Der Phase Center Offset (PCO) ist ein Schlüsselkonzept in der Satellitennavigation und der präzisen GNSS-Positionierung. Er bezieht sich auf die Differenz zwischen dem physischen Antennenreferenzpunkt und dem tatsächlichen Phasenzentrum. Das Phasenzentrum ist der Punkt, an dem GNSS-Signale effektiv empfangen werden. Dieser Punkt bleibt jedoch nicht für alle Frequenzen oder Satellitengeometrien fest.
Erstens hat jede GNSS-Antenne ihren eigenen, eindeutigen Phasenzentrumsort. Dieser Ort variiert je nach Signalfrequenz und Signalrichtung. So können beispielsweise die L1- und L2-Signale in derselben Antenne unterschiedliche Phasenzentren haben. Als Nächstes muss der PCO sorgfältig gemessen und korrigiert werden. Wird er ignoriert, führt er zu systematischen Fehlern bei GNSS-Messungen. Diese Fehler beeinträchtigen die Positionsgenauigkeit, insbesondere bei hochpräzisen Anwendungen.
Hersteller geben in der Regel PCO-Werte für ihre Antennen an. Diese sind in einem standardisierten Koordinatensystem definiert. Vermessungs- und geodätische Anwendungen verwenden diese Informationen, um Positionsschätzungen zu korrigieren. Anschließend wendet die GNSS-Verarbeitungssoftware PCO-Korrekturen an. Diese Korrekturen gleichen die gemessene Signalphase mit dem wahren geometrischen Punkt ab. Ohne diesen Schritt könnten Baseline-Lösungen und Höhenschätzungen verzerrt sein.
Unterschiede zwischen PCO und PCV
Darüber hinaus unterscheidet sich der PCO von der Phase Center Variation (PCV). Der PCO bezieht sich auf einen festen Versatz, während die PCV die Signalvariation um das Phasenzentrum herum beschreibt. Beide müssen für eine Präzision im Zentimeterbereich modelliert werden.
Die Antennenkalibrierung hilft bei der Bestimmung genauer PCO- und PCV-Werte. Dieser Prozess kann absolut oder relativ sein. Die absolute Kalibrierung ist genauer und verwendet kontrollierte Testumgebungen. Auch Satellitenantennen haben einen PCO. Diese müssen in präzisen Orbit- und Taktprodukten berücksichtigt werden. Internationale GNSS-Dienste veröffentlichen Satelliten-PCO-Werte zur öffentlichen Nutzung.
In Echtzeitanwendungen führt die Nichtberücksichtigung des PCO zu Fehlern bei der differentiellen Positionierung. Daher sind Korrekturmodelle für Anwendungen wie RTK und PPP von entscheidender Bedeutung.
Moderne Multifrequenzantennen enthalten oft detaillierte Kalibrierungsdateien. Diese ermöglichen es hochpräzisen Empfängern, frequenzspezifische PCO-Korrekturen anzuwenden. Dies verbessert sowohl die horizontale als auch die vertikale Genauigkeit.