GNSS导航电文星历数据对应卫星位置为天线相位中心,而IGS提供的精密星历是基于卫星轨道力模型计算的,给出的是卫星质心的坐标。因此,当采用ICS精密星历进行数据处理时,需要考虑卫星质心与天线相位中心之间的差异。卫星天线相位中心与卫星质心之间的偏差称之为卫星天线偏差。
同样在接收机端,GNSS 观测值对应的是接收机的天线相位中心,而接收机的目标测量位置为天线参考点( Antenna Reference Point, ARP), 数据处理时也需要考虑它们之间的差异。将接收机天线相位中心与接收机天线参考点之间的偏差称为接收机天线偏差。
天线相位中心会随着卫星信号的高度角和方位角不同而不同,因而测量时会产生多个瞬时相位中心,因此通常根据瞬时相位中心的大致位置定义一个平均相位中心点。平均相位中心与卫星质心或与接收机天线参考点之间的偏差称为天线相位中心偏差(PCO-PhaseCenter Offset)。
瞬时天线相位中心(对应单个观测值)与平均相位中心间的差异称为天线相位中心变化( PCV-Phase Center Variation)。 对GNSS观测值进行天线改正时,必须同时考虑天线相位中心偏差PC0和天线相位中心变化PCV。
设a为PCO矢量(天线参考点指向平均天线相位中心),p0为卫星至接收机的单位向量,则PCO对相位观测值的影响可表示为:
天线相位中心变化PCV对相位的影响则与方位角α、天顶距z和载波频率f有关,可用下式表示为:
△pCV =△pCV(α,z,f)
总的天线偏差影响是 PCO和PCV的综合影响,用下式表示:
△pCo+ △pCV=α*p0+△pCV(α,z,f)
应用这一综合改正后,观测值将改正至ARP点。
为了给用户提供相应的天线偏差改正方法,ICS相继推出了相对天线相位中心改正模型和绝对天线相位中心改正模型。两种模型均是根据天线的类型、信号频率、卫星天顶距等,确定各种天线在对应不同频率、不同天顶距、方位角的天线偏差的坐标改正值或距离改正值,并将测定数据编列成表,提供给用户。用户则根据卫星类型或接收机接收信号的参数内插确定对应的天线偏差改正值。