摘 要： 介紹GPS接收機天線的基本結構和天線高的量取方法，從基線向量、閉合差、大地高、點位坐標等方面，闡述了天線高誤差對平差計算造成的影響，說明在高精度GPS測量中要重視天線高問題，并探討了天線高粗差探測的方法。

關鍵詞： GPS 天線 高度 量測 誤差

1 天線高量取方法

1.1 幾個基本概念

為了便于說明問題，首先以>C?LH >5M12%::NMO3天線（如圖# 所示）為例，說明/01 接收機天線的幾個基本概念。
天線相位中心：接收機微波天線的電氣中心。觀測時相位" 中心瞬時位置、信號接收的參考點。
天線幾何中心：天線對中的參考點，天線的理論中心。

相位中心偏差：天線相位中心與天線幾何中心之差。

!"# 測量以天線的相位中心為準，而且!$相位和!%
相位亦不相同。在實際作業時，天線的安置是以其幾何中心為準，天線相位中心與其幾何中心應當一致。實際上天線的相位中心會隨信號輸入的強度和方向不同而發生變化，所以觀測時相位中心的瞬時位置與理論上的相位中心有所不同。

1.2 天線高量取方法

不同的儀器量取方法有所不同，一般根據天線的安置情況和儀器使用說明量取。如圖$，有觀測墩裝置的要量取墩臺至儀器底部的垂直距離"$、墩臺至天線槽口的距離"%，"(的值一般儀器有標注，"$、"%和"(滿足關系式"$ ) "% * "(。
采用三角架測量時，要量取測量標志至槽口的垂直距離"%、標志到天線底部的垂直距離"$，"$、"%和"(同樣滿足關系式"$ ) "% * "(。不同的儀器量取方法有所不同，但最終均要轉換為測量標志至天線相位中心的垂直距離。

2 天線高數據處理方法

對高精度的!"# 控制網而言，天線高數據的整理是一項非常重要的工作。在!"# 定位中，其觀測量是測量衛星到!"# 接收機天線相位中心間的距離，天線對中以幾何中心為準，而且天線的相位中心會隨信號輸入的強度和方向不同發生變化。天線相位中心與幾何中心的偏差對定位誤差的影響可達數毫米至厘米。

一般!"# 控制網的基線解算采用商業軟件或者隨機軟件，原始觀測數據轉換為標準格式+,-./ 時，將天線高按量取的位置和方法，輸入到相應軟件之中，軟件自動將天線高改正到相位中心位置。

對于高精度的工程控制網，為達到期望的精度，相位偏差的影響是不容忽視的。基線的解算一般采用高精度的!"# 基線解算軟件，應用0!# 國際服務局提供的精密星歷計算。天線高的處理方法亦不同于一般的商業軟件，相位中心的改正分別按!$、!%相位中心行改正。以!1203 軟件為例，在基線解算之前應根據接收機類型、天線的型號、量取的方法和位置及0!# 中心提供的天線文件（ 1-4567& 784）編輯測站信息表（9484,6-& ,-:6）。表中天線高模式（;4<67）為=;"1>，=;3<+、=;><+，#?3!"、#?>!" 等幾種。實際計算多采用=;"1"（測量標志到天線底部的垂直距離）。在數據處理之前，根據儀器高量取方式，軟件自動轉換為標準位置，不同儀器轉換的標準位置是不同的。

如果采用的是直量方式（ 如圖$ 所示），即量取值為測量標志到天線底部的垂直距離"$，在編輯測站信息表時，"$的值即為采用值；如果采用斜量的方式，要根據軟件改正位置，參考天線的結構圖，改正為測量標志到天線底部的垂直距離。

以 接收機3+2C$%CD& BB 型天線和?.,EF8#+@(B 接收機 型天線為例，說明天線高的取和改正方法（如表$ 所示）。

3 天線高粗差對平差結果的影響

在野外!"# 測量中，應當按儀器的使用說明正確量取天線高并做好詳細的觀測記錄。基線解算中一旦出現粗差，僅從基線解算結果發現不了粗差。因此，高精度!"# 控制網應根據平差計算的結果作出判斷，減少粗差產生。可以從閉合差的大小、基線向量誤差的大小等方面探測粗差的存在。

控制網平差時，可以根據異步環閉合差、基線向量改正數的大小剔除不合理的基線。如果發現某幾個閉合環的閉合差較大或基線的向量改正偏大，應先檢查基線解算時相應點天線高數值的正確性。否則，有可能因天線高出錯而將良好的觀測值剔除。

圖2為某工程"#$ 網，整網有% 個觀測時段，每個時段觀測&’ ( 以上。采用高精度的"#$ 基線解算軟件，由獨立基線構成"#$ 網，平差采用)"##$*’+三維嚴密平差軟件。表! , % 為在!"’- 點施加一個. /0的誤差后，閉合環閉合差、基線向量改正數、大地高的變化情況。

由表! , % 可看出，施加粗差后，與!"’- 點相關的閉合環閉合差變化較為顯著，基線向量誤差變化亦較為明顯；對平面點誤差影響較小，對大地高的影響較大。如果進行高程擬合，擬合的結果就不可靠。因此，在發現某幾個閉合差較大時，應檢查相應點天線高原始記錄和輸入數值的正確性。發現是天線高存在粗差，應重新進行基線解算。

4 結束語了解天線的結構，就可根據野外觀測條件采用適當的量取方法，在數據處理時，可以避免錯誤發生；一旦發生錯誤，能夠及時找出錯誤產生的原因。高精度"#$ 測量應采用強制對中裝置的觀測墩，減少儀器對中誤差的影響。