在介绍天线antenna文件前需要了解一下几个关键的概念天线相位参考中心Antenna Reference Point, APC、瞬时相位中心(IPC)、平均相位中心(Mean Phase Center, MPC)以及质心(Center of Mass, CoM)。表1 相位中心有关概念天线相位参考中心APC定义在天线物理结构上通常是天线底座底面中心、螺纹安装面中心点属于机械几何基准出厂即为固定点瞬时相位中心信号入射角度不同相位接收点位置各不相同相位中心时刻变化平均相位中心MPC把所有高度角、所有方位角对应的瞬时相位中心做三维坐标算术平均得到的唯一等效定点就是 MPC。其中平均相位中心相对于天线相位中心的三维位置偏差称作相位中心偏移Phase Center Offset, PCO)由于高度角和方位角的变化瞬时相位中心相对平均相位中心的视线方向存在一定偏差表示为沿卫星入射视线的一维距离改正即天线相位中心变化Phase Center Variation,PCV。由此可知三者之间的转换关系如下一、ATX 文件概述与用途天线文件通常以.atx为扩展名是一种用于描述天线性能参数和特性的数据文件格式。在导航定位中它主要提供 卫星、接收机两端的PCOPCV 参数用于统一坐标基准并且逐卫星补偿固定偏移与角度相关相位偏差是毫米级精密定位基线、PPP、地壳形变、CORS不可或缺的核心改正数据源。在我们对比精密星历和广播星历时绕不开天线相位的改正。精密星历SP3文件所提供的卫星位置是以卫星质心作为参考点的广播星历文件中提供的轨道参数计算出的卫星位置是以相位中心作为参考点的两者之间的坐标比较分析就需要统一基准在这一过程中天线文件就发挥了至关重要的作用。二、ATX 文件命名规范根据International GNSS ServiceIGS组织的格式文件说明Antenna文件的命名格式如下所示mmmmm_wwww.atx示例与解析igs20_2425.atx一般只需要关注后面的2425它表示GPS周。三、ATX 文件内容结构头文件部分一个典型的 ATX 文件通常由文件头Header和数据体Data Body两部分组成。文件头包含了文件的元数据和全局定义是理解整个文件的基础。下面以一个简化的 ATX 文件头示例进行解析图1 ATX文件头部信息文件开头是显示ATX文件的版本1.4以及GNSS系统类型Mixed还包括 G: GPS | R: GLONASS | E: Galileo | C: Compass | J: QZSS | S: SBAS |。第二行中分别表示PCV的类型A绝对值无外部参考天线直接表示天线 ARP 到瞬时相位中心的真实绝对路径差R把待测天线和一台标准参考天线REFANT默认 AOAD/M_T 并排对比测量得到两者 PCV 差值即文件中的PC0/PCV表示为 待测天线 与 参考天线 的差值注头文件中其他部分不是经常用到因此不再此处详细说明当看到End of Header时就说明即将进入数据块的读取)四、ATX 文件内容结构数据块部分天线数据部分可以分为接收机以及卫星两部分每一部分均以Start of Antenna开篇以End of Antenna结尾。以卫星天线部分为例如下所示图2 卫星天线部分信息表2 数据块主要内容TYPE / SERIAL NO卫星型号载波频点代号 PRN 序列号DAZIDelta Azimuth即方位角采样间隔单位°0表示该卫星天线 PCV 仅随天顶角变化不随方位角变化全方位对称一般取值为5°方位角范围为0~360°共73个数值ZEN1 / ZEN2 / DZEN天顶角采样网格范围单位度ZEN1表示最小高度角ZEN2表示最大高度角DZEN表示采样间隔eg. 0.0 17.0 1.0说明区间[0 , 17]高度角以1°间隔采样共18个数值OF FREQUENCIES频点数量该卫星提供 2 个频点VALID FROM这组参数有效起始时间VALID UNTIL这组参数有效截止时间START OF FREQUENCY表示第一个频率数据块开始的标志eg.G01 表示L1波段END OF ANTENNA表示对应结束标志NORTH / EAST / UP天线相位中心偏移量(PCO)由图中可以看到还有一行数据是以NOAZI开头的表示天线方位对称因为无方位相关改正只输出一组天顶角序列共18个数值刚好对应所采样的高度角集合。当DAZI取值不为0时以5°为例NOAZI部分对应格网数量为73 x 18 1314 个。TYPE / SERIAL NO中的第二个参数取值情况如下图所示指代频率信号图3 频点信息五、总结.atx 文件作为天线数据交换的事实标准在导航定位中起到至关重要的作用了解其主要内容有助于我们实现基准转换、设计文件读取程序等实验为后续学习与开发奠定基础。