網(wǎng)絡RTK和網(wǎng)絡RTD系統(tǒng)簡介

1、,網(wǎng)絡rtk和網(wǎng)絡rtd系統(tǒng),指導教師：竇世卿,目錄,網(wǎng)絡 rtk,網(wǎng)絡 rtd,常規(guī)rtk/rtd,網(wǎng)絡rtk與網(wǎng)絡rtd的區(qū)別,網(wǎng)絡 rtk/rtd 的發(fā)展趨勢,應用領域,常規(guī)rtk/rtd技術,rtk與rtd的主要區(qū)別在于,rtk：載波相位（l1、l2）差分技術 rtd：碼（c/a碼、p碼）差分技術,解算精度的差異,rtd的精度只能 達到亞米級,而rtk采用雙頻可以達到厘米級.,網(wǎng)絡 rtk,網(wǎng)絡 rtk是基于 cors（利用多基站網(wǎng)絡rtk技術建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)） 基礎上的實時差分定位技術。在某一區(qū)域內建立若干個 gnss 基準站，對該地區(qū)構成網(wǎng)狀覆蓋，聯(lián)合若干基準站數(shù)

2、據(jù)解算或消除電離層、對流層等影響，發(fā)播 gnss 改正信息，對該地區(qū)內的 gnss 用戶進行實時載波相位/偽距差分改正的定位方式，稱為 gnss 網(wǎng)絡 rtk。,網(wǎng)絡rtk的關鍵技術：,1.利用多個參考站觀測數(shù)據(jù)對電離層、對流層、觀測誤差的誤 差模型進行優(yōu)化。,2.多個參考站已知坐標和觀測數(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)），然后進一步確定誤差模型的精細結構。,3.利用上述誤差模型和整周模糊度尋找確定流動站的誤差修正的算法。,4.利用修正后的流動站觀測值和參考站坐標固定流動站整周模糊度。 5.快速、實時性解算技術，結果精度和可靠性的

3、檢驗。,控制中心,是整個系統(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(gsm,cdma,gprs)與移動用戶通訊。由計算機實時系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的運行,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),分布在整個網(wǎng)絡中,一個vrs網(wǎng)絡可包括無數(shù)個站,但最少要3個站,站與站之間的距離可達70km(傳統(tǒng)高精度gps網(wǎng)絡,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)實時的傳送到控制中心。,用戶部分,用戶部分就是用戶的接收機,加上無線通訊的調

4、制解調器。根據(jù)自己的不同需求,放置在不同的載體上,如:汽車,飛機,農業(yè)機器,挖掘機等等。 當然測量用戶也可以把它背在肩上。接收機通過無線網(wǎng)絡將自己初始位置發(fā)給控制中心,并接收中心的差分信號,生成厘米級的位置信息。,工作原理和流程,（1）各個參考站通過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）控制中心實時在線解算網(wǎng)內各基線的載波相位整周模糊度值和建立誤差模型；,（3）流動站將單點定位/或dgps 確定的位置坐標（nmea 格式），通過無線移動數(shù)據(jù)鏈路（如gsm/gprs、cdma）傳送給數(shù)據(jù)控制中心，控制中心在流動站附近位置創(chuàng)建一個虛擬參考站，通過內插得到虛擬參考

5、站各誤差源影響的改正值，并以rtcm格式通過ntrip協(xié)議發(fā)給流動站用戶；,（4）流動站與虛擬參考站構成短基線。流動站接收控制中心發(fā)送的虛擬參考站差分改正信息或者虛擬觀測值，進行差分解算得到用戶厘米級的定位成果。,vrs(virtual reference stations)技術，全稱虛擬參考站技術（下文簡稱“vrs”）技術是目前全球普及范圍最廣的網(wǎng)絡rtk差分解算技術。 其工作基本原理見圖所示：,網(wǎng)絡 rtd,網(wǎng)絡rtd（real time dgps ），即 實時差分gps，是cors系統(tǒng)提供的 除網(wǎng)絡rtk外的另一項主要功能，網(wǎng) 絡rtd于網(wǎng)絡rtk有較大區(qū)別。,網(wǎng)絡rtk與網(wǎng)絡rtd的區(qū)

6、別,(1)定位精度為亞米級精度；,(2)流動站設備小，不需要雙頻gps接收天線,一般采用手持gps接收機可以實現(xiàn)，但是網(wǎng)絡rtk設備也有rtd功能；,(3)定位速度快，基本不需要等待，可以進行連續(xù)動態(tài)測量。,網(wǎng)絡rtd與網(wǎng)絡rtk作用和側重點不同，rtd一般情況下不用于精密測量工作，主要用于地理信息調查、更新工作以及與地理方位相關但是精度要求不高的工作，如環(huán)境調查、海岸線與海洋測量、地質勘察等。 采用rtd的工作手簿最大的優(yōu)點是可以實現(xiàn)內外業(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)了具有多個基準站聯(lián)合改正的區(qū)域rtd服務，在該范圍

7、內，用戶可以根據(jù)多個基準站所提供的改正信息經(jīng)平差計算后實時求出自己的改正數(shù)。 多基站rtd的數(shù)學模型算法主要有加權平均法、偏導數(shù)法和最小方差法，由于數(shù)學模型比較復雜，這里不再進行討論。 多站rtd技術有多個參考站而且顧及了位置對差分信息改正數(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。當一個基準站出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)仍能維持運行。同時用戶通過對來自不同基準站的改正信息進行相互比較，通?？梢宰R別并剔除誤碼等參考站錯誤信息。,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)

8、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 流動站,rtd流動站一般采用帶通訊功能的gps手簿或可以接收電臺廣播的dgps接收機。前者可以接收多基站差分信息實現(xiàn)區(qū)域多基站rtd，而后者一般只能接收單站廣播信息。 rtd流動站除定位功能外一般都還有信息記錄功能或和其他設備連接進行數(shù)據(jù)傳輸記錄等功能。,網(wǎng)絡rtk/rtd的優(yōu)勢,可靠性,應用范圍廣,覆蓋范圍,精度高,費用大幅降低,網(wǎng)絡rtk/rtd的優(yōu)勢,可靠性,應用范圍廣,精度高,費用大幅降低,這里只針對“覆蓋范圍”做詳細說明：,網(wǎng)絡可以有多個站,但最少需要3個。 簡單的計算一下:按邊長70km計算,一個三角形可覆蓋面積

9、為2100多km2。 再舉個簡單的例子：北京市區(qū)面積900多km2,那么一個三角形(3個站)就可以控制整個北京市區(qū)。北京全市面積1.68萬km,10個站就可以完全控制北京全市。 很簡單的數(shù)學問題,但我們得出的結論是驚人的,與傳統(tǒng)的gps網(wǎng)絡相比,vrs節(jié)約成本近70%。 實際上,vrs系統(tǒng)可提供2種不同精度的差分信號,分別為厘米級和亞米級。我們所論述的是12cm的高精度,而若是用低精度,這個距離(70km)可以拓展到幾百公里。,應用領域,農業(yè)：現(xiàn)在農業(yè)生產(chǎn)走向大農業(yè)和機械化道路，大量采用飛機播種、除草、施肥等工作。飛機作業(yè)是昂貴的，合理地布設航線和準確地引導飛機，將大大節(jié)省飛機作業(yè)的費用,工程控制：gps 靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結果，如內業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應用網(wǎng)絡 rtk技術將無論是在作業(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，可直接利用標準 gps 服務進行。目前這一方法的精度僅能達到 5一 10。如果要求測定精度仍達到 1，則必須采用差分 gps 定位技術。,就目前而言，網(wǎng)絡 rtk /rtd已經(jīng)應用到了許許多多的領域，