網(wǎng)絡(luò)RTK和網(wǎng)絡(luò)RTD系統(tǒng)簡介

,網(wǎng)絡(luò)RTK和網(wǎng)絡(luò)RTD系統(tǒng),主講：賁立超指導(dǎo)教師：竇世卿,目錄,網(wǎng)絡(luò)RTK,網(wǎng)絡(luò)RTD,常規(guī)RTK/RTD,網(wǎng)絡(luò)RTK與網(wǎng)絡(luò)RTD的區(qū)別,網(wǎng)絡(luò)RTK/RTD的發(fā)展趨勢,應(yīng)用領(lǐng)域,常規(guī)RTK/RTD技術(shù),常規(guī)RTK/RTD技術(shù),RTD一常規(guī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量中，最先在碼相位測量上引入差分技術(shù)，所以把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)碼相位差分測量稱作常規(guī)差分GPS測量一RTD（RealTwieDtherential)，RTD的精度在l10m內(nèi)是比較穩(wěn)定的。,RTK一實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS測量是指在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通過跟蹤處理接收衛(wèi)星信號(hào)的載波相位，從而獲得比RTD常規(guī)差分GPS測量高得多的定位精度。為了和常規(guī)的碼相位差分GPS相區(qū)別，稱實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS為RTK，也有稱作RTKOTF（RealTwieKinematlyonTheFly）,精度一般在厘米級(jí)。,RTK與RTD的主要區(qū)別在于,RTK：載波相位（L1、L2）差分技術(shù)RTD：碼（C/A碼、P碼）差分技術(shù),解算精度的差異,RTD的精度只能達(dá)到亞米級(jí),而RTK采用雙頻可以達(dá)到厘米級(jí).,網(wǎng)絡(luò)RTK,網(wǎng)絡(luò)RTK是基于CORS（利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)差分定位技術(shù)。在某一區(qū)域內(nèi)建立若干個(gè)GNSS基準(zhǔn)站，對(duì)該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，聯(lián)合若干基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)解算或消除電離層、對(duì)流層等影響，發(fā)播GNSS改正信息，對(duì)該地區(qū)內(nèi)的GNSS用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)載波相位/偽距差分改正的定位方式，稱為GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK。,網(wǎng)絡(luò)RTK的關(guān)鍵技術(shù)：,1.利用多個(gè)參考站觀測數(shù)據(jù)對(duì)電離層、對(duì)流層、觀測誤差的誤差模型進(jìn)行優(yōu)化。,2.多個(gè)參考站已知坐標(biāo)和觀測數(shù)據(jù)快速確定某類整周模糊度值（載波在空間傳輸?shù)恼芷跀?shù)，無法通過觀測獲得的未知數(shù)，又稱整周未知數(shù)），然后進(jìn)一步確定誤差模型的精細(xì)結(jié)構(gòu)。,3.利用上述誤差模型和整周模糊度尋找確定流動(dòng)站的誤差修正的算法。,4.利用修正后的流動(dòng)站觀測值和參考站坐標(biāo)固定流動(dòng)站整周模糊度。5.快速、實(shí)時(shí)性解算技術(shù)，結(jié)果精度和可靠性的檢驗(yàn)。,系統(tǒng)的組成,網(wǎng)絡(luò)RTK,控制中心,固定站,用戶部分,控制中心,是整個(gè)系統(tǒng)的核心。即是通訊控制中心,也是數(shù)據(jù)處理中心。它通過通訊線(光纜,ISDN,電話線)與所有的固定參考站通訊;通過無線網(wǎng)絡(luò)(GSM,CDMA,GPRS)與移動(dòng)用戶通訊。由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,所以控制中心的軟件GPS-NET即是數(shù)據(jù)處理軟件,也是系統(tǒng)管理軟件。,固定站,固定參考站是固定的GPS接收系統(tǒng),分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)VRS網(wǎng)絡(luò)可包括無數(shù)個(gè)站,但最少要3個(gè)站,站與站之間的距離可達(dá)70km(傳統(tǒng)高精度GPS網(wǎng)絡(luò),站間距離不過1020km)。固定站與控制中心之間有通訊線相連,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到控制中心。,用戶部分,用戶部分就是用戶的接收機(jī),加上無線通訊的調(diào)制解調(diào)器。根據(jù)自己的不同需求,放置在不同的載體上,如:汽車,飛機(jī),農(nóng)業(yè)機(jī)器,挖掘機(jī)等等。當(dāng)然測量用戶也可以把它背在肩上。接收機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)將自己初始位置發(fā)給控制中心,并接收中心的差分信號(hào),生成厘米級(jí)的位置信息。,工作原理和流程,（1）各個(gè)參考站通過Internet連續(xù)不斷地向數(shù)據(jù)控制中心傳輸GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)；,（2）控制中心實(shí)時(shí)在線解算網(wǎng)內(nèi)各基線的載波相位整周模糊度值和建立誤差模型；,（3）流動(dòng)站將單點(diǎn)定位/或DGPS確定的位置坐標(biāo)（NMEA格式），通過無線移動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路（如GSM/GPRS、CDMA）傳送給數(shù)據(jù)控制中心，控制中心在流動(dòng)站附近位置創(chuàng)建一個(gè)虛擬參考站，通過內(nèi)插得到虛擬參考站各誤差源影響的改正值，并以RTCM格式通過NTRIP協(xié)議發(fā)給流動(dòng)站用戶；,（4）流動(dòng)站與虛擬參考站構(gòu)成短基線。流動(dòng)站接收控制中心發(fā)送的虛擬參考站差分改正信息或者虛擬觀測值，進(jìn)行差分解算得到用戶厘米級(jí)的定位成果。,VRS(VirtualReferenceStations)技術(shù)，全稱虛擬參考站技術(shù)（下文簡稱“VRS”）技術(shù)是目前全球普及范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)RTK差分解算技術(shù)。其工作基本原理見圖所示：,網(wǎng)絡(luò)RTD,網(wǎng)絡(luò)RTD（RealTimeDGPS），即實(shí)時(shí)差分GPS，是CORS系統(tǒng)提供的除網(wǎng)絡(luò)RTK外的另一項(xiàng)主要功能，網(wǎng)絡(luò)RTD于網(wǎng)絡(luò)RTK有較大區(qū)別。,網(wǎng)絡(luò)RTK與網(wǎng)絡(luò)RTD的區(qū)別,(1)定位精度為亞米級(jí)精度；,(2)流動(dòng)站設(shè)備小，不需要雙頻GPS接收天線,一般采用手持GPS接收機(jī)可以實(shí)現(xiàn)，但是網(wǎng)絡(luò)RTK設(shè)備也有RTD功能；,(3)定位速度快，基本不需要等待，可以進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)測量。,網(wǎng)絡(luò)RTD與網(wǎng)絡(luò)RTK作用和側(cè)重點(diǎn)不同，RTD一般情況下不用于精密測量工作，主要用于地理信息調(diào)查、更新工作以及與地理方位相關(guān)但是精度要求不高的工作，如環(huán)境調(diào)查、海岸線與海洋測量、地質(zhì)勘察等。采用RTD的工作手簿最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。,多站區(qū)域RTD系統(tǒng),由于單站偽距差分精度隨基準(zhǔn)站到用戶距離增大而降低，因此CORS出現(xiàn)后，出現(xiàn)了具有多個(gè)基準(zhǔn)站聯(lián)合改正的區(qū)域RTD服務(wù)，在該范圍內(nèi)，用戶可以根據(jù)多個(gè)基準(zhǔn)站所提供的改正信息經(jīng)平差計(jì)算后實(shí)時(shí)求出自己的改正數(shù)。多基站RTD的數(shù)學(xué)模型算法主要有加權(quán)平均法、偏導(dǎo)數(shù)法和最小方差法，由于數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，這里不再進(jìn)行討論。多站RTD技術(shù)有多個(gè)參考站而且顧及了位置對(duì)差分信息改正數(shù)的影響，因此系統(tǒng)可靠性和定位精度都有了很大的提高。當(dāng)一個(gè)基準(zhǔn)站出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能維持運(yùn)行。同時(shí)用戶通過對(duì)來自不同基準(zhǔn)站的改正信息進(jìn)行相互比較，通?？梢宰R(shí)別并剔除誤碼等參考站錯(cuò)誤信息。,目前全國最大的RTD系統(tǒng)是中國海監(jiān)局建立的RBN-DGPS海事差分系統(tǒng)。該系統(tǒng)由分布在中國沿海的20個(gè)永久性差分站組成，基本覆蓋沿海地區(qū)。但是該系統(tǒng)是以廣播的方式播發(fā)差分信息，且只能以單站的方式為用戶提供解算后的偽距差分信息。,RTD流動(dòng)站,RTD流動(dòng)站一般采用帶通訊功能的GPS手簿或可以接收電臺(tái)廣播的DGPS接收機(jī)。前者可以接收多基站差分信息實(shí)現(xiàn)區(qū)域多基站RTD，而后者一般只能接收單站廣播信息。RTD流動(dòng)站除定位功能外一般都還有信息記錄功能或和其他設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸記錄等功能。,網(wǎng)絡(luò)RTK/RTD的優(yōu)勢,可靠性,應(yīng)用范圍廣,覆蓋范圍,精度高,費(fèi)用大幅降低,網(wǎng)絡(luò)RTK/RTD的優(yōu)勢,可靠性,應(yīng)用范圍廣,精度高,費(fèi)用大幅降低,這里只針對(duì)“覆蓋范圍”做詳細(xì)說明：,網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)站,但最少需要3個(gè)。簡單的計(jì)算一下:按邊長70km計(jì)算,一個(gè)三角形可覆蓋面積為2100多km2。再舉個(gè)簡單的例子：北京市區(qū)面積900多km2,那么一個(gè)三角形(3個(gè)站)就可以控制整個(gè)北京市區(qū)。北京全市面積1.68萬km,10個(gè)站就可以完全控制北京全市。很簡單的數(shù)學(xué)問題,但我們得出的結(jié)論是驚人的,與傳統(tǒng)的GPS網(wǎng)絡(luò)相比,VRS節(jié)約成本近70%。實(shí)際上,VRS系統(tǒng)可提供2種不同精度的差分信號(hào),分別為厘米級(jí)和亞米級(jí)。我們所論述的是12cm的高精度,而若是用低精度,這個(gè)距離(70km)可以拓展到幾百公里。,應(yīng)用領(lǐng)域,農(nóng)業(yè)：現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向大農(nóng)業(yè)和機(jī)械化道路，大量采用飛機(jī)播種、除草、施肥等工作。飛機(jī)作業(yè)是昂貴的，合理地布設(shè)航線和準(zhǔn)確地引導(dǎo)飛機(jī)，將大大節(jié)省飛機(jī)作業(yè)的費(fèi)用,工程控制：GPS靜態(tài)測量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。,航速測量：如果要求測定精度不高，可直接利用標(biāo)準(zhǔn)GPS服務(wù)進(jìn)行。目前這一方法的精度僅能達(dá)到5一10。如果要求測定精度仍達(dá)到1，則必須采用差分GPS定位技術(shù)。,就目前而言，網(wǎng)絡(luò)RTK/RTD已經(jīng)應(yīng)用到了許許多多的領(lǐng)域，比如，農(nóng)業(yè).軍事.畜牧業(yè).環(huán)境治理等等