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在采用电磁波的相位信息实现目标跟踪和定位的无线电系统中，其技术基础是对接收信号的载波相位进行测量，其观测值是以天线的相位中心位置为基准的。在卫星导航定位系统中，利用测距码进行伪距测量是GNSS系统的基本测距方法，一般观测精度按1%测距码波长计算的话，C/A码的测量精度大致为30 m，P码的测量精度大致为3 m，由此可见，测距码的码元长度较大，对一些高精度的应用就显得有些不足。但是如果把载波相位作为测量信号，对于L1和L2频段，仍按1%波长的观测误差计，其测量精度可达到毫米量级，这样可大大提高其定位精度。这就是诸如大地测量、工程设计勘探、科学研究等需要高精度的应用领域都以载波相位作为测量量进行位置定位的原因。高精度载波相位测量接收机对GNSS载波相位的观测值是以接收机天线的相位中心位置为准的，而天线相位中心的空间位置一般不和天线几何基准重合，且随空间角和频率变化。在实际工程中，一般天线某个几何基准，比如天线参考点（ARP）是可以直接测量的，但天线相位中心的位置采用直接的几何测量方式往往是很难测出的，因此天线相位中心的不确定性将造成接收机系统载波相位的测量误差，天线相位中心改正对提高定位精度起着十分重要的作用。随着GNSS定位精度要求越来越高，应用范围不断扩大，天线相位中心误差已成为制约高精度应用的重要因素，所以除天线设计改进外，天线相位中心的标校及其改正模型已成为人们关注的热点。那么，天线的相位中心在哪里，天线的相位中心变化情况该如何确定，这就是本章要研究的一个主要问题。
如果一个各向同性的理想点源，辐射电磁波的波阵面为一球面，其球心就是点源所在位置。它正是辐射电磁波的源点，我们称该点为理想点源的相位中心。一般情况下，天线辐射的波阵面并不是一个理想球面，不同角域、不同频率可用多个不同半径的球面拟合，其相位中心被规定为辐射电磁波用球面拟合的平均球心。如何定义、测试和标校天线相位中心，是我们即将研究的问题。在第2章中我们已经提到了与天线相位中心有关的几个定义，为了连贯地研究天线相位中心特性的问题，不妨我们再从天线相位中心的几个定义开始，天线相位中心的图示如图3-1所示。
（1）天线参考点
天线参考点（Antenna Reference Point，ARP）一般选择在天线的几何对称点或对称轴上，可通过直接测量得到，它代表了天线的一个几何基准，也可选择为某特定坐标系原点。被测天线可选择在测试转台的转心或某个可以直接测量的参考点。
（2）平均相位中心（ E ）
平均相位中心是天线辐射波束在空间实际等相位面用一个理想球面拟合，使拟合球面残差的平方和最小的那个球面的球心。一般认为平均相位中心（ E ）是天线相位中心的基准点。
（3）相位中心偏移
相位中心偏移（Phase Center Offset，PCO）是平均相位中心（ E ）与天线参考点（ARP）的偏移。
（4）相位中心变化
相位中心变化（Phase Center Variations，PCV）是指瞬时相位中心相对平均相位中心的偏移量，瞬时等相位球面的球心与拟合球面球心的偏移被称为相位中心变化，PCV随时间、空间和频率改变，该变化量有最大值、最小值和平均值。在实际应用中，为了表征天线相位中心的离散度，可用极差或均方根误差来表示。
图3-1 天线相位中心的图示
在GNSS终端接收天线中，以载波相位为测量量的天线被称为测量型天线。天线载波相位观测值是以接收天线相位中心为基准计算的，而天线相位中心一般是无法直接测量的。一般能够直接测量天线空间几何点，比如有天线安装面的几何中心或旋转台的轴心。我们将该能够直接找到并能测量的天线空间点叫作天线参考点。由于测量中常以该参考点（ARP）为坐标原点的坐标系来计算，由此引起的伪距误差包括天线平均相位中心的偏离误差∆ PCO = a 和天线相位中心变化∆ PCV 两部分，如图3-1所示，天线相位中心偏离及其变化引起的误差一般可表示如下：
（3-1）
式中，
，为天线平均相位中心相对天线参考点的空间位移（PCO）。d
φ
(
ω
,
θ
,
φ
)（单位：度）为相对于PCO的拟合球面的相位偏移量，它随空间、频率变化，与相位中心变化（PCV）相关。
在高精度GNSS数据处理中，天线相位中心改正对高精度定位精度的提高起着十分重要的作用。严格来讲，相位中心改正，包括卫星天线（发射源部分）和接收机天线两部分。
由于导航卫星天线相位中心改正数据可从导航电文或IGS发布的信息中获得，在此仅讨论终端接收机系统的天线标校。前面已经提到，表征天线相位中心特性的有两个主要参数：①相位中心偏移（PCO）；②相位中心变化（PCV）。GNSS接收天线ARP、PCO、PCV的几何示意图如图3-2所示。
图3-2 GNSS接收天线ARP、PCO、PCV的几何示意图
PCO对相位测量值的影响如下：
（3-2）
式中，
是图中ARP到
E
点的矢径，被称为天线相位中心偏移（PCO）矢量；
是卫星与接收机连线的单位矢量，天线相位中心变化
（3-3）
式中，∆ PCV （ θ , φ , f ）为与高度角（ θ ）、方位角（ φ ）和载波频率（ f ）有关的改正函数。