常规RTK定位技术与多基准站RTK解析
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多基准站RTK技术工作原理和实践应用多基准站RTK(Real-Time Kinematic)技术是一种基于全球导航卫星系统(GNSS)的定位方法,通过同时接收多个基准站的信号,可以实现在实时性要求较高的应用中提供更高精度和更快速的定位服务。
其工作原理包括以下几个步骤:1.基准站数据收集:多个基准站同时接收GNSS卫星信号,并通过接收机将所接收到的无线电波转化为电信号。
2.数据处理与纠正:每个基准站将接收到的信号数据传回中心处理站,中心处理站通过对接收到的数据进行分析,并利用先进的差分算法对信号进行纠正和处理。
3.差分解算:中心处理站将纠正后的信号数据发送回各个基准站,基准站再将这些纠正数据通过无线电信号传送给用户端。
4.用户端接收和计算:用户端(浮动站)接收到经过差分纠正的信号数据,并利用接收机对其进行计算,从而实现高精度的实时定位。
1.测绘和地理信息系统(GIS):多基准站RTK技术可以提供高精度的地面控制点,用于测绘和地理信息系统的数据采集和处理,从而更准确地绘制地图、测量地物及其属性。
2.工程测量:在土木工程等领域中,多基准站RTK技术可以提供高精度的位置信息,用于测量建筑物、道路、桥梁等工程结构的位置、形状和运动状态,从而能够更好地进行工程规划和监测。
3.农业:多基准站RTK技术可以提供农作物生长过程中的精确定位信息,帮助农民进行精确施肥、喷药和播种,从而提高农作物的产量和质量。
4.海洋测绘:多基准站RTK技术可以应用于海洋测绘领域,通过将基准站放置在陆地上并与浮标或船只实时通信,实现对海洋地理信息的高精度测量和获取。
5.交通管理:多基准站RTK技术可以提供高精度的车辆定位信息,帮助交通管理部门实现智能交通管理、车辆导航和交通流量监测。
总之,多基准站RTK技术通过同时接收多个基准站的信号,并进行差分纠正和计算,实现了高精度和实时性的定位服务。
它在测绘、工程测量、农业、海洋测绘和交通管理等领域都具有重要的实践应用价值。
多基准站RTK技术工作原理和实践应用多基准站(Multi-Base Station)RTK技术是一种使用多个基准站来提供更高精度的实时测量的技术。
相对于传统的单基准站RTK技术,多基准站RTK技术可以减少基线长度、提高测量精度、增加实时定位的可靠性。
下面将详细介绍多基准站RTK技术的工作原理和实践应用。
具体来说,多基准站RTK技术的工作原理如下:1.同时观测:多基准站同时观测测量目标,同时记录各自的测量数据。
这些数据包括接收到的卫星信号的到达时间、接收机内部的钟差等信息。
2.数据传输:将各个基准站的观测数据通过无线通信方式传输到数据中心或控制中心。
传输的方式可以是无线电波、卫星通信等。
3.相对定位:在数据中心或控制中心,使用各个基准站的观测数据,通过差分定位算法计算出各个基准站之间的相对位置关系。
这些相对位置关系可以表示为基线向量,即各个基准站之间的距离和方向。
4.实时修正:根据计算得到的相对位置关系,对移动接收机的测量数据进行实时修正。
这样可以根据基准站之间的相对位置关系来提高测量精度或扩大测量范围。
5.实时定位:根据修正后的测量数据,使用单基准站RTK技术的方法进行实时定位。
通过对接收到的卫星信号进行解算,可以得到移动接收机的准确位置信息。
1.测量工程施工:在大型工程项目中,需要进行精确的位置测量,如道路施工、桥梁建设等。
采用多基准站RTK技术可以提供更高的测量精度,从而提高施工效率和质量。
2.地质灾害监测:地质灾害监测需要及时准确的位移监测结果,以预测和预警地质灾害的发生。
通过部署多个基准站,可以提供更全面的监测覆盖范围,并提高位移监测的精度。
3.土地资源调查:土地资源调查需要获取土地的精确位置信息,以辅助土地利用规划和管理。
通过多基准站RTK技术,可以提供准确的土地边界线和地块位置信息,从而优化土地资源利用。
4.海洋测绘:海洋测绘需要高精度的水深、地形和地理信息。
利用多基准站RTK技术,可以提供更高的水深和地形测量精度,提高海洋测绘的准确性,并促进海洋资源的开发和保护。
常规GPS-RTK、全站仪、CORS的比较及在实际工作中的灵活应用摘要:在平时的测量工作中,很难运用一种仪器就能完成全部工作任务,学会在不同的测量环境下,根据各种仪器的优缺点,选用不同的测量工具,取长补短,配合使用。
才能做到事半功倍,轻松、快捷、高效的完成目标任务。
关键词:全站仪;CORS ;常规GPS-RTK一、全站仪、常规GPS-RTK、CORS三者的定义:全站仪是全站型电子速测仪(Electronic Total Station)的简称,是集电子经纬仪、光电测距仪及微处理器一体的光电仪器。
可同时测量目标物体的角度(水平角、垂直角)、距离(斜距、平距)、高差。
因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作,所以称之为全站仪。
常规GPS-RTK(以下简称RTK)是由1个基准站、若干个流动站及无线电通讯系统组成。
由基准站对有效卫星进行持续观测,并将其观测值及相关信息,通过数据链实时发送给流动站。
流动站在采集GPS观测数据的同时,也接收基准站传送过来的数据,然后在系统内对观测值进行实时处理,从而解算出流动站的三维坐标值。
其精度可达厘米级。
因其精度高、实时性、高效性。
使其在城市测绘中的应用越来越广泛。
CORS是利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(Continuously Operating Reference Stations),缩写为(CORS)。
它是由基准站网、数据处理与控制中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、移动用户系统五个部分组成,各基准站与数据处理分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。
与常规GPS-RTK不一样,CORS网络中,各固定参考站把所有的初始数据经过数据通信链发送给数据处理中心。
移动用户在开始工作之前,先向数据控制中心传递一个概略坐标,控制中心收到这个位置信息后,根据用户位置选择一组最佳的基准站,并根据这些站发来的信息,整体改正GNSS的轨道误差、电离层、对流层等引起的误差,然后将高精度的差分信号传给移动用户。
单基站RTK及城市多基站CORS测量原理精度及优缺点比较分析作者:罗勇来源:《建材发展导向》2013年第06期摘要:GPS实时定位技术已广泛应用于测量当中,目前使用RTK测量主要是单基站和多基站的两种常用模式,文章从单基站RTK以及多基站CORS系统的定位原理、主要误差源分析了各种因素对其对定位精度的影响程度,为帮助测绘作业者对两种系统的理论提高认识,为GPS使用过程中精度分析提供参考。
关键词:RTK;CORS;VRS;测量原理;定位精度GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称,根据GPS的定位方式可将其分为:测码伪距定位、测相伪距定位;静态定位和动态定位以及相对定位和绝对定位等。
大地测量中高精度(毫米级)的控制点测量多采用静态测相伪距相对定位;而施工放线、数字化测图等厘米级精度要求的测量,多采用动态测相伪距相对定位。
因动态测相伪距相对定位采用的是站间求差,且可以实时得到测量结果,故把该种测量方法称为实时动态差分测量(Real time kinematic),简称RTK。
目前测量中常用的动态测量方法主要是单基站RTK和多基站城市连续运行参考站( Continuous Operational Reference Systems)简称CORS。
本文将针对两种动态测量方式进行原理和精度分析比较,得出两者的优缺点。
1 单基站RTK定位原理所谓GPS-RTK定位是将参考站的单点定位的观测结果与参考站的已知坐标进行比较,计算出参考站至卫星的距离改正数,并将改正数发送给移动台,移动台则根据参考站的改正数,实时对定位结果进行改正,从而提高定位精度。
目前单基站RTK定位方法中有伪距法和载波相位法,因载波相位差分法比其他几种方法的精度要高,因此目前市场上主流RTK仪器的解算方法也多为载波相位差分法。
接下来我们用公式来解释其定位的原理:在卫星信号被接收机锁定之后,卫星与测站间的相位值由三部分组成(1)式中为观测相位的不足整周的小数部分,为起始整周模糊度,为从起始时刻至观测时刻的整周变化值,则星站间距离为载波波长与星站相位差的乘积。
RTK平面控制点按精度划分等级为:一级控制点、二级控制点、三级控制点。
RTK高程控制点按精度划分等级为五等高程点。
一级、二级、三级平面控制点及等外高程控制点,适用于布设外业数字测图和摄影测量与遥感的控制基础,可以作为图根测量、像片控制测量、碎部点数据采集的起算依据。
平面控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设,每个控制点宜保证一个以上的等级点与之通视。
RTK测量可采用单参考站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。
在通信条件困难时,也可以采用处理动态测量模式进行。
在建立CORS网的地区,宜优先采用网络RTK技术测量。
运用RTK进行控制测量时应符合以下规范RTK平面控制测量主要技术要求应符合下表RTK高程控制点测量主要技术要求应符合下表RTK测量卫星的状态应符合以下规定一般来说GPS 接收机对精度的描述通常是以相对精度进行的,GPS 接收机对RTK 实时定位精度描述为:RTK 水平精度: ± 1 cm + 1 ppm RTK 垂直精度: ±2 cm + 1 ppm这些精度表述都是在WGS -84 框架下的相对精度,但在转换到可用的地方坐标系中精度如何,因受多种因素的影响,还没有较系统的理论和可借鉴的资料。
RTK 测量技术能够满足一般控制测量中对一二级导线和四等水准测量的(技术) 要求( RTK 代替四等水准测量受一定条件的限制) 。
由于RTK 技术不同于常规的控制测量,不可能完全用常规控制测量的技术标准来衡量,尤其是在边长较短的相邻点表现比较明显。
RTK技术的测量误差分布均匀、相互独立,不存在误差积累,精度可靠度较高。
虽然RTK 精度与基准站的距离不是同步增长,并不代表距离不影响精度,根据经验,用RTK 施测一级点,建设距离最好在 3 km 以内,最长不要超过 5 km。
测量误差与流动站至基准站的距离成正比,因此解求坐标转换参数时所采用的已知点应分布均匀,覆盖整个测区,水平、垂直残差宜在3.5 cm 以下( 山区及重力异常地区另论) 。
无验潮法在航道测量中的应用□广东正方圆工程咨询有限公司霍炽汉摘要:介绍无验潮水下地形测量方法在航道测量中的应用,分析了使用该方法的优劣性。
关键词:水下地形测量GPS RTK 无验潮1引言GPS RTK 最早应用于水上测量时,方法仍同DGPS 一样,用来获得平面定位数据,只是定位精度提高了很多。
很长一段时间GPS 只是作为确定平面位置的方法。
近几年随着RTK 的普及和水上导航测量软件的成熟,一种新型的水上测量方式得到推广,并渐渐成为日后发展的趋势,这就是无验潮水下地形测量方法。
本文结合实践经验,介绍无验潮水下地形测量方法应用,以供参考。
2无验潮水下地形测量基本原理当前GPS 实时动态相位差分(RTK )的定位精度普遍为:平面10mm+1ppm,高程20mm+1ppm。
无验潮水下地形测量的基本原理是利用RTK 测得的GPS 天线精确的三维坐标(X ,Y ,H ),其中X 、Y 确定定位点的平面位置,RTK 高程结合由测深仪同步测得的水深换算出同一平面位置上的水下泥面的高程或水深值,从而获得水下地形数据,见图1。
用户可以测得的数据:h :GPS 天线到水面的高度H :GPS 接收机测得的高程(水准高)S :测深仪测得的水面到水底的深度用户需要得到的最终数据:B :水底到水准面的距离即通常说的水深值C :水准面到水底的距离即通常说的水底高程由图1得出:C=(H–h –S ;B=S –(H–h3航道水深测量的应用水深测量的作业系统主要由GPS 接收机、数字化测深仪、数据通信链和便携式计算机及相关软件等组成。
测量作业分三步来进行,即测前的准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理形成成果输出。
在东江中游航道测量中,为满足航道整治施工图使用的需要,根据项目设计要求,需对该水道进行1∶2000水下地形图测量。
测区内早期施测的I 、II 级导线点和IV 等水准点,可以作为1∶2000水下地形图测绘控制点。
作业采用的仪器设备软件有:法国THALES Navigation 公司生产的双频R TK Z -MAX 接收机2台套,其中1台作为岸台(基准站),1台为船台(流动站),HY1600数字化测深仪1台,便携式计算机1台,中海达海洋导航测量成图软件1套和南方CASS6.0成图软件1套。
一、GPS RTK定位技术GPS实时动态定位(RTK)技术应用于测量领域已经是一项很成熟的技术,使用RTK技术可以方便、快捷、高效、快速地实现高精度的测量作业。
RTK(Real Time Kinematic)技术按实现手段可分为两种:一种以通过无线电技术接受单基站广播改正数的常规RTK 技术;另一种具有代表性的是基于Internet数据通讯链获取虚拟参考站(VRS)技术播发改正数的网络RTK技术。
常规RTK仅局限在较短距离范围内,随着流动站与参考站间距离的增长,各类系统误差残差迅速增大,导致无法正确确定整周模糊度参数和取得固定解。
常规RTK解算精度通常仅为分米级,且随着基线的增长而降低。
为了解决常规RTK 技术存在的缺陷,实现区域范围内厘米级、精度均匀的实时动态定位,网络RTK技术应运而生,其中比较有代表性的有VRS( Virtual Reference Station)的虚拟参考站技术和FKP(Flchenkorrekturparameter)的区域改正参数法技术。
二、VRS技术的工作原理VRS是Trimble公司提出的基于多参考站网络环境下的GPS 实时动态定位技术,通常把VRS技术归为网络RTK 技术的一种。
虚拟参考站技术就是利用地面布设的多个参考站组成GPS连续运行参考站网络(CORS),综合利用各个参考站的观测信息,通过建立精确的误差模型(如电离层、对流层、卫星轨道等误差模型),在移动站附近产生一个物理上并不存在的虚拟参考站(VRS),由于VRS位置通过流动站接收机的单点定位解来确定,故VRS与移动站构成的基线通常只有几米到十几米,移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正,实现实时RTK。
VRS技术是集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体的定位系统,由若干个连续运行的参考站、数据控制中心、移动站(用户——GPS接收机)组成,其工作原理和流程如下:1、各个参考站通过Internet连续不断地向数据控制中心传输观测数据;2、控制中心实时在线解算各基准站网内的载波相位整周模糊度值和建立误差模型;3、流动站将单点定位/或DGPS 确定的位置坐标(NMEA 格式),通过无线移动数据链路(如GSM/GPRS、CDMA)传送给数据控制中心,控制中心在移动站附近位置创建一个虚拟参考站(VRS),通过内插得到VRS上各误差源影响的改正值,并按RTCM格式通过NTRIP协议发给流动站用户;4、流动站与VRS构成短基线。
RTK基础知识RTK作为现代化测量中的测绘仪器,已经非常普及.RTK在测量中的优越性也是不言而喻.为了能让RTK的优越性能在使用中充分的发挥出来,为了能让RTK使用人员能灵活的应用RTK,我认为R TK使用人员必须了解以下的基本知识:1.GPS的概念及组成GPS(Global Positioning System)即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。
GPS计划始于1973年,已于1994年进入完全运行状态(FOC[2])。
GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成:空间部分GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成,这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。
这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。
卫星的运行周期约为12恒星时。
每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。
GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。
控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成,根据其作用的不同,这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。
主控站有一个,位于美国克罗拉多(Colorado)的法尔孔(Falcon)空军基地,它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据,计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时,它还对卫星进行控制,向卫星发布指令,当工作卫星出现故障时,调度备用卫星,替代失效的工作卫星工作;另外,主控站也具有监控站的功能。
监控站有五个,除了主控站外,其它四个分别位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwajalein),监控站的作用是接收卫星信号,监测卫星的工作状态;注入站有三个,它们分别位于阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwa jalein),注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去.用户部分GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。
RTK技术工作原理及多基站实践和应用作者:周宏伟来源:《科学与财富》2015年第06期摘要:本文简述了多基准站RTK的基本原理和技术优势,并根据应用实例介绍了多基准站RTK(虚拟基准站)的发展与应用前景。
关键词:多基准站;定位技术1. 引言近年来,随着GPS技术的不断发展以及解算软件功能的不断改进,GPS RTK技术的应用领域越来越宽广,尤其是在工程测量方面,由于该技术能大大地提高了工作效率,节省成本和劳动力等优点而在一、二级导线点以及图根点坐标的测定、各种工程点放线工作等方面得到了迅速地推广和应用。
RTK所使用的设备主要有两部分,第一部分是基准站,主要由GPS接收机、基准站发射电台、电台发射天线所组成;第二部分是流动站,主要由GPS接收机、流动站接收电台、观测手簿所组成,其工作原理就是:基准站实时的将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站,流动站接收后将载波相位观测值实时进行差分处理得到两站的相对坐标,加上基准站坐标就得出流动站的WGS-84坐标,最后通过转换参数求出当地坐标系下的三维坐标。
由于GPS观测时存在着各种系统误差的影响,为了削弱消除这些误差的影响,在RTK定位技术中通常都采用双差观测值,双差观测值的符号相反,在一定程度上能够横好的消除或消弱以上观测误差。
在实际应用中,由于城市现代通信业的高度发达、城市建筑的高大化和装潢材料的强反射性、市区道路车流量大且行动缓慢等因素,使得RTK作业受到一定的影响,主要表现在:①数据链不稳健,无法进行动态初始化或整周模糊度计算;②长时间无法获得固定双差解;③视空高度角大,无法接收到足够的卫星④移动站距离基准站太远,无法获取公共卫星等。
近年来,随着RTK技术德不断发展,人们根据常规RTK技术发展起来的。
多基准站RTK(虚拟基准站法)与常规RTK技术相比,在生产实践中能够发挥出更大的优势。
2. 多基准站RTK(虚拟基准站法)虚拟基准站是多基准站RTK(又称网络RTK)中一种较好的方法。
常规RTK定位技术与多基准站RTK上海达华测绘公司程绪红摘要:本文简述了RTK的基本原理和定位误差分析及其产生的原因,并介绍了RTK技术的新发展,即多基准站RTK(虚拟基准站)的概念及其应用。
关键词:RTK(实时动态定位)基准站定位技术在水运工程测量中RTK定位技术得到广泛的应用。
但它的应用受到大气层影响的限制,往往使原始数据出现系统误差,定位成果的可靠性随距离增大而下降。
从最近报道中获悉,近年来RTK-GPS技术又有了新的进展,这就是建立在常规RTK 和差分GPS上的一种新技术——多基准站RTK又称GPS网络RTK技术。
为此,本文主要对常规RTK技术的基本原理、各种误差分析以及GPS网络RTK技术的优势及其发展前景等予以学习交流。
1、RTK的基本原理RTK是根据GPS的相对定位概念,将一台接收机安置于己知点,即称基准站,另一台或几台接收机放置在用户移动台,如测量船、挖泥船,同步采集相同卫星的信号,基准站通过数据链实时将其载波观测值和测站坐标信息一起传送给用户移动台。
利用相对定位原理,将这些观测值进行差分,削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等的影响,使实时定位精度大大提高。
由此可知,RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。
与其它差分不同的是,基准台传送的数据是伪距和相位的原始观测值,用户移动接收机利用相对测量方法对基线求解、解算载波相位差分改正值,然后解算出待测点的坐标。
为了削弱卫星星历误差、对流层延迟误差和电离层延迟误差,消除卫星钟和接收机钟的误差的影响,在RTK定位技术中通常都采用双差观测值,其观测方程为:λ·Δ▽φ=Δ▽ρ+Δ▽dρ-λ·Δ▽N-Δ▽d i o n+Δ▽d t r o p+Δ▽dφm p +εΔ▽φ(1)式中:Δ▽——双差算子(在卫星和接收机间求双差);φ——载波相位观测值;ρ=║X s-X║为卫星与接收机的距离,X s为卫星星历给出的卫星位置矢量,X为测站的位置矢量:dρ一卫星星历误差在接收机主卫星方向上的投影;λ一载波的波长;N一载波相位测量中的整周模糊度;dion一电离层延迟:dtrop一对流层延迟:dφmp一载波相位测量中的多路径误差;εΔ▽φ一双差载波相位观测值的测量噪声。
而在两者差分中,最后得到的结果是:R j0+λ(N jp0-N j)+ λ(N jp-N j)+ φjp-φj=[(X j-Xp )2+(Y j-Yp)2+(Z j-Zp)2]1/2+Δdρ(2)式中,R j0为基准站到卫星的真距离,是由卫星星历与基准站的坐标求出的;N jp0表示用户接收机起始相位模糊度;N j0为基准点接收机起始相位模糊度;N jp为用户接收机起始历元至观测历元相位整周数;N j为基准点接收机起始历元至观测历元相位整周数;φjp 为用户接收机测量相位的小数部分;φj为基准点接收机测量相位的小数部分;Δdρ为同一观测历元各项残差。
求解上述两个方程中最关键的问题是如何求解起始相位整周模糊值。
由于RTK采用载波相位观测值,能直接推导出卫星和天线之间的总波长数,并能解算模糊值。
在我们使用的DNSP 6502 GPS接收机就可实时解算模糊值,能在接收机运动过程中解算模糊值,一旦求出模糊值,即可开始RTK定位测量。
2、RTK定位的准确度和可靠性RTK定位的精度(或准确度),多数厂商的标准值,平面为:10mm+(1~2)×10-6D,高程为:15~20mm+2×10-6D。
例如离基准台20Km处,定位精度:平面可望为50mm,高程为60mm。
这些值是在良好条件下,即星数至少为5颗,PDOP 值小,无多径效应,甚至用户接收机处于静态或准动态等条件下得出的。
在实际情况中不可能有那么好的条件,何况水(海)面是一个强反射面,多路径效应十分明显,因此影响RTK在水上定位准确度和可靠性的因素很多,现简析如下。
2.1误差分析尽管常规RTK定位技术是目前最为广泛使用的测量技术之一,但它的应用受到一些误差源影响的限制,这些误差源从性质上一般可分为系统误差和偶然误差两类。
系统误差包括:卫星星历误差、卫星钟误差、大气延时误差(包括电离层延时和对流层延时)以及天线相位中心变化等。
偶然误差主要包括信号的多路径效应。
(1)系统误差1)卫星星历误差卫星星历分二种:一是精密星历,二是广播星历。
在实践定位中通常使用广播星历。
由于卫星在运动中受到各种摄动力的复杂影响,地面监控站又难以掌握作用在卫星上各种摄动力的大小及变化规律,一般估计由星历计算的卫星位置的误差为20~40m。
它将严重影响单点定位精度,也是精密相对定位中的重要误差来源。
2)卫星钟误差卫星钟差反映了卫星钟与标准GPS时之间的存在偏差和漂移。
这在单点绝对定位中是无法消除的,只有采用相对定位或差分定位才能予以消除。
3)大气层延时误差大气层延时误差包括两部分延时误差,即电离层延时误差和对流层延时误差。
电离层是高度位于50~1000Km之间的大气层。
当电磁波信号穿过电离层时,传播速度发生变化,从而引起测距误差。
此误差称之电离层延时误差。
电离层延时误差具有三大特性:扩散性、互补性和瞬变性,双频接收机就是利用电离层的扩散性,将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响。
电离层对码观测值和载波相位观测值的影响,数值相同,符号相反,这就是电离层的互补性。
电离层对定位的影响,随时间(每天、每月、每年)和地点而迅速变化,即称之电离层的瞬变性。
若采用性能较好的双频接收机,则基本上可以消除电离层影响。
能提供±1~2m的测距精度。
电离层效应同太阳黑子活动有关,2003年仍是太阳黑子活动强烈的年份,在太阳黑子爆发的几天内,RTK定位测量则难以进行。
对流层是高度为40Km以下的大气层。
由于大气压力、气温和湿度的变化,影响电波信号的传播速度。
码和载波的观测值均受同样的时延。
若采用可靠的对流层模型,有效精度可达到±1m或更高。
4) 天线相位中心变化天线的几何中心和电子相位中心一般不重合。
由于天线的相位中心随着信号输入的强度和方向的变化,造成天线相位中心位置的偏差,这种偏差的影响,可达到数厘米。
因此,对水运工程测量中的水上动态平面定位来说,可以忽略不计。
而RTK-GPS用于动态验潮时,就需要考虑其所造成的影响程度,确保潮位改正的准确度。
(2)偶然误差多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。
多径误差取决于天线周围的环境。
多径误差一般为5cm,在高反射环境下可达20cm左右。
在极端情况下,对测距的影响可达15m。
对RTK定位测量而言,会严重影响RTK定位测量的精度,甚者引起信号失锁。
因此,要求特别对天线位置和高度进行选择,尤其是在测量船上,来最大限度地削弱多径误差。
另外,为了便于对各种误差的分析与研究,往往将误差换算为卫星至测站的距离,以相应的距离误差表示,称为等效距离误差。
从公式(1)中也可知,当随着流动站和基准站间距离的增加,轨道偏差项△Vdp、电离应延迟的残余误差项△Vdion 和对流层延迟的残余误差项△Vdtrop也迅速增加。
由于常规RTK定位技术是建立在流动站与基准站强相关这一个假设的基础上的,当流动站离基准站相距不超过20km,在一个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下,卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气延时差等对观测量的影响具有一定的相关性,利用这些观测量的不同组合(求差)进行相对定位,可有效的消除或减弱相关误差的影响,定位精度可达到1cm+1ppm。
若两站的距离增加时,其误差的相关性变差,导致难以确定整固模糊度,无法获得固定解。
当流动站和基准站的距离大于50km,此时常规RTK的单历元解一般只能达到分米级的定位准确度。
所以在使用常规RTK定位技术时。
要知道这个特点,针对不同的定位准确度要求,考虑流动站与基准站的距离。
同时.能否准确确定整周模糊度,这是常规RTK定位准确定位的关键。
2.2 GPS系统从上述的误差分析可以看出,尽管常规RTK定位技术是目前最为广泛使用的测量技术之一,使它的应用受到不少因素影响与限制,但就GPS系统而言,仍有一些固有因素,用户无法控制,其使所测成果的可靠性带来影响。
就这方面的问题提出笔者自己的看法。
(1)星数在RTK定位测量中,不仅在OTF求解末知模糊度时,需要5颗共同星,而且在RTK动态验潮过程中,也需要能跟踪到5颗星。
截止高度角低于150时,共同星数将增加。
但是,由此而采集到的数据含有较差的信噪比,这将使求解模糊值的时间延长。
虽然,星数增加太多对RTK定位的精度没有显著提高,但定位的可靠性有了很好提高。
(2)卫星几何强度因子卫星几何强度因子将影响最后定位成果的质量。
目前常用PDOP(或XDOP)来衡量其优劣。
在RTK中,PDOP不宜大于3。
2.3 RTK系统目前,RTK系统的种类繁多,RTK设备优劣不仅严重影响定位精度、所测成果的质量,而且也影响成果的可靠性。
其中关键问题有二:在定位结果中如何发现误差超限?出现可疑的不良定位结果时,RTK系统能否发出示警?为此,提出以下看法。
(1)数据链目前,大多数RTK都采用VHF或UHF无线电数据链,其有效通讯工作距离受发射功率和天线高度的限制。
因此,存在求解模糊度值所需最大时间的距离与有效通讯最大距离相匹配的问题。
为此,需要进行拉距试验,测得在最大有效通讯工作距离处,求解摸糊度的时间能否可被接受。
从而确保定位可靠性的边界。
(2)天线类型基准站和用户移动站之间使用不同类型的天线时,在不理想的环境下将导致定位精度下降,甚至解算模糊度时间增长。
(3)软件各种RTK系统都有使用自已的软件处理数据。
如求解模糊度的软件也很多,方法各异。
因此不同软件采用不同的方法,在解算模糊值的可靠性方面,其程度不一。
在这方面的问题还需进一步探讨。
此外,各种软件还存在的差别:控制定位质量的方法。
如能计算定位误差超限的方法(或数学模型),一旦发现超限便予以剔除或予以示警。
3、多基准站RT K(虚拟基准站法)虚拟基准站是多基准站RTK(又称网络RTK)中一种较好的方法。
针对上述的常规RTK定位测量中的误差与可靠性的问题,在常规RTK和差分GPS的基础上研究、开发而建立起来的一种新技术。
目前应用于网络RTK数据处理方法有:虚拟RTK基准站法(Virtual Reference Station―VRS)、偏导数法、线性内插法和条件平差法,其中虚拟RTK基准站(VRS)技术最有前途的方法。
到目前为止,在欧洲瑞士与丹麦之间的海上工程中已使用了虚拟RTK基准站(Virtual Reference Station)技术,在日本也开始开发VRS GPS技术。
我国深圳市连续运行GPS系统就采用VRS技术。
3.1多基准站RTK系统工作原理如果在某一大区域内,均匀布设若干个(三个以上)连续运行的GPS基准站,构成一个基准站网,我们就可以借鉴广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分)图一基准站上应配置双频全波长GPS接收机,该接收机能同时提供精确的双频伪距观测值。