RTK技术

点赞:16480 浏览:78620 近期更新时间:2024-02-17 作者:网友分享原创网站原创

[摘 要] 介绍了目前国内乃至全世界GPS领域最先进的网络RTK技术的工作原理,并对其中比较有代表性的VRS虚拟基准站技术和FKP区域改正参数法技术进行了详细的说明.最后对国内外网络RTK的发展状况给于了简单的介绍.

[关 键 词 ] 网络RTK 虚拟基准站技术(VRS) 区域改正参数法技术(FKP)

引言:随着GPS定位技术的逐步发展成熟,由过去的常规RTK发展到了网络RTK定位,大大提高了定位精度.


1.常规RTK定位技术简介

常规RTK是建立在流动站与基准站GPS实时动态定位(Real Time Kinematic,简称RTK)技术[1]是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在1~2s的时间里得到高精度位置信息的技术.20世纪90年代初,这项技术一经问世,就极大地拓展了GPS的使用空间,使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来,开始广泛运用于工程测量领域.使用RTK技术可以方便、快捷、高效、快速地实现高精度的测量作业,但是RTK技术仍存在着一定的局限性,使其在现实应用中受到了限制,主要表现为[2]:①用户需要架设本地的基准站,②误差随距离的增长而增大,③误差的增大使流动站和基准站之间的距离受到限制(<15km),④数据的可靠性和可行性随距离的增加而降低.

2.网络RTK的基本知识介绍

2.1网络RTK的工作原理

网络RTK技术[2]就是利用地面布设的多个基准站组成连续运行网络,综合利用各个基站的观测信息,通过建立精确的误差修正模型,通过实时发送差分改正数在修正用户的观测值精度,在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位怎么写作.网络RTK技术集技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和定位技术于一体,是参考站网络式多功能怎么写作系统的核心支持技术和解决方案,其理论研究与系统开发均是技术科研和应用领域最热门的前沿.网络RTK技术的基本原理[3]是利用多个基准站构成一个基准站网,然后借助广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS中的基本原理和方法来消除或削弱各种系统误差影响,从而获得高精度的定位结果.

2.2网络RTK的功能指标

在定位信号的有效覆盖区域内,利用一台GPS测量型接收机可进行城市各级控制点测量(非完全荫蔽区);

定位信号的有效覆盖区域内,提供GPS实时测量,满足非荫蔽区工程测量、地图修测等项要求;

采用了G,GPRS,CDMA等通讯技术,进行RTCM-SC104.V2.0格式网络RTK差分广播;

通过Inter初步实现向深圳用户提供事后精密定位怎么写作;

永久性的基准站网络系统;

用户端软件采用了全中文界面,包括测图、放样以及将来的导航软件系统,为用户提供良好的使用交互界面.

3.网络RTK的主要技术

RTK技术参考属性评定
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就网络RTK的目前发展来看,主要有以下几种实用技术:单参考站网模式、基于虚拟参考站的VRS技术、基于全网整体解算模型的FKP技术和基于综合误差内插的CBI技术.其中具有代表性的是:VRS(Virtual Reference Station)虚拟基FKP(Flchenkorrekturparameter)区域改正参数法技术.这两种技术就是将全网架设的所有基准站的数据发送到一个数据处理中心,经过解算,然后统一发送改正数据,这样可以让基准站间的距离增大,而且避免了一台基准站不能工作、该基准站所在区域就不能测量的问题.研究表明VRS和FKP在改正精度和可靠性上非常接近,但考虑到技术通用性和简单高效等因素,方案日益成为网络技术领域中的热点.下面主要介绍这两种技术.

3.1虚拟基准站技术(VRS)

3.1.1基本原理及系统组成

虚拟基准站[4]就是利用地面布设的多个基准站组成GPS连续运行参考站网络(CORS),综合利用各个基站的观测信息,通过建立精确的误差模型来修正距离相关误差,在用户站附近产生一个物理上不存在、其观测值由控制中心模拟的参考站,与用户站构成短基线或者超短基线差分,用户站接收该基准站的差分信息进行定位和测速,因为实际并没有架设过,所以称为虚拟参考站(VRS).VRS系统包括四个组成部分:控制中心、数据通讯系统、连续运行参考站网、流动用户接收机.控制中心是整个系统的核心,同时兼备数据处理和通讯控制功能.连续运行参考站负责采集数据并通过通讯线路实时传送到数据处理中心进行处理,一个VRS网络至少需要3个固定的参考站.

3.1.2作业流程

该技术方法的作业流程:

①各个参考站连续采集观测数据,并实时传输到数据处理与控制中心的数据库中,进行网络计算.参考站网络原始观测数据包括GPS载波相位以及伪距观测数据、先验参考站精确坐标、广播星历、气象参数、电离层拓扑信息、多路径历史信息等;

②计算中心在线解算GPS参考站网内各独立基线的载波相位整周模糊度值;

③利用参考站(网)相位观测值计算每条基线上各种误差源的实际或综合误差影响值,并依此建立电离层、对流层、轨道误差等距离相关误差的空间参数模型;

④流动用户将单点定位或DGPS确定的用户概略坐标,通过无线移动数据链路传送给数据处理中心,中心在该位置创建一个虚拟参考站,利用计算怎么写作器结合用户、基站和GPS卫星的相对几何关系,通过内插得到VRS上各误差源影响的改正值,并按RTCM格式发给流动用户;

⑤流动用户站与VRS构成短基线.流动用户接收控制中心发送的虚拟参考站差分改正信息或者虚拟观测值,进行差分解算得到用户的位置.

3.1.3关键技术

其关键技术[5,6]有:整周未知数的求解、参考站数据完整性监测、系统通讯网络及其数据链路的畅通性和安全性、系统误差的消除等.

上述概念适用于静态用户或仅在小区域范围活动的用户,在整个VRS定位过程中仅给出一个流动站概略位置,即VRS位置保持不变.但是对于高动态用户或者活动范围较大的流动用户而言,随着流动站与初始VRS参考站间的实际距离的增大,仍然会产生系统误差相关性减少的现象,残余的误差会影响整周未知数的解算以及流动站与VRS间基线的定位精度.因此不仅需要用户不断更新自己的概略位置,VRS位置也需要更新,即沿着用户运动轨迹运动.

3.2区域改正参数法技术(FKP)

该方案其基本原理[3]是主控站接收各参考的实时同步观测数据进行整个精度控制区域的非差分误差建模(一般使用线性多项式面模拟整个区域),生成区域控制参数发送给用户站联合求解实时坐标.

FKP技术是集Inter技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体的定位系统,由若干个连续运行的参考站、数据控制中心、移动站(用户―――GPS接收机)组成,其工作原理和流程如下:

(1)各个基准站通过Inter连续不断地向数据控制中心输送观测数据;

(2)控制中心实时处理包括整周未知数的解算,以致归算各站至公共整周未知数水平;

(3)控制中心接收到来自移动站的NMEA CGA点位信息,主站被尽可能地选在最靠近移动站点位的所在地;

(4)控制中心计算伪这个流动站计算网络改正数,并将它应用于来自主站的观测值;

(5)用来自参考站网的信息计算高精度的移动站点位.

FKP方案主要特点是:

主控站承担部分计算,用户站承担部分计算;

主控站发送的RTCM.包含的是区域控制参数;

改正数是在用户站生成;

数据仅需单向传输;

系统对用户站的数量没有限制;

用户站需要另外的软件支持数据处理;

4.网络RTK的研究意义及思考

网络RTK的出现将使一个地区的所有测绘工作成为一个有机的整体,结束了以前GPS作业单打独斗的局面.同时它将大大扩展RTK的作业范围,使GPS的应用更为广泛,精度和可靠性将进一步提高,使从前许多GPS可能无法完成的任务成为可能.但是,由于受到电离层和对流层延迟以及多路径效应,卫星轨道误差,观测噪声等影响,VRS系统定位精度只能达到厘米级,因此为进一步提高其定位精度,对现有的VRS系统中误差源及其改正方法的探讨,以及对其定位进行精度评定,分析其大气修正模型的精度将成为一项十分有意义的工作.

参 考 文 献

[1] 李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社,2005

[2] 宋克忠,周森, 张学力,等.网络RTK技术的工作原理[C].海河水利,2007

[3] 杨小军,周乐涛等.利用多基站网络生成VRS/RTK差分改正信息的方法研究[J].测绘工程,2005,3

[4] 杨样,虚拟参考站(VRS)技术及其精度评定,硕士学位论文,西南交通大学,2007