带你了解什么是RTK技术

北斗教学与实训：带你了解什么是RTK技术RTK（Real-timekinematic）载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。一、RTK技术的基本原理卫星导航定位分绝对定位（单点定位）和相对定位。相对定位本身又分为后处理测量和实时动态测量。这是一种新的常用的GNSS测量方法，RTK技术采用双频载波相位差分法，可以得到实时状态下的厘米级精度。基准站移动站之间，利用共视卫星来确定基准站和移动站的相对位置和相对距离。此方法由于需要同步进行，所以两者存在相关性，也正是因为这种特性，才使得RTK技术通过消除公共部分误差得到更高精度。基准站按规定的时间间隔把修正信息发给移动站，对于驾考系统来说，考试车可在监控中心固定基准站，利用GPS设备先进行初始化并固定场地基准坐标，之后基准站通过WIFI或者电台的形式把差分数据广播出去，由考场内的考试车辆接收差分信号，并求解整周模糊度，当解算出整数值后，即可达到厘米级精度，同时需要注意的是，为了保证RTK精度的可靠性和冗余性，建议基准站与移动站的共视卫星大于等于6颗。这种采用RTK载波相位差分的测量前提必须锁定卫星，通过GPS设备计算出的载波相位与卫星的载波相位做差，从而得到具有相关性的测量精度。假如需要测量基准站O与车载位置A的距离，设定卫星信号在传播过程中，信号频北斗教学与实训：率f不受任何误差干扰保持不变，此时到O点的相位为；到A点的相位为，则如下列公式：信号从O传递到A的延迟为：可以计算出OA的距离为：其中为在载波波长；为电磁波的速度；为的整周数；为非整周数相位值。假设在时刻，接收机R开始进入RTK状态，测量与卫星S之间的空间距离：假设从时刻起，接收机R保持跟踪卫星，则在下一周期，计算出的整周数为，此时卫星距离接收机R的距离为：此时:当接收机R测量n次载波相位值时，测得的观测方程为：上述方程组中误差值设定为0，当考虑到误差因素的影响，则观测方程可以写为：此时为接收机R的钟差，为卫星S的钟差，为卫星S的伪距误差，为电离层误差，为对流层延迟。二、RTK技术的优点与不足（一）RTK技术的优势1.作业效率高在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，每个放样点只需停留一两秒，就可以完成作业，其精度和效率是常规测量所无法比拟的，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。北斗教学与实训：降低了作业条件要求，全天候作业RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，几乎可以全天候作业。3.定位精度高，没有误差累计不同于全站仪等仪器存在多次搬站后误差累积的状况，只要满足RTK的基本工作条件，在一定作业办业内，RTK的平面精度可达到1cm+1ppm，高程精度可达到2cm+1ppm。4.RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。5.操作简便、数据处理能力强南方测绘RTK的基准站无需任何设置，移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机和其他测量仪器通信。（二）GPS-RTK技术的不足及解决方法虽然GPS-RTK技术与传统测量技术相比有非常多的优势，但经过很多的工程实践证明，RTK技术同样也存在相应的缺点。1.受卫星状况限制受GPS总体设计的技术限制，随着时间的推移和用户要求的提高，GPS卫星的空间组成和信号强度不能满足当前需要，当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段不能很好地被卫星覆盖。另外，在高山峡谷及密集林区或高楼密集区域，流动站无法接收到被遮挡的信号，导致工作无北斗教学与实训：法快速进行。解决这个问题主要是选择卫星时段较好的时候进行密集遮挡区域的测量。2.受电离层影响白天中午受电离层干扰较大，共用卫星数少，因而初始化时间长或不能进行初始化，无法进行测量。所以选择好的作业时段对作业效率非常重要。3.受数据传输距离影响数据传输过程中容易受外界环境影响，如山体，建筑物和各种高频信号，使得信号在传输过程中衰减严重，影响外业精度和作业半径。所以为了尽量避免信号减弱，应把基准站架设在周围无大型遮挡物，水域、电塔等位置较高的地方。4.精度和稳定性的不足由于受GPS大地高程转换至海拔高程精度不均匀的影响，RTK作业模式的精度在有些山区存在较大误差，影响了RTK的高程测量精度。由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据传输状况影响，所以RTK在确定整周模糊度的可靠性方面不及全站仪。所以解决这一问题的方法主要是在测区范围内用GPS静态测量的方法来做平面控制测量，在高程控制测量方面采用几何水准测量或三角高程测量。