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GPS网络RTK技术

来源:科学揭秘 > 作者:小慧 时间:2019-04-27 06:06:01

GPS实时差分定位RTK技术是目前广泛使用的测量技术之一,但它的应用受到电离层延迟和对流层延迟的影响,使原始数据产生了系统误差并导致以下缺点:

1)用户需要架设本地参考站;

2)误差随距离的增加而增长;

3)误差增长使流动站和参考站的距离受到限制,一般小于15km;

4)精度为1cm+1ppm,可靠性随距离增大而降低。

GPS网络RTK技术的出现,弥补了GPS实时差分定位RTK技术的缺点,它代表了未来GPS发展的方向,由此可带来巨大的社会效益和经济效益。目前在我国一些发达的城市主要利用天宝的虚拟参考站法(Virtual Reference Station——VRS)或徕卡的主辅站技术,这两种技术都是同一种思想,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区域就不能测量的问题。

1.Trimble的VRS技术

VRS就是虚拟参考站的意思,如图18-136所示,它需要移动站先将接收机的位置信息发送到数据处理中心。数据处理中心会根据移动站的位置“虚拟”出一个参考站,然后将虚拟出的参考站改正数据播发给移动站,所以在这条通讯线路上是双向通讯的。而通用的位置信息就是NMFA-0183中的GGA信息,所以,Trimble的CORS都需要用户以一定的频率播发GGA信息。

图18-136 虚拟参考站法

虚拟参考站法VRS的实施将使一个地区的测绘工作成为一个有机的整体,改变了以往GPS作业单打独斗的局面,同时它使GPS技术的应用更为广泛,精度和可靠性得到进一步的提高,使许多从前难以完成的任务成为可能,最重要的是建立GPS网络的成本反而降低了很多。由于VRS技术的种种先进性,一经问世就受到世界各国的广泛关注,并得到积极实施,自1998年以来,VRS的应用得到迅速发展。德国、瑞士、瑞典、日本、新加坡、香港等地先后建成了区域性或全国范围的VRS系统。我国的深圳市第一个建成了VRS技术卫星定位服务系统,为深圳市的经济发展、城市信息化和数字化发挥了重要的作用。

所有参考站与控制中心相连接。控制中心的计算机运行GPS-Network软件,该软件也是整个概念的神经中枢。GPS-Network连接网络中所有的接收机,它将执行几个重要的任务,包括:导入原始数据并进行质量检查;存储RINEX和压缩RINEX数据;改正天线相位中心(IGS模式);系统误差的模型化及估算;产生数据,为流动站接收机创建虚拟基站位置;产生流动站在位置上的RTK改正数据流;发送RTK改正数据到野外的流动站。

VRS网络可以有多个站,但最少需要3个。若按边长70km计算,一个三角形可覆盖的面积为2122km2

RTK数据将以RTCM或者Trimble CMR格式传播。GPS-Network将使用这些参数重新计算所有GPS数据,内插到与流动站相匹配的位置,流动站可以位于网络中任何地点。这样,RTK的系统误差就被相应的消除掉。可以看出,VRS系统实际上是一种多基站技术。它在处理上利用了多个参考站的联合数据。

2.Leica的主辅站技术

如图18-137所示,Leica的数据处理中心播发给移动站的数据是由两个部分组成的。一部分是主参考站的位置信息及改正信息,另外一部分是辅参考站相对于主参考站的改正信息。一个参考站网中只有一个主站,剩下的都是辅站,当然这个主站是不固定的。Leica的主辅站技术不需要用户播发位置信息,所以在这条通讯线路上是单向通讯的(最新的Leica技术也需要移动站发数据给基准站)。

图18-137 Leica的主辅站技术

与传统的RTK相比,网络RTK的优势具有下列明显的特点:

1)自动化程度高。卫星信号的接受、传输、存储、计算等过程全部自动化,不需要人工干预,而且不需要每次架设基准站,节省了人力。

2)精度高。网络RTK解决了常规RTK定位中作业距离与定位精度之间的矛盾,误差不随距离的增加而增加,且在系统有效覆盖范围之内精度大致均匀。

3)覆盖面积大。通过组网方式,网络RTK定位的作业半径大大提高。

4)效率高。每个参考站连续采样,数据中心实时发送改正数据,充分提高了仪器设备和观测数据的利用率。

5)成果的可靠性更强,而且不存在误差的积累。

6)低成本,施工周期短,容易建设;根据需要也可以随时升级、扩展和改造;加密控制点埋点数量也大大减少。

网络RTK技术集最新兴的计算机网络管理技术、Internet技术、无线通讯技术和Trimble优秀的GPS定位技术于一身,是GPS技术的突破。它将使GPS的应用领域极大地扩展,代表着GPS发展的方向。

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