摘要
由于天线本身的特性及机械加工等原因，GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心在一定程度上不在同一点上，导致在观测过程中天线相位中心出现偏差，影响最后的数据结果。由于这样的原因引起的误差通常只有几个mm，但是针对一些因制造精度差或者仪器本身有缺陷的天线，这种误差有时能够达到几cm，直接影响高精度GPS测量的精确可靠性。因此，在进行高精度GPS测量时（最后精度要求在mm级），如进行堤坝、桥梁及一些精密变形监测、板块运动及地壳形变等变化较小的监测等时，相位中心变化在其中也发挥重要的作用，其影响不容忽视[1]。目前，处理天线相位中心变化的方法并不多，进行的研究主要包括硬件处理和软件处理两种方法。硬件方法主要是通过使用相同类型的天线或者使用经过特殊处理的天线等，大量研究表明:对于同一种型号的天线，如果是单个参与观测和计算，最终的相位中心变化基本保持一致;而对于不同型号的GPS天线，它们对观测结果影响较大。观测中采用质量较好的天线，同样可以达到减小天线相位中心的目的，最后结果也会相差10mm左右。软件处理方法，如首先通过对天线相位中心进行检验，即做好测量前的检验工作，以便在测量阶段得到更精确的GPS数据，提高测量的精度;然后通过在数据处理中修改某些模型参数，即在采用GAMIT软件进行GPS数据处理时，首先确定初始坐标的精确点位坐标，即通过双差定位方法计算获得;然后在数据处理过程中通过改变不同的模型参数及策略达到减小误差的目的，寻找最佳改正方法。与硬件处理方法相比较，软件处理方法所需要的成本更低、需要的仪器设备要求没有限制，针对硬件条件的各种客观要求，软件处理方法具有明显的优势，这是高精度GPS数据处理的一个研究热点。 本文对GPS天线相位中心偏差的检验和改正方法进行深入的分析和讨论，利用GAMIT软件对美国南加州GPS网络的数据进行相关处理。首先，由双差定位得出精确的点位坐标;然后，通过改变天线相位中心偏移PCO模型和天线相位中心变化PCV模型，计算出几种不同实验方案下的结果，并对结果进行对比分析，以探寻最佳的天线相位中心改正方法。本研究分为四个部分： 第一章主要是分析GPS的误差来源及相应的消除方法，同时，对本文的研究现状进行相应的分析，了解国内外的研究现状，以便更好的定位本文的研究意义。即:借助前人的研究成果，分析实验细节，通过了解数据处理原理，对其进行优化改正，提出自己的实验想法，借助不同的实验方案，得出最终结果; 第二章主要是解析GPS天线相位中心，了解其基本含义及其工作原理，从而引出GPS天线相位中心偏差和变化，通过示意图更好了解出现的误差来源，深入分析出现误差的主要原因，从而通过相关模型对其进行改正。此外，还详细分析了相对相位中心改正模型和绝对相位中心改正模型，并对两种模型进行比较分析，了解两者的不同点及处理数据时所带来的好处。 第三章主要是介绍三种天线相位中心检验方法，如零基线检验、天线相位中心稳定性检验和TEQC检验等。分析了解各种检验方法的基本原理和步骤，通过结合相关数据验证各种检验方法的可行性，对结果进行分析、比较，熟悉几种检验方法的侧重点，及判断标准，并突出各自的重点检验点，有机的结合几种方法，从而提高高精度GPS观测精度。 第四章主要是介绍基于GAMIT的天线相位中心改正方法，通过介绍GAMIT的基本工作原理、处理流程，分析几种在软件处理中相应的天线相位文件，了解各种文件的作用和用处，及在该软件中处理天线相位中心的方法，结合美国IGS数据和南加州区域相关GPS数据，按照选择处理模型的不同和方位角函数的选取与否，设计多种不同的实验方案，并对每组实验方案的结果进行对比，然后分析出现差异的原因，得到最佳的一组或几组实验方案，从而得出对天线相位中心的最佳改正方案。
NETL