常规RTK定位技术与连续运行参考站系统

来源：职称驿站所属分类：自动化论文发布时间：2011-06-07 17:24:53浏览：次

　　摘要：本文简述了RTK的基本原理和定位误差分析及其产生的原因，并介绍了RTK技术的新发展，即连续运行参考站系统（CORS）的概念及其应用。
　　关键词：RTK，CORS，连续运行参考站系统
　　
　　1.引言：在工程测量中RTK定位技术得到广泛的应用。但它的应用受到多方面的限制,往往使原始数据出现系统误差,定位成果的可靠性随距离增大而下降。而近年来RTK-GPS技术又有了新的进展，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（ContinuousOperationalReferenceSystem）已成为GPS应用的发展热点之一。为此,本文主要对常规RTK技术的基本原理、各种误差分析以及CORS技术的优势及其发展前景。
　　2．RTK基本原理
　　RTK测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。
　　3．RTK定位的误差分析及不足绘信息网www.othermap.com
　　RTK定位的精度（或准确度），多数厂商的标准值，平面为：10mm+(1～2)×10-6D，高程为：15～20mm+2×10－6D。
　　3.1．误差分析
　　常规RTK定位技术的应用受到一些误差源影响的限制，这些误差源从性质上一般可分为系统误差和偶然误差两类。测绘信息网www.othermap.com
　　（1）系统误差
　　1）卫星星历误差
　　卫星星历分二种：一是精密星历,二是广播星历。在实践定位中通常使用广播星历。由于卫星在运动中受到各种摄动力的复杂影响，地面监控站又难以掌握作用在卫星上各种摄动力的大小及变化规律，一般估计由星历计算的卫星位置的误差为20～40m。它将严重影响单点定位精度，也是精密相对定位中的重要误差来源。
　　2）卫星钟误差测绘信息网www.othermap.com
　　卫星钟差反映了卫星钟与标准GPS时之间的存在偏差和漂移。这在单点绝对定位中是无法消除的,只有采用相对定位或差分定位才能予以消除。
　　3）大气层延时误差
　　大气层延时误差包括两部分延时误差,即电离层延时误差和对流层延时误差。
　　电离层是高度位于50～1000Km之间的大气层。当电磁波信号穿过电离层时,传播速度发生变化,从而引起测距误差。此误差称之电离层延时误差。电离层延时误差具有三大特性：扩散性、互补性和瞬变性，双频接收机就是利用电离层的扩散性，将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响。电离层对码观测值和载波相位观测值的影响，数值相同，符号相反，这就是电离层的互补性。电离层对定位的影响，随时间(每天、每月、每年)和地点而迅速变化，即称之电离层的瞬变性。
　　若采用性能较好的双频接收机，则基本上可以消除电离层影响。能提供±1～2m的测距精度。测绘信息网www.othermap.com
　　4)天线相位中心变化测绘信息网www.othermap.com
　　天线的几何中心和电子相位中心一般不重合。由于天线的相位中心随着信号输入的强度和方向的变化，造成天线相位中心位置的偏差，这种偏差的影响，可达到数厘米。因此，对水运工程测量中的水上动态平面定位来说，可以忽略不计。而RTK-GPS用于动态验潮时,就需要考虑其所造成的影响程度，确保潮位改正的准确度。
　　（2）偶然误差
　　多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差取决于天线周围的环境。多径误差一般为5cm,在高反射环境下可达20cm左右。在极端情况下,对测距的影响可达15m。对RTK定位测量而言,会严重影响RTK定位测量的精度，甚者引起信号失锁。因此,要求特别对天线位置和高度进行选择，尤其是在测量船上,来最大限度地削弱多径误差。测绘信息网
　　3.2．RTK系统的不足绘信息网www.othermap.com
　　（1）受卫星状况限制。
　　（2）受天空环境的影响。
　　（3）初始化能力和所需时间问题。
　　（4）数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。
　　（5）稳定性问题。
　　4．CORS的组成及优势
　　连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。
　　4.1.CORS的组成
　　CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。
　　4.2.CORS的优势
　　CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式，其主要优势体现在：
　　（1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围；
　　（2）采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；
　　（3）拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；
　　（4）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用；
　　（5）使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰；
　　（6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享；
　　（7）扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；
　　（8）为建设数字化城市提供了新的契机。
　　5．CORS的发展前景
　　5.1．CORS的发展前景
　　CORS是目前国内乃至全世界GPS的最新技术和发展趋势，欧美及日本已经建立起完整的系统，单就国内而言，继深圳率先建立CORS以来，CORS热潮不断，如广东已在深圳与东莞先一步完成的基础上，已经完成了覆盖全省的CORS，随后，北京、上海、成都、青岛、武汉、天津、昆明等也都先后建立了市级的CORS系统。随着科学技术的不断发展和各地的开发建设，在未来五至十年时间内，各区县级城镇都有可能相继建立起当地的单参考站系统，现有参考站网系统应该通过软件升级，把所有这些参考站纳入一个更高层次的参考站网系统。在不久的将来，只需一个移动台实现全国范围的测绘的梦想将要变成现实。