载波相位差分原理
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载波相位平滑伪距差分姓名:邵丞学号:2015050031姓名:何珏霖学号:20150500272015.11相位平滑伪距差分原理GPS 接收机除了提供伪距测量外, 可同时提供载波相位测量, 由于载波相位测量的精度比码相位的测量精度高2 个数量级, 因此, 如能获得载波整周数, 就可以获得近乎无噪声的伪距测量。
一般情况下, 无法获得载波相位整周数, 但能获得载波多普勒频率计数。
实际上, 载频多普勒计数测量反映了载波相位变化信息, 即反映了伪距变化率的测量。
考虑到载频多普勒测量的高精度, 并且精确地反映了伪距变化, 因此若能利用这一信息来辅助码伪距测量就可以获得比单独采用码伪距测量更高的精度。
这一思想称为相位平滑伪距测量。
又可将其分为载频多普勒计数平滑伪距和载波相位平滑伪距,这是由观测量的量纲不同而分类的。
前者是以频率周数为单位,后者是以载波波长为单位,两者利用平滑技术进行伪距差分的方法是类同的。
今天我们小组讲介绍载波相位平滑伪距差分原理。
设伪距和相位的观测方程为:(1)2i u νCd τR ++=+)N λ(i i ψ(2)式中:ρi 为经差分改正后的用户站到卫星的伪距,d τ为钟差,ψi 为观测的相位小数,N i 为整周相位模糊度,λ为波长,R u i 为用户站至卫星的真实距离,其中包括用户站的三维坐标,v 1,v 2为接收机测量噪声。
采用历元间的相位变化量来平滑伪距, 取t 1 、t 2 两时刻的相位观测量之差则有:212121i 2i 21')()()()()]()([),(v t Cd τt Cd τt R t R t t t t δρi u i u i +-+-=-=ψψλ(3)式(3)中整周相位模糊度消除了。
若基准站与用户站相距不太远, 则相对伪距观测而言, 可视v′2 ≈0 。
此时, 在t2 时刻的伪距观测量为:1222)()()(v t Cd τt R t ρiu i ++=(4)将式(3) 代入式(4) 中, 得:121112),()()()(v t t δρt Cd τt R t ρi iu i +++=(5)考虑到差分伪距观测量的噪声呈高斯白噪声,均值为零, 则由式(5), 可由t2 时刻差分伪距观测量经相位变化量回推t 1 时刻的差分伪距观测量:),(-)()(2121t t δρt ρt ρi i i =(6)由式(6)看出, 可由不同时段的相位差回推求出t 1时刻的伪距值。
GNSS速度解算的三种方法GNSS(全球导航卫星系统)速度解算是利用卫星系统测量得到的距离和时间信息来计算导航接收器或移动设备的速度。
速度解算是导航和定位的关键要素之一,能够用于车辆导航、航空导航、航海导航等各种应用。
1.单点定位法:单点定位法是最简单的速度解算方法之一,只需利用接收器接收到来自GNSS卫星的信号,通过测量信号的时间延迟和卫星与接收器之间的距离,然后再根据时间间隔来计算速度。
这种方法的计算简单直接,但由于没有考虑到GNSS系统误差和其他外部干扰因素,所以精度较低。
2.差分定位法:差分定位法是通过对接收到的信号进行差分运算,以消除由GNSS系统误差和其他干扰引起的误差,从而提高定位精度和速度解算结果。
其中差分定位法又可分为实时差分定位法和后处理差分定位法。
实时差分定位法主要是将接收器位置的差分信号通过无线电传输到一个基准站进行处理,然后传回到用户接收器,从而实现实时差分定位。
后处理差分定位法则是将原始观测数据回传到基准站进行处理。
3.载波相位差分解法:载波相位差分解法是一种精密的GNSS速度解算方法,它利用卫星信号的相位变化来计算速度。
这种方法基于载波信号的相位测量,能够提供更高的测量精度。
载波相位差分解法的基本原理是将两个接收器之间的相位差异与距离差异相关联,从而得到速度计算结果。
然而,这种方法需要更加精确的设备和较长的时间来完成数据处理,所以相对而言,相较于前两种方法,实用性较低。
总结来说,单点定位法简单直接,但精度较低;差分定位法通过消除误差提高精度和速度解算结果;载波相位差分解法精度更高,但操作复杂和耗时较长。
不同的速度解算方法适用于不同的场景和要求,用户可以根据具体需求选择合适的方法进行速度解算。
rtk原理
RTK就是实时动态差分测量,其原理简述如下:
基准站用一个固定坐标来做参考,以后基站每通过接收卫星算得一个坐标,就跟固定坐标作比对,得到差值,然后将这个差值发送给移动站,移动站用卫星接收到的坐标再减去基站发过来的差值就得到了改正后的坐标。
拓展资料:
RTK(Real - time kinematic,实时动态)载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标。
这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS 应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了作业效率。
gnss载波相位差分原理GNSS(全球导航卫星系统)载波相位差分是一种高精度的定位技术,它利用卫星信号的载波相位信息来计算接收机的位置。
下面将详细介绍GNSS载波相位差分的原理。
一、GNSS信号的载波相位GNSS信号是由卫星发射的电磁波组成的,其中包含了载波信号和调制信号。
载波信号是一种高频振荡信号,它的频率非常稳定,一般在1.2GHz左右。
载波信号的相位是一个连续变化的值,它的变化速度与载波频率成正比。
二、载波相位差分的原理GNSS载波相位差分的原理是利用两个接收机接收同一颗卫星发射的信号,并测量它们之间的载波相位差。
由于两个接收机之间的距离非常近,所以它们接收到的信号的相位差几乎只受到大气延迟和接收机硬件误差的影响,而与卫星位置无关。
因此,通过测量两个接收机之间的载波相位差,可以消除大气延迟和接收机硬件误差的影响,从而得到非常高精度的定位结果。
三、载波相位差分的实现为了实现载波相位差分,需要满足以下几个条件:1. 两个接收机必须同时接收同一颗卫星发射的信号。
2. 两个接收机之间的距离必须足够近,一般在几十米到几千米之间。
3. 两个接收机必须能够相互通信,以便将测量结果传输到主控制中心进行计算。
在实际应用中,通常采用基站和移动站的方式来实现载波相位差分。
基站是一个固定的接收机,它的位置已知,并且能够与移动站进行通信。
移动站是一个移动的接收机,它的位置需要测量。
基站和移动站同时接收同一颗卫星发射的信号,并测量它们之间的载波相位差,然后将测量结果传输到主控制中心进行计算,最终得到移动站的位置。
总之,GNSS载波相位差分是一种高精度的定位技术,它利用卫星信号的载波相位信息来计算接收机的位置。
通过消除大气延迟和接收机硬件误差的影响,可以得到非常高精度的定位结果。
载波相位差分原理由于自身结构及测量中随机噪声误差的限制测距码差分GPS 仅可满足m 级动态定位需要;载波相位测量噪声误差远低于测距码,在静态相对定位中已实现10-6~10-8的精度,但整周未知数求解需进行长时间的静止观测,数据需事后处理,限制了该方法在动态定位中的应用。
然而快速逼近整周模糊度技术的出现使利用载波相位差分技术实时求解载体位置成为可能。
具有快速高精度定位功能的载波相位差分测量技术,简称RTK (real time Kinematic )技术。
载波相位差分定位技术是在基准站上安置一台GPS 接收机,对卫星进行连续观测,并通过无线电传输设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给用户站;用户站在接收卫星信号的同时通过无线接收设备接收基准站信息,根据相对定位原理实时处理数据并以cm 级精度给出用户站的三维坐标。
载波相位差分定位技术可分为修正法和求差法:前者将载波相位的修正量发送给用户站,对用户站的载波相位进行改正实现定位;后者将基准站的载波相位发送给用户,由用户站将观测值求差进行坐标解算。
星站间的相位差值由三部分组成()()ji j i j i j i t t N t N δϕ+-+=Φ00 (1)式中()0t N j i 为起始整周模糊度,()0t t N j i -为从起始时刻至观测时刻的整周变化值,ji δϕ为观测相位的小数部分。
则星站间距离为载波波长与星站相位差的乘积,即()()()j ij i j i j i t t N t N δϕλρ+-+=00~ (2)若在基准站利用已知坐标和卫星星历可求得星站间的真实距离ji ρ,星站间伪距观测值则可表示为()i i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-⋅+=δδδδδρρ~ (3)公式中i M δ为多路径效应,i V 为GPS 接收机噪声。
在基准站可求出伪距改正数()i i j i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-⋅=-=δδδδδρρδρ~ (4)用此改正数对用户站伪距观测值进行修正,有()()()()()i k i k j ij k j i j k i k j k j i j k V V M M T T I I t t c -+-+-+-+-⋅+=-δδδδδδδδρδρρ~ (5)当基准站和用户站之间的距离小于30km ,可认为j i j k I I δδ=,ji j k T T δδ=,则 ()()()()()()δρδδδδρδρρ∆+-+-+-=-+-+-⋅+=-222~kjkjkjik i k i k j k j i j k Z ZY YX XV V M M t t c (6)式中()()()i k i k i k V V M M t t c -+-+-⋅=∆δδδδδρ。
定位rtk原理今天咱们来唠唠定位RTK这个超酷的东西。
你可能在一些工程啊,测绘之类的场景里听到过它的大名。
RTK呢,全称是实时动态载波相位差分技术。
这名字听起来是不是有点绕口?没关系,咱把它拆开了看就没那么复杂啦。
先说说定位这事儿。
咱们平常导航的时候,手机也能给咱定位,但是那个精度和RTK比起来呀,就差远喽。
RTK的定位就像是一个超级精确的小侦探,它能准确地知道自己在地球上的位置。
这背后的原理呢,和卫星有很大的关系。
天上的卫星就像是挂在天上的灯塔,不停地向地球发送信号。
这些信号就包含了卫星自己的位置信息还有时间信息呢。
咱们的RTK设备就像一个超级灵敏的耳朵,在接收这些卫星信号。
那载波相位又是啥呢?你可以把它想象成是卫星信号的一种特殊的节奏。
就像音乐有节拍一样,卫星信号也有自己的“节拍”,这个节拍就是载波相位。
RTK设备接收到卫星信号的载波相位之后,就开始进行它的魔法啦。
差分技术就是RTK的另一个神奇之处。
你想啊,卫星信号在从太空传到地球的过程中,会受到好多东西的干扰,比如说大气层啊,周围的建筑物啊之类的。
这就会让信号有点偏差。
差分技术就像是一个纠错小能手。
它会在一个已知精确位置的基准站也接收卫星信号,这个基准站就像是定位的标准参照。
基准站发现卫星信号因为干扰产生的偏差之后呢,就会把这个偏差信息发送给流动站(也就是我们要进行精确定位的设备)。
流动站收到这个偏差信息之后,就可以把自己接收到的卫星信号进行修正啦,这样一来,定位的精度就超级高啦。
你知道RTK能精确到什么程度吗?在一些好的情况下,能精确到厘米级呢!这对于那些需要高精度定位的工作来说,简直就是神器。
比如说建大桥的时候,工程师们要知道桥墩的准确位置,差一点都不行,这时候RTK就闪亮登场啦。
还有那些测绘员,在绘制地图的时候,用RTK就能把地形地貌精确地测量出来。
而且呀,RTK在农业方面也开始大展身手了呢。
现在有那种智能农业设备,用RTK 定位,可以准确地知道每一块农田的位置,播种的时候能精确到每一行每一列,施肥、浇水也能做到精准投放,就像给每一株农作物都安排了一个专属的小管家。
G P S导航定位原理以及定位解算算法TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。
它的含义是利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。
它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。
GPS用户部分的核心是GPS接收机。
其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。
其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。
导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算;根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算,并将其从伪距中消除;根据上述结果进行接收机PVT(位置、速度、时间)的解算;对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。
本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分,基带信号处理部分可参看有关资料。
本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪,对伪距进行了计算,并对导航数据进行了解码工作。
1 地球坐标系简述要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系,地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。
因此,要描述GPS接收机的位置,需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。
地球坐标系有两种几何表达形式,即地球直角坐标系和地球大地坐标系。
地球直角坐标系的定义是:原点O与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向),Y轴在赤道平面里与XOZ 构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。
rtk 载波相位差分技术
RTK (Real-Time Kinematic) 载波相位差分技术是一种高精度的全球定位系统(GNSS) 定位技术。
它利用两个或多个接收机同时接收来自卫星的载波信号,并通过比较载波相位的差异来计算接收点的位置。
RTK技术的原理是在一个参考站和一个或多个移动站之间建立差分基线,利用参考站准确的测量数据和移动站的观测数据来计算载波相位的差异。
通过实时比较载波相位差异,可以达到毫米级的位置精度。
RTK技术的关键在于快速和准确地解算接收机的相位延迟,以及减小误差来源的影响。
为了实现高精度的定位,需要满足以下几个条件:
1. 高时间分辨率:接收机需要以非常高的时间分辨率进行载波相位测量,通常是以纳秒级别。
2. 差分定位:利用参考站的精确位置信息,将其相位延迟修正应用于移动站的观测数据,从而消除大部分的前处理误差。
3. 基线长短:基线长度对RTK定位精度有着直接的影响,较短的基线有助于减小误差。
4. 数据更新率:由于RTK技术需要实时解算载波相位差异,接收机需要以较高
的数据更新率进行观测和计算。
RTK载波相位差分技术已广泛应用于地理测量、导航、车辆自动驾驶和航空航天等领域,提供了高精度和实时的位置信息。
GPS差分定位是一种通过利用多个接收机接收同一卫星信号来提高定位精度的技术。
其基本原理是,通过在一定的区域范围内(根据不同的测量等级,基准站与移动站的距离有差异,一般情况下小于25km),在地面已知控制点上架设一个GPS基准站,GPS基准站实时的记录GPS定位信息,通过与地面已知控制点的实际坐标值做比对处理,以解算得到测区移动站的修正量,以此对移动站的测量值进行修正,得到更精准的测量值。
GPS差分定位主要分为位置差分、伪距差分和载波相位差分三种。
位置差分是最简单的差分方法,任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。
伪距差分是目前用途最广的一种技术。
载波相位差分则是利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量,获得了很高的精度。
差分GPS定位还需要考虑一些误差因素,如轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差。
这些因素会影响定位精度,因此需要通过差分技术来消除这些误差。
差分GPS定位技术可以消除基准站和用户站的共同误差,例如卫星轨道误差、SA影响、大气影响等,从而提高定位精度。
总的来说,GPS差分定位技术是一种通过多个接收机接收同一卫星信号,并利用差分技术消除误差,提高定位精度的技术。
在实际应用中,根据不同的测量等级和需求,可以选择不同的差分方法和参数设置,以达到最优的定位效果。
DGPS原理以及GPS系统的特点知识介绍DGPS原理目前GPS系统提供的定位精度是优于10米,而为得到更高的定位精度,我们通常采用差分GPS技术:将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。
根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,并由基准站实时将这一数据发送出去。
用户接收机在进行GPS观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。
差分GPS分为两大类:伪距差分和载波相位差分1.伪距差分原理这是应用最广的一种差分。
在基准站上,观测所有卫星,根据基准站已知坐标和各卫星的坐标,求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。
再与测得的伪距比较,得出伪距改正数,将其传输至用户接收机,提高定位精度。
这种差分,能得到米级定位精度,如沿海广泛使用的“信标差分”2.载波相位差分原理载波相位差分技术又称RTK(Real Time Kinematic)技术,是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。
即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标。
载波相位差分可使定位精度达到厘米级。
大量应用于动态需要高精度位置的领域。
GPS系统的特点GPS系统具有全天候、全方位、高精度、多用途以及方便快捷高效等特点。
1)全天候:指野外观测可不受时间的限制。
不论白天黑夜、刮风下雨、夏暖冬寒,均可获得满意的观测效果。
2)全方位:指野外作业不受空间的限制,只要能同时接收到四颗以上卫星的信号,即可进行定位。
不要求测站间互相通视,可在陆地、海上、水上、空中(航测)测量定位。
既可静态观测,也可动态观测。
3)高精度:单频GPS接收机静态测量(后处理)精度可达±5mm+2ppm·D。
双频GPS 接收机静态测量精度可达±5mm+1ppm·D。
实时动态测量(RTK)精度可达±20mm+2ppm·D。
4)多用途:不仅用于测量定位,还可用于导航以及测速和授时。
1.伪距差分目前应用最广的一种差分。
它是在基准站上,观测所有卫星,根据基准站的精确坐标和各卫星的坐标,求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。
再与测得的伪距比较,得出伪距改正数,将其传输至流动站接收机来改正测量的伪距,提高定位精度。
伪距差分和载波相位差分实现过程和重难点:基准站伪距公式:()i i i i i im m m m m mR r c t t dI dT ρ=+∆-∆+∆++ (1)imR 接收机到第I 颗卫星的伪距 imr 接收机到第I 颗卫星的真实距离 m t ∆接收机钟差i t ∆第I 颗卫星钟差imρ∆星历误差 imdI 电离层误差 imdT 大气层误差 知道卫星星历和基准站坐标可以求出卫星到基准站真实距离i m r 则伪距改正数可以表示为:i i i m m mdr r R =- 接收机伪距公式:()i i i i i i n n n n n n R r c t t dI dT ρ=+∆-∆+∆++(2)在接收机距离机站在200-300Km 的情况下,通过接收机伪距测量值加上伪距改正数:i im ndr R +可以消除电离层,大气层和星历误差。
2221/2()[()()()]i ii i i i m n n n m n n n dr R r c t t x x y y z z D +=+∆-∆=-+-+-+∆ 2222()()()()i i i i i m n n n n dr R D x x y y z z +-∆=-+-+- 其中i m R 可以由基站发送信息中得到。
在解出卫星星历后求出卫星坐标,在基站信息中可以得到基站天线坐标,则可以求出i m r ,则imdr 可以得到。
由4个方程即可以进行定位解算2、载波相位差分:测相伪距观测方程:载波相位差分又称RTK 技术,是实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法。
基准站将观测到的载波相位,发送给移动站,与移动站自身的载波相位观测值进行相位求差,再解算用户的位置,有单差、双差和三差三种模型。
载波相位差分名词解释概述在无线通信系统中,载波相位差分(Carrier Phase Shift)是指信号在传输过程中受到的相位变化。
相位差分是一种常见的信号调制方法,用于在调制信号上引入相位变化,以传输和解调数据。
载波相位差分的原理载波相位差分是通过改变信号的相位来传递信息。
在调制时,将高频载波信号与原始信号相乘,产生相位差分信号。
解调时,再次将接收到的信号与高频载波信号相乘,得到相位差分的解调信号。
载波相位差分的特点1.高容量传输:相比于其他调制方法,载波相位差分可以实现更高的传输速率,充分利用信号的相位信息。
2.抗干扰性强:在传输过程中,相位差分信号对环境中的干扰信号具有较好的抵抗能力,提高了信号的可靠性。
3.频谱利用率高:由于相位差分不改变信号的频率特性,可以有效利用频谱资源,提高信道的利用率。
载波相位差分的应用1. 数字通信系统载波相位差分广泛应用于数字通信系统中,如调制解调器、无线局域网(WLAN)和移动通信系统等。
通过对数字信号进行调制和解调,实现高速数据传输和可靠的通信。
2. 光通信系统在光通信系统中,载波相位差分也被广泛使用。
通过在光信号上引入相位差分,可以提高光纤通信的传输速率和容量。
3. 干扰抵抗通信载波相位差分可以提高通信系统对干扰的抗性。
在噪声或干扰环境中,采用载波相位差分可以有效提升信号的传输质量和可靠性。
载波相位差分的优缺点优点:1.高容量传输:载波相位差分可以实现高速数据传输和大容量通信。
2.抗干扰能力强:在干扰环境中,载波相位差分能够提高信号的可靠性和抗干扰能力。
3.频谱利用率高:通过有效利用频谱资源,载波相位差分可以提高信道的利用率。
缺点:1.相位同步要求高:在解调过程中,需要对接收到的信号进行相位同步,要求硬件实现较高的精度。
2.灵敏度较高:载波相位差分对信号强度和相位的变化较敏感,对传输环境的要求较高。
结论载波相位差分作为一种常见的调制方法,被广泛应用于数字通信和光通信系统中。
载波相位差分
1 简介
载波相位差分是一种坐标变换技术,可以将空间站拍摄的图像从
一个投影坐标系转换到另外一个坐标系,从而形成鱼眼效果照片或全
球影像地图。
载波相位差分是一种对捕获的光线的强度的改善,消除
了海平面水平和太阳或月亮的影响。
2 原理
载波相位差分处理把一张图片中不同时间和空间系统观测到的结
果进行比较,以改善海拔、水位变化和时间的变化对影像表现的影响。
采用双普利斯通道方法,两个波长的光谱分辨率(LPR),形成的叠加
图片进行对比,以比较海岸线和地表特征的变化。
来源于海拔、水位
变化和时间的不同的变化会影响影像表现,这种变化可以使影像的准
确性受到影响。
3 优点
载波相位差分得到的叠加图片具有更高的光谱分辨率,而且能够
反映物理空间、动态物理空间及陆地表层物质配置等适度改进的空间
特征。
优势是能够把图像从一种投影坐标系转换到另一种坐标系,并
在太阳,潮汐及时间的变化影响下,减少空间波动。
4 用途
在航空摄影业中,载波相位差分广泛应用于灾害监测、拓扑研究、从政行政管理,以及地学和地质调查等诸多技术领域;在数字地形地
理测量业,载波相位差分也是完全替代传统差分法以及模型匹配法,
成为一种有效的坐标转换技术。
5 结论
载波相位差分是一种有效的坐标和影像变换技术,它可以有效抵
消海拔、水位的变化以及太阳、潮汐或时间的变化对获取图像有效性
的影响,在众多技术领域中得到广泛应用。
RTK的工作原理和精度分析经常有一些客户会打电话给我询问一些有关RTK的精度问题,根据我的总结,这些客户对RTK的原理掌握不够深刻,对一些能反映RTK精度的指标也理解不透.在此我对RTK的原理及精度简要的阐述一下,希望能抛砖引玉,对大家有所帮助.RTK是实时动态测量,其工作原理可分为两部分阐述。
一、实时载波相位差分我们知道,在利用GPS进行定位时,会受到各种各样因素的影响(见上节中的GPS误差源),为了消除这些误差源,必须使用两台以上的GPS接收机同步工作.GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测,然后用后处理软件进行差分解算。
那么对于RTK测量来说,仍然是差分解算,只不过是实时的差分计算。
也就是说,两台接收机(一台基准站,一台流动站)都在观测卫星数据,同时,基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号(或载波相位差分改正信号)发射出去;那么,流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号;在这两信号的基础上,流动站上的固化软件就可以实现差分计算,从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。
在这一过程中,由于观测条件、信号源等的影响会有误差,即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm,高程2cm+1ppm.二、坐标转换空间相对位置关系不是我们要的最终值,因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。
GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系,所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。
这个工作有多种模型可以实现,我们的软件采用的是平面与高程分开转换,平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标,再用已知控制点计算二维相似变换的四参数,高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型,利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常,从而求出他们的高程。
坐标转换也会带来误差,该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。
RTK差分服务解算原理RTK(实时动态)差分服务是一种高效的实时定位技术,广泛应用于测量、导航等领域。
RTK差分服务基于实时载波相位差分和坐标转换技术,能够提供高精度、高效率的实时位置信息。
本文将详细介绍RTK差分服务解算原理,包括实时载波相位差分和坐标转换两个方面。
1. 实时载波相位差分实时载波相位差分是一种高效的定位技术,其基本原理是将基准站接收机和移动站接收机同时接收到的卫星信号进行比较,通过计算差分值得到移动站的位置信息。
在实时载波相位差分中,基准站接收机和移动站接收机同时接收到的卫星信号包括载波相位和伪距观测值。
通过对这些观测值进行差分处理,可以消除公共误差项,如卫星钟差、接收机钟差等,从而提高定位精度。
实时载波相位差分主要分为三个步骤:双差观测值求解、坐标转换和精度评估。
双差观测值求解是核心步骤,它通过对基准站和移动站接收到的卫星信号进行差分处理,得到双差观测值。
坐标转换则是将双差观测值转换为地面坐标系下的位置信息。
精度评估则是对解算出的位置信息进行评估,确定其精度水平。
2. 坐标转换坐标转换是将卫星定位结果转换为地面坐标系下的位置信息的关键步骤。
RTK差分服务中常用的坐标系包括WGS-84坐标系和地方独立坐标系。
坐标转换的过程通常包括两个步骤:首先是将卫星定位结果从卫星坐标系转换为地理坐标系(经度、纬度和高度),然后再将地理坐标系转换为地面坐标系(x、y和z)。
在RTK差分服务中,坐标转换主要依赖于卫星导航系统提供的转换参数,如七参数或者八参数等。
通过将转换参数应用到卫星定位结果中,可以得出高精度的地面位置信息。
3. 差分算法RTK差分服务的核心算法是差分算法,其基本原理是利用基准站接收机和移动站接收机接收到相同卫星信号的差异来消除公共误差项,从而提高定位精度。
差分算法可以分为位置差分、伪距差分和载波相位差分三种类型。
其中,位置差分是通过比较基准站和移动站接收到的卫星信号的位置信息来消除公共误差项;伪距差分是通过比较基准站和移动站接收到的卫星信号的伪距观测值来消除公共误差项;载波相位差分则是通过比较基准站和移动站接收到的卫星信号的载波相位观测值来消除公共误差项。
载波相位差分原理
由于自身结构及测量中随机噪声误差的限制测距码差分GPS 仅可满足m 级动态定位需要;载波相位测量噪声误差远低于测距码,在静态相对定位中已实现10-6~10-8的精度,但整周未知数求解需进行长时间的静止观测,数据需事后处理,限制了该方法在动态定位中的应用。
然而快速逼近整周模糊度技术的出现使利用载波相位差分技术实时求解载体位置成为可能。
具有快速高精度定位功能的载波相位差分测量技术,简称RTK (real time Kinematic )技术。
载波相位差分定位技术是在基准站上安置一台GPS 接收机,对卫星进行连续观测,并通过无线电传输设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给用户站;用户站在接收卫星信号的同时通过无线接收设备接收基准站信息,根据相对定位原理实时处理数据并以cm 级精度给出用户站的三维坐标。
载波相位差分定位技术可分为修正法和求差法:前者将载波相位的修正量发送给用户站,对用户站的载波相位进行改正实现定位;后者将基准站的载波相位发送给用户,由用户站将观测值求差进行坐标解算。
星站间的相位差值由三部分组成
()()j
i j i j i j i t t N t N δϕ+-+=Φ00 (1)
式中
()
0t N j i 为起始整周模糊度,
()
0t t N j i -为从起始时刻至观测时刻的整周变化值,
j
i δϕ为观测相位的小数部分。
则星站间距离为载波波长与星站相位差的乘积,即
()()()j i
j i j i j i t t N t N δϕλρ+-+=00~ (2)
若在基准站利用已知坐标和卫星星历可求得星站间的真实距离j
i ρ,星站间伪距观测值
则可表示为
()i i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-⋅+=δδδδδρρ~ (3)
公式中
i M δ为多路径效应,i V 为GPS 接收机噪声。
在基准站可求出伪距改正数
()i i j i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-⋅=-=δδδδδρρδρ~ (4)
用此改正数对用户站伪距观测值进行修正,有
()()()
()()i k i k j i
j k j i j k i k j k j i j k V V M M T T I I t t c -+-+-+-+-⋅+=-δδδδδδδδρδρρ~ (5)
当基准站和用户站之间的距离小于30km ,可认为j i j k I I δδ=,j
i j k T T δδ=,则 ()()()()()()
δρδδδδρδρρ∆+-+-+-=
-+-+-⋅+=-2
2
2
~k
j
k
j
k
j
i
k i k i k j k j i j k Z Z
Y Y
X X
V V M M t t c (6)
式中
()()()
i k i k i k V V M M t t c -+-+-⋅=∆δδδδδρ。
将载波相位伪距观测值(2)代入上式,则可得
()()()()()()(
)
()()()
δρ
δϕδϕλλλρρρρδρρ∆+-+-+-=
-+---+-+=+-=-2
2
2
000~~~k
j
k
j
k
j
j i j k j i j k j i j k j i j i j i j k j i j k Z Z
Y Y
X X
t t N t t N t N t N
(7)
上式中令)()()(000t N t N t N j
i j
k j
-=为起始整周数之差,
在观测过程中若卫星跟踪不
失锁,
)
(0t N j 即为常数,令载波相位测量差值
()()()(
)j
i j k j i j k t t N t t N δϕδϕλλϕ-+---=∆00
(7)式可表示为
()()()()
δρ
ϕλρ∆+-+-+-=
∆++2
2
2
0k
j
k
j
k
j
j j i Z Z
Y Y
X X
t N
或
()()()
()δρ
λϕρ∆+--+-+-=
∆+02
2
2
t N Z Z
Y Y
X X
j k
j
k
j
k
j
j i (8)
公式中的未知数
()
0t N j 、Xk 、Yk 、Zk 及ϕ∆中除ϕ∆外,其余均为常数。
但两接收机
钟差之差、噪声之差及两站间多路径效应之差在相邻历元间的变化量均小于cm 级动态定位允许的误差,在求解过程中也可将ϕ∆视作常数。
因此,起始整周未知数若能确定,在基准站和用户站同时观测相同的4颗卫星,就可实现对用户站的定位。
可见起始整周未知数的快速求解是载波相位差分动态定位的关键。
由于每增加一个观测卫星,将相应增加一个整周未知数,因而只能靠延长观测时间,增加观测历元数求解起始整周未知数。