RTK技術(shù)原理及應(yīng)用演示文稿1當(dāng)前1頁(yè)，總共50頁(yè)。

1全球定位系統(tǒng)-GPS

授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)(NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem--GPS)：是以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，可提供高精度、全天候、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位、定時(shí)及導(dǎo)航服務(wù)。當(dāng)前2頁(yè)，總共50頁(yè)。1.1GPS系統(tǒng)由三個(gè)獨(dú)立的部分組成空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星（白色）。它們?cè)诟叨?0200km的近圓形軌道上運(yùn)行，分布在六個(gè)軌道面上，軌道傾角55°，兩個(gè)軌道面之間在經(jīng)度上相隔60°，每個(gè)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(diǎn)，任意時(shí)刻，至少同時(shí)可見(jiàn)到四顆衛(wèi)星。當(dāng)前3頁(yè)，總共50頁(yè)。

地面支撐系統(tǒng)：1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)測(cè)站。它向GPS導(dǎo)航衛(wèi)星提供一系列描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)；監(jiān)控衛(wèi)星沿著預(yù)定軌道運(yùn)行；保持各顆衛(wèi)星處于GPS時(shí)間系統(tǒng)及監(jiān)控衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作等。當(dāng)前4頁(yè)，總共50頁(yè)。

用戶(hù)設(shè)備部分：GPS接收機(jī)——接收衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到接收機(jī)所在點(diǎn)位的導(dǎo)航和定位信息。通常會(huì)顯示出用戶(hù)的位置、速度和時(shí)間。還可顯示一些附加數(shù)據(jù)，如到航路點(diǎn)的距離和航向或提供圖示。當(dāng)前5頁(yè)，總共50頁(yè)。GPS控制網(wǎng)國(guó)家測(cè)繪局當(dāng)前6頁(yè)，總共50頁(yè)。1.2GNSS定位的基本原理(1)絕對(duì)定位當(dāng)前7頁(yè)，總共50頁(yè)。1.2GNSS定位的基本原理(2)需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題如何確定衛(wèi)星的位置如何測(cè)量出站星距離當(dāng)前8頁(yè)，總共50頁(yè)。1.3GPS衛(wèi)星信號(hào)的組成和觀測(cè)值類(lèi)型(1)GPS衛(wèi)星信號(hào)的組成部分載波（Carrier）L1L2測(cè)距碼（RangingCode）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上，新一代衛(wèi)星L2上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）當(dāng)前9頁(yè)，總共50頁(yè)。GNSS定位技術(shù)發(fā)展歷史非差相位精密單點(diǎn)定位（PPP）網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)偽距單點(diǎn)定位偽距差分定位載波靜態(tài)定位絕對(duì)定位相對(duì)定位常規(guī)RTK廣域差分定位定位技術(shù)-X第一代第二代第三代第四代當(dāng)前10頁(yè)，總共50頁(yè)。目前GNSS定位研究的熱點(diǎn)非差相位精密單點(diǎn)定位技術(shù)結(jié)合廣域差分技術(shù)和單點(diǎn)定位技術(shù)。要求：精密衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘參數(shù)。定位精度：0.1-0.5m網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)結(jié)合RTK和基準(zhǔn)站技術(shù)要求：在區(qū)域內(nèi)架設(shè)多個(gè)基準(zhǔn)站定位精度：0.01-0.05m（水平實(shí)時(shí)）當(dāng)前11頁(yè)，總共50頁(yè)。精密單點(diǎn)定位概念及原理利用預(yù)報(bào)的GPS衛(wèi)星的精密星歷或事后的精密星歷作為已知坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)；同時(shí)利用某種方式得到的精密衛(wèi)星鐘差來(lái)替代用戶(hù)GPS定位觀測(cè)值方程中的衛(wèi)星鐘差參數(shù)；用戶(hù)利用單臺(tái)GPS雙頻雙碼接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)在在數(shù)千萬(wàn)平方公里乃至全球范圍內(nèi)的任意位置都可以分米級(jí)的精度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位或以厘米級(jí)的精度進(jìn)行較快速的靜態(tài)定位，這一導(dǎo)航定位方法稱(chēng)為精密單點(diǎn)定位（PrecisePointPositioning），簡(jiǎn)稱(chēng)為（PPP）。

當(dāng)前12頁(yè)，總共50頁(yè)。精密單點(diǎn)定位優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：處理非差偽距和相位觀測(cè)值估計(jì)位置、接收機(jī)鐘差、對(duì)流層延遲歷元支持靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位支持全球定位與坐標(biāo)框架直接聯(lián)系無(wú)需基準(zhǔn)站支持即可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)到分米級(jí)定位提高效益，降低成本挑戰(zhàn)衛(wèi)星星歷和鐘差的可用性問(wèn)題相位模糊度收斂問(wèn)題誤差處理問(wèn)題當(dāng)前13頁(yè)，總共50頁(yè)。與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對(duì)流層延遲多路徑效應(yīng)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏移和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲1.5GNSS誤差源的分類(lèi)當(dāng)前14頁(yè)，總共50頁(yè)。消除或消弱各種誤差影響的方法①模型改正法原理：利用模型計(jì)算出誤差影響的大小，直接對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正適用情況：對(duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗(yàn)公式所針對(duì)的誤差源相對(duì)論效應(yīng)電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星鐘差限制：有些誤差難以模型化當(dāng)前15頁(yè)，總共50頁(yè)。消除或消弱各種誤差影響的方法②求差法原理：通過(guò)觀測(cè)值間一定方式的相互求差，消去或消弱求差觀測(cè)值中所包含的相同或相似的誤差影響適用情況：誤差具有較強(qiáng)的空間、時(shí)間或其它類(lèi)型的相關(guān)性。所針對(duì)的誤差源如電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星軌道誤差限制：空間相關(guān)性將隨測(cè)站間距離的增加而減弱當(dāng)前16頁(yè)，總共50頁(yè)。消除或消弱各種誤差影響的方法③參數(shù)法原理：采用參數(shù)估計(jì)的方法，將系統(tǒng)性偏差求定出來(lái)適用情況：幾乎適用于任何的情況限制：不能同時(shí)將所有影響均作為參數(shù)來(lái)估計(jì)當(dāng)前17頁(yè)，總共50頁(yè)。3.常規(guī)RTK技術(shù)3.1概述3.2RTK類(lèi)型3.3RTK系統(tǒng)3.4RTK的作業(yè)誤差3.5多基準(zhǔn)站RTK3.6RTK應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題當(dāng)前18頁(yè)，總共50頁(yè)。3.1RTK概述RTK（RealTimeKinematics）：利用載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。RTK算法本質(zhì)上是載波相位相對(duì)處理：?jiǎn)尾睿p差。RTK技術(shù)的關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)雙差整周模糊度搜索和定位可靠性。FARA技術(shù)LAMDA技術(shù)雙頻P碼技術(shù)OTF技術(shù)……當(dāng)前19頁(yè)，總共50頁(yè)。3.2RTK類(lèi)型載波相位差分基準(zhǔn)站發(fā)送未改正的觀測(cè)值RTCMSC-104數(shù)據(jù)報(bào)文18，19精度：厘米級(jí)準(zhǔn)載波相位差分基準(zhǔn)站發(fā)送載波相位改正值RTCMSC-104數(shù)據(jù)報(bào)文20，21精度：分米級(jí)當(dāng)前20頁(yè)，總共50頁(yè)。3.3RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站單元，數(shù)據(jù)鏈單元，流動(dòng)站單元基準(zhǔn)站流動(dòng)站當(dāng)前21頁(yè)，總共50頁(yè)。RTK系統(tǒng)-基準(zhǔn)站要求：雙頻，具有RTK差分基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)輸出功能，帶有可抑制多路徑效應(yīng)的天線。觀測(cè)值：P1，P2，L1，L2采樣率：根據(jù)實(shí)際要求，一般要求1S或以上。輸出：RTCMSC104標(biāo)準(zhǔn)格式或CMRplus。結(jié)構(gòu)：GPS接收機(jī)、天線、數(shù)據(jù)發(fā)播設(shè)備當(dāng)前22頁(yè)，總共50頁(yè)。3.4RTK作業(yè)誤差與衛(wèi)星有關(guān)與傳播路徑有關(guān)與接收機(jī)有關(guān)與觀測(cè)環(huán)境有關(guān)當(dāng)前23頁(yè)，總共50頁(yè)。3.5多基站RTK流動(dòng)站處理方式單站處理根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度或距離選擇基準(zhǔn)站進(jìn)行常規(guī)RTK作業(yè)在某基準(zhǔn)站出問(wèn)題的情況下進(jìn)行切換。本質(zhì)上是常規(guī)RTK。要求流動(dòng)站通信設(shè)備具備自動(dòng)掃頻功能。多站處理同時(shí)接收各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，處理時(shí)進(jìn)行加權(quán)或組合處理對(duì)接收機(jī)運(yùn)算能力要求很高要求流動(dòng)站通信設(shè)備具備多通道接收能力。當(dāng)前24頁(yè)，總共50頁(yè)。3.6RTK常見(jiàn)問(wèn)題可用性可靠性適用性定位延遲當(dāng)前25頁(yè)，總共50頁(yè)。常規(guī)RTK存在的問(wèn)題工作距離短定位精度隨距離的增加而顯著降低單參考站模式可靠性差大的區(qū)域內(nèi)作業(yè)需要多次設(shè)站或設(shè)立多個(gè)參考站。當(dāng)前26頁(yè)，總共50頁(yè)。RTK作業(yè)可用性問(wèn)題可用性問(wèn)題：初始化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（浮動(dòng)解到固定解的時(shí)間），主要受衛(wèi)星數(shù)、電離層、多路徑等綜合影響。空間可用性距離：一般作業(yè)不要超過(guò)15km，南方地區(qū)更短。環(huán)境：實(shí)驗(yàn)表明，距離地面1-2米的地方多路徑影響最為明顯。時(shí)間可用性時(shí)間段：避免中午及下午電離層高峰時(shí)期的作業(yè)衛(wèi)星數(shù)：6顆衛(wèi)星作業(yè)較為可靠。當(dāng)前27頁(yè)，總共50頁(yè)。RTK作業(yè)中可靠性的問(wèn)題可靠性問(wèn)題：固定解的可靠程度精度指標(biāo)：各種儀器給出的RTK精度實(shí)際上是固定整周后的定位精度（內(nèi)符合），不是與已知結(jié)果的比較（外符合）。整周固定：某些情況下固定的整周數(shù)是錯(cuò)誤的，內(nèi)符合很好，但外符合很差?？煽啃灾笜?biāo)：某些儀器給出了95%、99%或者99。999%的精度指標(biāo)，實(shí)際是可靠性指標(biāo)，即達(dá)到正常精度的概率。當(dāng)前28頁(yè)，總共50頁(yè)。RTK作業(yè)中適用性和定位延遲適用性問(wèn)題：遮擋條件下的作業(yè)原因：遮擋造成信號(hào)失鎖，導(dǎo)致重新搜索整周解決方法：?jiǎn)螝v元整周模糊度的固定，但目前的算法可靠性不高，是目前的研究熱點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)中初始化：OTF，必須具備雙頻，采樣率提高會(huì)有一定的好處。定位延遲原因：信號(hào)傳輸、RTK計(jì)算解決方法：控制運(yùn)動(dòng)速度，正反向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)前29頁(yè)，總共50頁(yè)。5.1網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的定義網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

在某一區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)(一般為3個(gè)或3個(gè)以上)的GNSS基準(zhǔn)站,對(duì)該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋,并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn),計(jì)算和發(fā)播GNSS改正信息,對(duì)該地區(qū)內(nèi)的GNSS用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)改正的定位方式,稱(chēng)為GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)包括了利用連續(xù)運(yùn)行GNSS參考站網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊、無(wú)線通訊、GNSS高精度定位技術(shù)等，為覆蓋范圍內(nèi)的流動(dòng)站用戶(hù)實(shí)時(shí)提供高精度的GNSS定位結(jié)果的一系列技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立起來(lái)的實(shí)時(shí)GNSS連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。硬件，軟件，服務(wù)綜合當(dāng)前30頁(yè)，總共50頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)RTK,PPP和CORS網(wǎng)絡(luò)RTK是一種技術(shù)，是相對(duì)于常規(guī)RTK提出出來(lái)的。PPP是一種技術(shù)，是相對(duì)應(yīng)單點(diǎn)定位（SPP)提出來(lái)的。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)是CORS系統(tǒng)中為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)高精度動(dòng)態(tài)定位服務(wù)系統(tǒng)CORS是一種基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)，可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)、PPP技術(shù)為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)服務(wù)。同時(shí)CORS還具有很多其他的功能當(dāng)前31頁(yè)，總共50頁(yè)。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)-CORSCORS是利用GNSS技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，提供移動(dòng)定位、動(dòng)態(tài)框架等空間位置信息的服務(wù)系統(tǒng)。CORS不僅是動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的空間數(shù)據(jù)參考框架，同時(shí)也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的設(shè)施之一。CORS是地球空間信息網(wǎng)格的網(wǎng)格具體應(yīng)用，同時(shí)也是RT-CORS也是構(gòu)造層重要的組成部分，提供網(wǎng)格框架基準(zhǔn)。當(dāng)前32頁(yè)，總共50頁(yè)。5.2網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的基本思想目的解決差分GNSS定位中，流動(dòng)站離基準(zhǔn)站距離較遠(yuǎn)情況下，差分觀測(cè)值的某些誤差殘余大（對(duì)流層，電離層等），無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確定位的問(wèn)題。方法利用流動(dòng)站周?chē)幕鶞?zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知坐標(biāo)，計(jì)算出流動(dòng)站處的誤差改正數(shù)C(XC,YC)A(XA,YA)B(XB,YB)u(Xu,Yu)當(dāng)前33頁(yè)，總共50頁(yè)。5.3網(wǎng)絡(luò)RTK的優(yōu)勢(shì)（相對(duì)于常規(guī)RTK）覆蓋范圍更廣成本更低精度和可靠性更高應(yīng)用范圍更廣改進(jìn)了OTF初始化時(shí)間當(dāng)前34頁(yè)，總共50頁(yè)。常規(guī)RTK與網(wǎng)絡(luò)RTK－覆蓋范圍和精度當(dāng)前35頁(yè)，總共50頁(yè)。5.5網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)示意圖當(dāng)前36頁(yè)，總共50頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)示意圖當(dāng)前37頁(yè)，總共50頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的作用提供GPS基準(zhǔn)站原始數(shù)據(jù)服務(wù)分米級(jí)實(shí)時(shí)定位可以滿(mǎn)足城市和市政測(cè)圖、資源管理、精細(xì)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水利測(cè)量、車(chē)輛自動(dòng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)、GIS，資產(chǎn)和市政管理等厘米級(jí)高精度定位可以滿(mǎn)足地籍測(cè)量、建筑放樣和施工控制、港口和受限制水道的精密導(dǎo)航、線路道路測(cè)量、高精度資產(chǎn)管理、地形測(cè)量和工程測(cè)量、油氣勘探等

當(dāng)前38頁(yè)，總共50頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)流動(dòng)站通訊作業(yè)模式單向數(shù)據(jù)通訊用戶(hù)數(shù)量不限全網(wǎng)統(tǒng)一播發(fā)誤差改正數(shù)，流動(dòng)站的誤差在流動(dòng)站處計(jì)算用戶(hù)只接收，不發(fā)播雙向數(shù)據(jù)通訊用戶(hù)具有數(shù)量限制用戶(hù)發(fā)播自己的概略位置，處理中心計(jì)算相應(yīng)的誤差改正數(shù)或生成虛擬觀測(cè)值，回發(fā)給用戶(hù)當(dāng)前39頁(yè)，總共50頁(yè)。5.6網(wǎng)絡(luò)RTK定位中誤差的分類(lèi)及處理方法與接收機(jī)測(cè)站有關(guān)的誤差接收機(jī)鐘差（單點(diǎn)定位求出概略鐘差，星間求差消除）接收機(jī)天線相位偏差（參數(shù)改正）固體潮改正（基線長(zhǎng)度<100km忽略;>100km模型改正）大洋負(fù)荷改正(離海岸線距離>1000km忽略；<1000km模型改正)地球自轉(zhuǎn)改正（模型改正）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星鐘差（星歷中參數(shù)模型改正，多基準(zhǔn)參數(shù)估計(jì)，測(cè)站間求差消除）衛(wèi)星軌道誤差（多基準(zhǔn)參數(shù)估計(jì)、線性組合消除，精密星歷）天線相位偏差（發(fā)射前測(cè)定，直接進(jìn)行改正）相對(duì)論效應(yīng)（發(fā)射前人為調(diào)整）與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差對(duì)流層延遲（模型改正，多基準(zhǔn)參數(shù)估計(jì)）電離層延遲（模型改正，無(wú)電離層組合，多基準(zhǔn)參數(shù)估計(jì)）多路徑效應(yīng)（抑徑圈，好的觀測(cè)條件）當(dāng)前40頁(yè)，總共50頁(yè)。多路徑誤差與多路徑效應(yīng)多路徑（Multipath）誤差在GPS測(cè)量中，被測(cè)站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)（反射波）被接收機(jī)天線所接收，與直接來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)（直接波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。多路徑效應(yīng)由于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干涉時(shí)延效應(yīng)稱(chēng)為多路徑效應(yīng)。當(dāng)前41頁(yè)，總共50頁(yè)。應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法①觀測(cè)上選擇合適的測(cè)站，避開(kāi)易產(chǎn)生多路徑的環(huán)境易發(fā)生多路徑的環(huán)境當(dāng)前42頁(yè)，總共50頁(yè)。應(yīng)對(duì)多路徑誤差的方法②硬件上采用抗多路徑誤差的儀器設(shè)備抗多路徑的天線：帶抑徑板或抑徑圈的天線，極化天線抗多路徑的接收機(jī)：窄相關(guān)技術(shù)MEDLL(MultipathEstimatingDelayLockLoop)等抗多路徑效應(yīng)的天線當(dāng)前43頁(yè)，總共50頁(yè)。5.8網(wǎng)絡(luò)RTK目前主要技術(shù)和方法虛擬參考站(VRS)HerbertLandau等2001提出（Trimble）基本思想：虛擬參考站觀測(cè)值作業(yè)模式：雙向數(shù)據(jù)通訊主輔站技術(shù)（MAX)徠卡公司基于“主輔站概念”提出基本思想：主輔站誤差改正數(shù)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(FKP)德國(guó)的Geo++GmbH最早提出基本思想：區(qū)域誤差改正參數(shù)作業(yè)模式：?jiǎn)蜗驍?shù)據(jù)通訊綜合誤差內(nèi)插法（CBI）武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心基本思想：綜合誤差作業(yè)模式：雙向數(shù)據(jù)通訊，單向數(shù)據(jù)通訊當(dāng)前44頁(yè)，總共50頁(yè)。虛擬參考站法(VRS)HerbertLandau等2001提出（Trimble）基本思想利用參考站網(wǎng)數(shù)據(jù)建立起各種誤差模型流動(dòng)站先發(fā)送概略坐標(biāo)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(cè)值，并回傳給流動(dòng)站流動(dòng)站利用虛