高精度GPS工程控制网天线高问题
摘 要： 介绍GPS接收机天线的基本结构和天线高的量取方法，从基线向量、闭合差、大地高、点位坐标等方面，阐述了天线高误差对平差计算造成的影响，说明在高精度GPS测量中要重视天线高问题，并探讨了天线高粗差探测的方法。
关键词： GPS 天线 高度 量测 误差
1 天线高量取方法
1.1 几个基本概念
为了便于说明问题，首先以>C?LH >5M12%::NMO3天线（如图# 所示）为例，说明/01 接收机天线的几个基本概念。
天线相位中心：接收机微波天线的电气中心。观测时相位" 中心瞬时位置、信号接收的参考点。
天线几何中心：天线对中的参考点，天线的理论中心。
相位中心偏差：天线相位中心与天线几何中心之差。
!"# 测量以天线的相位中心为准，而且!$相位和!%
相位亦不相同。在实际作业时，天线的安置是以其几何中心为准，天线相位中心与其几何中心应当一致。实际上天线的相位中心会随信号输入的强度和方向不同而发生变化，所以观测时相位中心的瞬时位置与理论上的相位中心有所不同。
1.2 天线高量取方法
不同的仪器量取方法有所不同，一般根据天线的安置情况和仪器使用说明量取。如图$，有观测墩装置的要量取墩台至仪器底部的垂直距离"$、墩台至天线槽口的距离"%，"(的值一般仪器有标注，"$、"%和"(满足关系式"$ ) "% * "(。
采用三角架测量时，要量取测量标志至槽口的垂直距离"%、标志到天线底部的垂直距离"$，"$、"%和"(同样满足关系式"$ ) "% * "(。不同的仪器量取方法有所不同，但最终均要转换为测量标志至天线相位中心的垂直距离。
2 天线高数据处理方法
对高精度的!"# 控制网而言，天线高数据的整理是一项非常重要的工作。在!"# 定位中，其观测量是测量卫星到!"# 接收机天线相位中心间的距离，天线对中以几何中心为准，而且天线的相位中心会随信号输入的强度和方向不同发生变化。天线相位中心与几何中心的偏差对定位误差的影响可达数毫米至厘米。
一般!"# 控制网的基线解算采用商业软件或者随机软件，原始观测数据转换为标准格式+,-./ 时，将天线高按量取的位置和方法，输入到相应软件之中，软件自动将天线高改正到相位中心位置。
对于高精度的工程控制网，为达到期望的精度，相位偏差的影响是不容忽视的。基线的解算一般采用高精度的!"# 基线解算软件，应用0!# 国际服务局提供的精密星历计算。天线高的处理方法亦不同于一般的商业软件，相位中心的改正分别按!$、!%相位中心行改正。以!1203 软件为例，在基线解算之前应根据接收机类型、天线的型号、量取的方法和位置及0!# 中心提供的天线文件（ 1-4567& 784）编辑测站信息表（9484,6-& ,-:6）。表中天线高模式（;4<67）为=;"1>，=;3<+、=;><+，#?3!"、#?>!" 等几种。实际计算多采用=;"1"（测量标志到天线底部的垂直距离）。在数据处理之前，根据仪器高量取方式，软件自动转换为标准位置，不同仪器转换的标准位置是不同的。
如果采用的是直量方式（ 如图$ 所示），即量取值为测量标志到天线底部的垂直距离"$，在编辑测站信息表时，"$的值即为采用值；如果采用斜量的方式，要根据软件改正位置，参考天线的结构图，改正为测量标志到天线底部的垂直距离。
以 接收机3+2C$%CD& BB 型天线和?.,EF8#+@(B 接收机 型天线为例，说明天线高的取和改正方法（如表$ 所示）。
3 天线高粗差对平差结果的影响
在野外!"# 测量中，应当按仪器的使用说明正确量取天线高并做好详细的观测记录。基线解算中一旦出现粗差，仅从基线解算结果发现不了粗差。因此，高精度!"# 控制网应根据平差计算的结果作出判断，减少粗差产生。可以从闭合差的大小、基线向量误差的大小等方面探测粗差的存在。
控制网平差时，可以根据异步环闭合差、基线向量改正数的大小剔除不合理的基线。如果发现某几个闭合环的闭合差较大或基线的向量改正偏大，应先检查基线解算时相应点天线高数值的正确性。否则，有可能因天线高出错而将良好的观测值剔除。
图2为某工程"#$ 网，整网有% 个观测时段，每个时段观测&’ ( 以上。采用高精度的"#$ 基线解算软件，由独立基线构成"#$ 网，平差采用)"##$*’+三维严密平差软件。表! , % 为在!"’- 点施加一个. /0的误差后，闭合环闭合差、基线向量改正数、大地高的变化情况。
由表! , % 可看出，施加粗差后，与!"’- 点相关的闭合环闭合差变化较为显著，基线向量误差变化亦较为明显；对平面点误差影响较小，对大地高的影响较大。如果进行高程拟合，拟合的结果就不可靠。因此，在发现某几个闭合差较大时，应检查相应点天线高原始记录和输入数值的正确性。发现是天线高存在粗差，应重新进行基线解算。
4 结束语了解天线的结构，就可根据野外观测条件采用适当的量取方法，在数据处理时，可以避免错误发生；一旦发生错误，能够及时找出错误产生的原因。高精度"#$ 测量应采用强制对中装置的观测墩，减少仪器对中误差的影响。
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