GPS定位及RTK原理

1、GPS定位全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System） 是美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研 制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能， 能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。它由空間部分（GPS衛(wèi)星星座）、 地面控制部分（地面監(jiān)控系統(tǒng)）、用戶設(shè)備部分（GPS信號(hào)接收機(jī)）三個(gè)部分組 成。在GPS觀測(cè)中，我們測(cè)出衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，禾U用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置（X，Y，Z）三 個(gè)未知數(shù)?？紤]到衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差， 實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因此，需要引入第四顆衛(wèi)星，形成四

2、個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而可 以確定某一觀測(cè)點(diǎn)的空間位置，精確算出該點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程?？臻g中的兩個(gè)球面和童丁一牛圓這個(gè)圓與第二個(gè)球而柑交丁曲個(gè)點(diǎn).其中忖丁地球我面上的點(diǎn)即是待求戍單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對(duì)測(cè)地定位是 GPS應(yīng)用的兩個(gè)方面；對(duì)常規(guī)測(cè)量而言相對(duì) 測(cè)地定位是主要的應(yīng)用方式。相對(duì)測(cè)地定位是利用L1和L2載波相位觀測(cè)值實(shí)現(xiàn) 高精度測(cè)量，其原理是采用載波相位測(cè)量局域差分法：在接收機(jī)之間求一次差， 在接收機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)歷元之間求二次差，通過(guò)兩次差分計(jì)算解算出待定基線的長(zhǎng) 度；求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)算法模型，設(shè)計(jì)了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及 RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測(cè)、國(guó)家大地測(cè)量

3、、大壩變 形觀測(cè)等高精度測(cè)量；快速靜態(tài)測(cè)量以其高效的作業(yè)效率與厘米級(jí)精度廣泛應(yīng)用 于一般的工程測(cè)量；而RTK測(cè)量以其快速實(shí)時(shí)，厘米級(jí)精度等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集（如碎部測(cè)量）與工程放樣中。RTK技術(shù)代表著GPS相對(duì)測(cè)地定位應(yīng)用的主 流。RTK的原理RTK是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPSM量，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè) 站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的厘米級(jí)精度的三維定位結(jié)果。 RTK測(cè)量系統(tǒng)通常由三部分 組成，即GPS言號(hào)接收部分（GPS8收機(jī)及天線）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸部分（數(shù)據(jù)鏈， 俗稱電臺(tái)）和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理部分（GPS空制器及其隨機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件）。RTKW量是根據(jù)GPS勺相對(duì)定位理論，將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置

4、在已知點(diǎn)上（基準(zhǔn) 站），另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)放在待測(cè)點(diǎn)上 （移動(dòng)站），同步采集相同衛(wèi)星的信號(hào)。 基準(zhǔn)站在接收GPS言號(hào)并進(jìn)行載波相位測(cè)量的同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值、衛(wèi) 星跟蹤狀態(tài)和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給移動(dòng)站； 移動(dòng)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn) 站的數(shù)據(jù)，然后利用GPS空制器內(nèi)置的隨機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件與本機(jī)采集的 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理， 實(shí)時(shí)給出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、高程及實(shí)測(cè)精 度，并將實(shí)測(cè)精度與預(yù)設(shè)精度指標(biāo)進(jìn)行比較， 一旦實(shí)測(cè)精度符合要求，手簿將提 示測(cè)量人員記錄該點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其精度。 作業(yè)時(shí)，移動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也 可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在已知點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)， 也可在動(dòng)態(tài)條 件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定 后,即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤 和必要的幾何圖形，則移動(dòng)站可隨時(shí)給出待測(cè)點(diǎn)的厘米級(jí)的三維坐標(biāo)。/scnd