17第十七讲RTK工作原理

主讲：郭玉珍2本次课主要内容一、差分GNSS产生的诱因三、差分GNSS类型二、差分GNSS基本思想四、局域差分五、广域差分3一、差分GPS产生的诱因：绝对定位精度不能满足要求GPS绝对定位精度的变化这是为什么哪？4影响绝对定位精度的主要误差误差类型绝对定位DGPS间距（km）30100300500卫星钟差卫星星历误差大气延迟：电离层延迟大气延迟：对流层延迟绝对定位和差分定位时的误差估值单位：米3.02.44.00.4000000.040.130.2200.731.251.6000.400.400.40为什么差分定位可以提高定位精度？5二、差分GNSS基本思想SV1SV2SV3SV4B(XB,YB,ZB)ΔxA=XA-xAΔxB=XB-xB各类误差中除多路径效应外，对相距不太远的两测站影响基本相同。ΔxA=ΔxBB’(xB,yB,zB)A(XA,YA,ZA)A’(xA,yA,zA)6XB=XA–xA+xB待求量已知量观测量二、差分GNSS基本思想同理：YB=YA–yA+yBZB=ZA–zA+zB差分GPS的基本原理利用基准站测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果。XB-xB=XA–xA7三、差分GNSS类型1.根据时效性–实时差分–事后差分3.根据观测值类型–伪距差分（RTD）–载波相位差分（RTK）2.根据差分改正数–位置差分（坐标差分）–距离差分4.根据工作原理和差分模型–局域差分（LADGPS–LocalAreaDGPS）•单基准站差分•多基准站差分–广域差分（WADGPS–WideAreaDGPS）81.位置差分原理PSV1SV4P’SV2SV3P’:基准点单点定位位置。P:基准点已知位置。由于各种误差影响P与P’一般不重合。即为位置差分中的改正数矢量。空间直角坐标:(ΔX,ΔY,ΔZ）T大地坐标:(ΔB,ΔL,ΔH）TPP'位置差分时基准站将播发给用户。PP'9SV1S0()000,,ZYX111,,ZYX2020200)()()(ZZYYXXjjjj1'0jjj'000tdjj00伪距改正数为伪距改正数的变化率为222,,ZYX333,,ZYX444,,ZYXSV4SV2SV32'03'04'02.伪距差分原理10SV1S0111,,ZYXjjd00和222,,ZYX333,,ZYX444,,ZYXSV4SV2SV32.伪距差分原理)()()()(0''ttdtttjijijijiiijijijjiVttctZtZtYtYtXtXt)()]()([)]()([)]()([)(222用户接收机钟相对于参考站接收机钟的钟差用户接收机噪声用户坐标11差分改正计算的数学模型简单;位置差分位置差分和伪距差分的特点差分数据的数据量少;基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星。位置差分差分改正计算的数学模型较复杂;差分数据的数据量较多;基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星。伪距差分121.单基准站局域差分基准站（一个）、数据通讯链和用户基准站数据通讯链流动站（用户）四、局域差分13参考站（ReferenceStation）在一定的观测时间内，一台接收机在测站上一直保持跟踪观测卫星，也称基准站。四、局域差分14数据链RTK系统中参考站和流动站的GPS接收机通过数据链进行通信联系。因此参考站与流动站系统都设有数据链。组成信号调制器信号发射器发射天线四、局域差分15流动站（RovingStation）流动站是在基准站的一定范围内流动作业，并实时提供三维坐标的接收机。全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范四、局域差分16优点：结构、模型简单缺点：精度随距基准站距离的增加而下降，可靠性低应用小范围内的差分定位工作四、局域差分172.多基准站局域差分优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大结构基准站（多个）、监测站、数据通讯链和用户。工作原理各基准站独立进行观测，分别计算差分改正数并向外发播。缺点：差分范围仍然有限，模型不完善18五、广域差分结构基准站（多个）、数据通讯链和用户差分改正数的计算方法与普通差分不相同普通差分考虑的是误差的综合影响广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型用户根据自身的位置，对观测值进行改正19优点：差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大缺点：系统结构复杂、建设费用高20概念介绍网络RTK技术网络RTK代表:虚拟参考站技术（VRS）区域改正参数法（FKP）主辅站技术（MAC）综合误差内插技术（CBI）21VRS技术是德国Terrasat公司于1999年推出，经过几年的提高完善已形成实用化、商品化的技术和软件系统，后为美国天宝（Trimble）公司所用。网络RTKRTKNet/DGPSNet服务器路由器参考站参考站参考站参考站NMEA位置原始数据RTCM路由器虚拟参考站22（CORS-ContinouslyOperatingReferenceStation）CORS是利用全球导航卫星系统（GNSS）、计算机、数据通信和互联网络等技术，在一个城市、一个地区或一个国家范围内，根据需求按一定距离间隔，建立长年连续运行的若干个固定GNSS参考站组成的网络系统。网络RTK应用实例－连续运行参考站CORS系统是网络RTK系统的基础设施，在此基础上就可以建立起各种类型的网络RTK系统。CORS与网络RTK关系：2324丹麦30个参考站