Fázové merania vzdialeností ku družiciam GPS sa vzťahujú k miestu, ktorého poloha vyplýva z elektronických vlastností antény prijímača. Nazýva sa fázovým centrom a vo všeobecnosti nie je totožné s geometrickým stredom antény. Poloha a výška fázového centra je pritom rôzna pre dve nosné vlny signálu GPS - L1 a L2. Okrem toho výška fázového centra závisí aj od smeru odkiaľ prichádza družicový signál - jav nazývaný ako pohyb fázového centra. V geodetickej praxi je však cieľom určiť priestorovú polohu bodu fyzicky stabilizovaného a pevne vztiahnutého k povrchu Zeme, prípadne k nejakému vhodnému objektu. Pri presných geodetických aplikáciách je preto treba poznať geometrické parametre medzi okamžitou polohou fázového centra a tzv. referenčným bodom antény GPS, ktorého poloha je centrická a výška jednoznačne definovaná. Uvedené parametre, nazývané ako charakteristiky antény GPS, sú nevyhnutné pri spracovaní a redukciách meraní GPS.

Výrobcovia antén obvykle udávajú výšku fázového centra vzhľadom k nejakému charakteristickému miestu antény, zhodnú pre frekvencie L1 a L2 a stotožňujú horizontálnu polohu geometrického a fázového centra. Pri spracovaní meraní GPS softvérom Univerzity v Berne (Rothacher a Mervart, 1996) sa využívajú charakteristiky antén Medzinárodnej služby GPS (International GPS Service - IGS, 1996), ktoré sa odvodili s dlhodobých meraní IGS. Obsahujú horizontálne excentricity a výšky fázového centra osobitne pre L1 a L2 ako aj závislosť výšky fázového centra L1, resp. L2 od zenitového úhla družice. Predpokladá sa pritom, že antény rovnakého typu majú všetky charakteristiky zhodné. Skúsenosti z opakovaných meraní v rámci epochových kampaní GPS však ukázali, že aj antény rovnakého typu môžu mať charakteristiky, ktoré sa vzájomne významne odlišujú (Hefty, 1999).

Polohu fázového centra antény GPS možno experimentálne overiť vhodne usporiadaným meraním na krátkej základnici. Aplikácia hodnôt odvodených z meraní na krátkej základnici na redukcie výsledkov epochových kampaní ukázala, že môžu významne prispieť pri interpretácii polohových zmien rezultujúcich z opakovaných meraní (Hefty, 1999). V príspevku sa zaoberáme problematikou testovania antén GPS tak, ako sa v súčasnosti vykonáva na základnici Katedry geodetických základov (KGZ) Stavebnej fakulty Slovenskej technickej univerzity (SvF STU) v Bratislave.

Na Katedre geodetických základov SvF STU bola vybudovaná základnica na overovanie antén GPS, spracovaná metodika merania a zostavený matematický model určovania korekcií fázových centier antén GPS. Uskutočnené experimenty ukázali, že horizontálne polohy fázových centier antény GPS relatívne k jej geometrickému stredu možno určiť so submilimetrovou presnosťou bez nutnosti referenčnej antény. Určenie výšky fázového centra vyžaduje referenčnú anténu so známymi charakteristikami, alebo definíciu tzv. strednej antény.

Z meraní na základnici KGZ vyplýva, že vzájomné rozdiely v horizontálnej polohe fázových centier jednotlivých testovaných antén prijímačov Trimble sú do 3 mm pre L1 a L2, rozdiely vo výškach sú pre L1 a L2 až 5 mm. Podobné výsledky sa získali aj pre testované antény prijímačov ZEISS, s tým, že priemerná excentricita horizontálnej polohy fázového centra presahuje 10 mm a rozdiel medzi výškou fázového centra L1 a L2 je väčší ako 30 mm.

Je zrejmé, že opakované overovanie antén GPS je nevyhnutné pre všetky geodetické aplikácie GPS pri ktorých sa očakáva polohová presnosť lepšia ako 1 cm. Zámerom KGZ je systematické overovanie antén prijímačov GPS používaných v geodetickej praxi a stanovenie korekcií fázových centier, ktoré možno použiť na redukciu meraní vykonaných rozličnými anténami.

Příspěvek zazněl na semináři GPS Brno 2000.

Literatúra:

• [1] International GPS Service - IGS (1996) File with phase centre offsets and variations. Ftp: igscb.jpl.nasa.gov.
• [2] HEFTY, J. (1999): Problems of antenna phase centre corrections in epoch and permanent geodynamic GPS observations. Proc. 5th Int. Seminar GPS in Central Europe, Penc, Hungary, May 1999. Reports in Geodesy 5 (46). s. 205-213.
• [3] KUBÁČKOVÁ, L. (1990): Metódy spracovania experimentálnych údajov. Bratislava, Veda.
• [4] ROTHACHER, M. MERVART, L. (1996): The Bernese GPS Software Version 4.0. Astronomical Institute, University of Berne.

vyvěšeno: 14. října 2002

---

Z časopisu Zeměměřič č. 10/2002