為ΔφPCV(α，e)。圖1接收機(jī)天線改正模型由圖1可知，接收機(jī)對(duì)于高度角為e、方位角為α的衛(wèi)星的相位觀測(cè)值的接收機(jī)天線改正項(xiàng)為Δεφ(α，e)，其計(jì)算公式如下Δεφ(α，e)=ΔφPCV(α，e)+Xoff×e(α，e)(1)式中，e(α，e)為觀測(cè)方向單位向量。2衛(wèi)星天線相位中心改正衛(wèi)星天線相位中心偏差(PCO)和天線相位中心變化(PCV)通常是在星固系下定義的。如圖2所示，在假設(shè)PCV僅與低點(diǎn)角(星固系Z軸與星地連線方向間的夾角)相關(guān)的條件下，由衛(wèi)星天線PCO和PCV所引起的測(cè)站至衛(wèi)星間距離觀測(cè)值改正Δε'φ(z')，可表示為Δε'φ(z')=Δφ'PCV(z')+X'off×(－e)(2)式中，z'為低點(diǎn)角，其計(jì)算公式如下sinz'=Ｒrsinz(3)式中，Ｒ為地球半徑;r為衛(wèi)星到地心距離;z為測(cè)站衛(wèi)星高度角的余角。Δφ'PCV(z')表示低點(diǎn)角為z'時(shí)衛(wèi)星天線PCV，X'off表示衛(wèi)星天線PCO，－e表示星固系下衛(wèi)星至接收機(jī)方向的單位向量［3］。3算例分析在基線長(zhǎng)度較短(小于50km)時(shí)，基線兩端點(diǎn)GPS接收機(jī)對(duì)同一共視衛(wèi)星的高度角和方位角基本一致，在形成站間單差觀測(cè)值時(shí)，，衛(wèi)星天線的PCO和PCV改正將會(huì)被抵消掉。因此，本文主要選取長(zhǎng)基線(100～1000km)和超長(zhǎng)基線(大于1000km)來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析。圖2衛(wèi)星天線改正模型選取美國(guó)南加州的7個(gè)IGS觀測(cè)站來(lái)組成長(zhǎng)基線(測(cè)站分布如圖3所示)，選取亞太地區(qū)的6個(gè)IGS觀測(cè)站來(lái)組成超長(zhǎng)基線，剔除部分長(zhǎng)度超過(guò)5000km的基線，最后形成的觀測(cè)基線如圖4所示。取2016年年積日159—165的一周觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度基線解算［9-11］。

收機(jī)天線誤差項(xiàng)為該接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的瞬時(shí)相位中心和平均相位中心的偏差(PCV)，該偏差為衛(wèi)星高度角e和方位角α的函數(shù)［4］，表示為ΔφPCV(α，e)。圖1接收機(jī)天線改正模型由圖1可知，接收機(jī)對(duì)于高度角為e、方位角為α的衛(wèi)星的相位觀測(cè)值的接收機(jī)天線改正項(xiàng)為Δεφ(α，e)，其計(jì)算公式如下Δεφ(α，e)=ΔφPCV(α，e)+Xoff×e(α，e)(1)式中，e(α，e)為觀測(cè)方向單位向量。2衛(wèi)星天線相位中心改正衛(wèi)星天線相位中心偏差(PCO)和天線相位中心變化(PCV)通常是在星固系下定義的。如圖2所示，在假設(shè)PCV僅與低點(diǎn)角(星固系Z軸與星地連線方向間的夾角)相關(guān)的條件下，由衛(wèi)星天線PCO和PCV所引起的測(cè)站至衛(wèi)星間距離觀測(cè)值改正Δε'φ(z')，可表示為Δε'φ(z')=Δφ'PCV(z')+X'off×(－e)(2)式中，z'為低點(diǎn)角，其計(jì)算公式如下sinz'=Ｒrsinz(3)式中，Ｒ為地球半徑;r為衛(wèi)星到地心距離;z為測(cè)站衛(wèi)星高度角的余角。Δφ'PCV(z')表示低點(diǎn)角為z'時(shí)衛(wèi)星天線PCV，X'off表示衛(wèi)星天線PCO，－e表示星固系下衛(wèi)星至接收機(jī)方向的單位向量［3］。3算例分析在基線長(zhǎng)度較短(小于50km)時(shí)，基線兩端點(diǎn)GPS接收機(jī)對(duì)同一共視衛(wèi)星的高度角和方位角基本一致，在形成站間單差觀測(cè)值時(shí)，衛(wèi)星天線的PCO和PCV改正將會(huì)被抵消掉。因此，本文主要選取長(zhǎng)基線(100～1000km)和超長(zhǎng)基線(大于1000km)來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析。圖2衛(wèi)星天線改正模型選取美國(guó)南加州的7個(gè)IGS觀測(cè)站來(lái)組成長(zhǎng)基線(測(cè)站分布如圖3所示)，選取亞太地區(qū)的6個(gè)IGS觀測(cè)站來(lái)組成超長(zhǎng)基線，剔除部分長(zhǎng)度超過(guò)5000km的基線，最后形成的觀測(cè)基線如圖4所示。取2016年年積日159—165的一周觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度基線解算［9-11］。圖3測(cè)站
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái);同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院;武漢大學(xué)GNSS中心;
【基金】：國(guó)家863計(jì)劃(2014AA123102) 國(guó)家自然科學(xué)基金(11273046)
【分類號(hào)】：P228.4

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本文編號(hào)：2534576