[发明专利]微波暗室GNSS接收机天线绝对相位中心高精度标定的方法

说明书

本发明属于天线测量技术与卫星定位导航领域，涉及一种微波暗室GNSS接收机天线绝对相位中心高精度标定的方法。该方法针对室外GNSS观测易受到多路径等误差的影响、BDS卫星星座结构不够完整等因素的制约而无法获得高精度的接收机绝对天线相位中心校正模型的问题，通过微波暗室中的吸波材料消除多路径等误差的影响，用矢量网络分析仪模拟GNSS发射信号，借助高精度的旋转转台的运动和计算机控制系统来控制待测天线接收信号的入射方向，通过测量系统得到覆盖天线半球面的相位方向图，建立相位方向图的三维模型，实现天线相位中心偏差PCO和天线相位中心变化PCV的分离，最后通过最小二乘算法解算PCO并对观测值残差进行多项式拟合与球谐函数拟合来计算PCV。

技术领域

本发明属于天线测量与卫星导航定位领域，具体涉及微波暗室GNSS接收机天线绝对相位中心高精度标定的方法。

背景技术

以GPS为代表的全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation SatelliteSystem)广泛应用于定位导航等高精度测量领域，GNSS定位导航的原理是基于距离测量的空间交会，GNSS距离测量包括伪距测量和载波相位测量，载波相位测量是目前最精确的GNSS测量方法。实际应用中以接收机天线参考点(Antenna Phase Center，ARP)和卫星质心的坐标为基准，而GNSS信号的发射和接收都是以天线的瞬时相位中心为基准，瞬时相位中心随着信号的入射角度的变化而变化且与频率有关，所以瞬时相位中心与ARP或质心之间存在偏差，称为天线相位中心误差。天线相位中心误差由天线相位中心偏差(Phase centeroffset，PCO)和天线相位中心变化(Phase CenterVariation，PCV)两部分组成，PCO为瞬时相位中心的平均值或平均相位中心，PCV为瞬时相位中心与平均相位中心的差异。实践证明，天线相位中心误差是影响GNSS高精度应用的主要系统误差源。GNSS观测网中往往使用了不同型号的接收机天线，这些天线由于不同的制造商或制造工艺的限制，天线相位中心存在较大差异，所以在定位解算过程中通常会产生系统性偏差，因此在GNSS高精度应用中必须考虑天线相位中心误差改正。

GNSS接收机天线相位中心误差改正通常是在使用前进行校正和标定，IGS(International GNSS Service，IGS)已经连续多年发布了GPS和GLONASS接收机天线绝对相位中心改正模型，但是对于我国正在进行全球组网的北斗卫星导航系统尚无机构发布其对应的绝对天线相位中心改正模型。目前国际上主要有基于短基线的室外相对校正法、基于机械臂室的外绝对校正法、微波暗室校正法。IGS各分析中心的研究表明，在各项误差都改正的情况下，室外绝对校正和微波暗室校正的一致性精度在1mm内。室外相对校正和绝对校正法主要受到多路径误差的影响、对于BDS、Galileo等星座不完善的导航系统来说受到限制，但微波暗室校正法不受这些因素的影响，可以随时对待测天线的任意系统任意频率进行校正。IGS各分析中心的研究表明，在各项误差都改正的情况下，室外绝对校正和微波暗室校正的一致性精度在1mm内。目前随着技术的发展，天线等射频设备制造商大多数都建有自己的微波暗室，所以微波暗室校正法是比较容易实施的，其设备可以现成利用，实验成本较低，可以大范围普及和推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术上的上述不足，本发明需要解决的问题是：针对室外GNSS观测易受到多路径等误差的影响、BDS卫星星座结构不够完整等因素的制约而无法获得高精度的接收机绝对天线相位中心校正模型的问题。

本发明第一方面提供了一种微波暗室GNSS接收机天线绝对相位中心高精度标定的方法，包括：

坐标系统一步骤：将待测天线安装在微波暗室的旋转转台上，调整旋转转台的旋转中心的位置，并通过建立测量坐标系与待测天线本体坐标系之间的转换关系，实现坐标系的统一；

度数获取步骤：根据预先设置的GNSS各系统的频率及其发射功率控制发射天线发射GNSS模拟信号，记录待测天线的当前方位面所对应的旋转转台的度数