北斗天線相位中心高精度建模理論與方法研究

《北斗天線相位中心高精度建模理論與方法研究》是依託武漢大學，由胡志剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：北斗天線相位中心高精度建模理論與方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡志剛
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

GNSS天線相位中心誤差是高精度套用必須考慮的誤差源。IGS已發布GPS絕對天線相位中心改正模型，但我國北斗系統尚無IGS定義一致的高精度天線相位中心改正模型。針對北斗高精度套用亟待解決的難題，本課題擬建立一套北斗高精度絕對天線相位中心模型的理論與方法，深入研究影響相位中心校正的各種誤差源及其消除方法，緊密結合精密機器人快速旋轉和傾斜的優勢，建立天線相位中心模型參數與機器人大角度變化的關係模型，從相對觀測模式中剝離出絕對相位中心信息，以此為基礎進一步建立估計相位中心的函式模型和隨機模型，實現1mm精度的北斗接收機室外絕對天線相位中心模型校正方法。然後固定經本課題建立的北斗接收機天線相位中心模型改正後的站坐標，通過精密定軌建立高精度北斗衛星天線相位中心在軌校正方法和模型。預期研究成果將為我國北斗系統接收機相位中心和在軌衛星天線相位中心高精度標定提供理論、方法和實踐方面的參考。

結題摘要

GNSS天線相位中心誤差是高精度套用必須考慮的誤差源。IGS已發布GPS絕對天線相位中心改正模型，但我國北斗系統尚無IGS定義一致的高精度天線相位中心改正模型。本文在總結國內外GPS天線相位中心校正理論方法的基礎上，緊密結合北斗衛星導航系統高精度套用迫切需求，重點研究了實現GNSS高精度相位中心建模方法的相關關鍵技術。本文首先入研究了影響GPS/北斗相位中心校正的誤差源消除方法。本文採用超短基線觀測策略消除公共誤差諸如軌道誤差、電離層誤差、對流層誤差等，剩下的主要誤差源為由於天線的快速旋轉和傾斜引起的相位纏繞和多路徑效應。本文提出採用極短時間內的曆元間差分法來消除多路徑效應，實踐證明效果明顯。其次，本文提出了一種室外絕對天線相位中心校正方法。為克服傳統的旋轉天線法、交換天線法等手動校正方法的缺陷，本文引入了多自由度的高精度機器人，結合北斗廣播星曆，研究了根據GPS/北斗星座特點最佳化機器人的空間運動路徑提高了觀測效率；研究了基於相對觀測模式的絕對相位中心求解方法，詳細推導了從雙差相對定位再從曆元間作差獲取僅與待測天線有關的PCO和PCV計算公式。最後本文自主研發了一整套室外天線相位中心檢校軟體。經過大量實測GPS數據的分析驗證，本文研製的GNSS室外絕對天線校正軟體的GPS PCO和PCV檢校精度基本達到1mm精度要求，驗證了本文提出的室外天線校正方法的正確性，對北斗高精度高精度套用和北斗衛星天線相位中心的標定具有重要的實用價值。