RTK技術原理及應用

1、網(wǎng)絡網(wǎng)絡RTK技術及應用技術及應用1.1 GPS系統(tǒng)由三個獨立的部分組成系統(tǒng)由三個獨立的部分組成空間部分空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星（白色）。它們在高度20 200km的近圓形軌道上運行，分布在六個軌道面上，軌道傾角55，兩個軌道面之間在經(jīng)度上相隔60，每個軌道面上布放四顆衛(wèi)星。衛(wèi)星在空間的這種配置，保障了在地球上任意地點，任意時刻，至少同時可見到四顆衛(wèi)星。國家測繪局絕對定位絕對定位1.2 GNSS定位的基本原理定位的基本原理(2)1.3 GPS衛(wèi)星信號的組成和觀測值類型衛(wèi)星信號的組成和觀測值類型(1)定位技術 -X精密單點定位概念及原理精密單點定位概念及原理 利用預報的利用預報的G

2、PS衛(wèi)星的精密星歷或事后的精密星歷衛(wèi)星的精密星歷或事后的精密星歷作作為已知坐標起算數(shù)據(jù)；同時利用某種方式得到的精密衛(wèi)星為已知坐標起算數(shù)據(jù)；同時利用某種方式得到的精密衛(wèi)星鐘差來替代用戶鐘差來替代用戶GPS定位觀測值方程中的定位觀測值方程中的衛(wèi)星鐘差參數(shù)衛(wèi)星鐘差參數(shù)；用戶利用用戶利用單臺單臺GPS雙頻雙碼接收機雙頻雙碼接收機的觀測數(shù)據(jù)在在數(shù)千萬的觀測數(shù)據(jù)在在數(shù)千萬平方公里乃至全球范圍內(nèi)的任意位置都可以分米級的精度平方公里乃至全球范圍內(nèi)的任意位置都可以分米級的精度進行實時動態(tài)定位或以進行實時動態(tài)定位或以厘米厘米級的精度進行較快速的靜態(tài)定級的精度進行較快速的靜態(tài)定位，這一導航定位方法稱為精密單點定位（

3、位，這一導航定位方法稱為精密單點定位（Precise Point Positioning），簡稱為（），簡稱為（PPP）。）。 精密單點定位優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：處理非差偽距和相位觀測值處理非差偽距和相位觀測值估計位置、接收機鐘差、對流層延遲歷元估計位置、接收機鐘差、對流層延遲歷元支持靜態(tài)和動態(tài)定位支持靜態(tài)和動態(tài)定位支持全球定位支持全球定位與坐標框架直接聯(lián)系與坐標框架直接聯(lián)系無需基準站支持即可實現(xiàn)厘米級到分米級定位無需基準站支持即可實現(xiàn)厘米級到分米級定位提高效益，降低成本提高效益，降低成本挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)衛(wèi)星星歷和鐘差的可用性問題衛(wèi)星星歷和鐘差的可用性問題相位模糊度收斂問題相位模糊度收斂問題誤差處理問題誤

4、差處理問題n 衛(wèi)星軌道誤差n 衛(wèi)星鐘差n 相對論效應n 電離層延遲n 對流層延遲n 多路徑效應 原理：利用模型計算出誤差影響的大小，直接對觀測值進行修正 適用情況：對誤差的特性、機制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗公式 所針對的誤差源 相對論效應 電離層延遲 對流層延遲 衛(wèi)星鐘差 限制：有些誤差難以模型化改正后的觀測值=原始觀測值+模型改正 如電離層延遲 對流層延遲 衛(wèi)星軌道誤差 限制：空間相關性將隨測站間距離的增加而減弱 RTK（Real Time Kinematics）：利用載波相位進行實時定位。n RTK算法本質上是載波相位相對處理：單差，雙差。n RTK技術的關鍵是動態(tài)雙差整周

5、模糊度搜索和定位可靠性。FARA技術LAMDA技術雙頻P碼技術OTF 技術要求：雙頻，具有RTK差分基準站數(shù)據(jù)輸出功能，帶有可抑制多路徑效應的天線。觀測值：P1，P2，L1，L2采樣率：根據(jù)實際要求，一般要求1S或以上。輸出：RTCM SC104標準格式或CMR plus。結構：GPS接收機、天線、數(shù)據(jù)發(fā)播設備n 與衛(wèi)星有關與衛(wèi)星有關n 與傳播路徑有關與傳播路徑有關n 與接收機有關與接收機有關n 與觀測環(huán)境有關與觀測環(huán)境有關常規(guī)常規(guī)RTK存在的問題存在的問題 精度指標：各種儀器給出的RTK精度實際上是固定整周后的定位精度（內(nèi)符合），不是與已知結果的比較（外符合）。 整周固定：某些情況下固定的整

6、周數(shù)是錯誤的，內(nèi)符合很好，但外符合很差。 可靠性指標：某些儀器給出了95%、99%或者99。999%的精度指標，實際是可靠性指標，即達到正常精度的概率。n 網(wǎng)絡RTK技術 在某一區(qū)域內(nèi)建立多個(一般為 3個或 3個以上)的GNSS基準站, 對該地區(qū)構成網(wǎng)狀覆蓋,并以這些基準站中的一個或多個為基準, 計算和發(fā)播GNSS改正信息, 對該地區(qū)內(nèi)的GNSS用戶進行實時改正的定位方式, 稱為GNSS網(wǎng)絡RTK。 網(wǎng)絡RTK技術包括了利用連續(xù)運行GNSS參考站網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡通訊、無線通訊、GNSS高精度定位技術等，為覆蓋范圍內(nèi)的流動站用戶實時提供高精度的GNSS定位結果的一系列技術。n 網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)

7、利用網(wǎng)絡RTK技術建立起來的實時GNSS連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務網(wǎng)絡。 硬件，軟件，服務綜合網(wǎng)絡網(wǎng)絡RTK, PPP和和CORS連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)-CORS5.2 網(wǎng)絡網(wǎng)絡RTK技術的基本思想技術的基本思想C(XC,YC)A(XA,YA)B(XB,YB)u(Xu,Yu)SatelliteCGPS stationCGPS stationSatelliteCGPS stationSatelliteReal Time Corrections CGPS stationServerCentralPost Processing Data Available(cm accuracy

8、)網(wǎng)絡網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)系統(tǒng)流動站通訊作業(yè)流動站通訊作業(yè)模式模式與接收機測站有關的誤差與衛(wèi)星有關的誤差n衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星軌道誤差與信號傳播有關的誤差n對流層延遲對流層延遲n電離層延遲電離層延遲多路徑誤差與多路徑效應多路徑誤差與多路徑效應應對多路徑誤差的方法應對多路徑誤差的方法易發(fā)生多路徑的環(huán)境易發(fā)生多路徑的環(huán)境應對多路徑誤差的方法應對多路徑誤差的方法抗多路徑效應的天線抗多路徑效應的天線5.8 網(wǎng)絡網(wǎng)絡RTK目前主要技術和方法目前主要技術和方法虛擬參考站虛擬參考站(VRS)nHerbert Landau等2001提出（Trimble）n基本思想：虛擬參考站觀測值n作業(yè)模式：雙向數(shù)據(jù)通訊主輔站技術（主

9、輔站技術（MAX) n徠卡公司基于“主輔站概念”提出n基本思想：主輔站誤差改正數(shù)n作業(yè)模式：雙向數(shù)據(jù)通訊，單向數(shù)據(jù)通訊區(qū)域改正參數(shù)法區(qū)域改正參數(shù)法(FKP)n德國的Geo+ GmbH最早提出n基本思想：區(qū)域誤差改正參數(shù)n作業(yè)模式：單向數(shù)據(jù)通訊綜合誤差內(nèi)插法（綜合誤差內(nèi)插法（CBI）n武漢大學衛(wèi)星導航定位技術研究中心n基本思想：綜合誤差n作業(yè)模式：雙向數(shù)據(jù)通訊，單向數(shù)據(jù)通訊虛擬參考站法虛擬參考站法(VRS)(VRS)Herbert Landau等2001提出（Trimble） 基本思想n 利用參考站網(wǎng)數(shù)據(jù)建立起各種誤差模型n 流動站先發(fā)送概略坐標給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心生成虛擬參考站觀測值，并回傳給流動站n 流動站利用虛擬參考站數(shù)據(jù)和流動站數(shù)據(jù)進行差分，得到高精度定位結果作業(yè)模式n雙向數(shù)據(jù)通訊C(XC,YC)A(XA,YA)B(XB,YB)