网络RTK和网络RTD系统简介

LOGO系统主讲：贲立超指导教师：窦世卿目录网络RTK网络RTD常规RTK/RTD网络RTK与网络RTD的区别网络RTK/RTD的发展趋势应用领域常规RTK/RTD技术常规RTK/RTD技术RTD一常规实时动态差分GPS实时动态测量中，最先在码相位测量上引入差分技术，所以把实时动态码相位差分测量称作常规差分GPS测量一RTD（RealTwieDtherential)，RTD的精度在l－10m内是比较稳定的。RTK一实时动态载波相位差分GPS实时动态载波相位差分GPS测量是指在运动状态下通过跟踪处理接收卫星信号的载波相位，从而获得比RTD常规差分GPS测量高得多的定位精度。为了和常规的码相位差分GPS相区别，称实时动态载波相位差分GPS为RTK，也有称作RTK／OTF（RealTwieKinematlyonTheFly）,精度一般在厘米级。RTK与RTD的主要区别在于RTK：载波相位（L1、L2）差分技术RTD：码（C/A码、P码）差分技术解算精度的差异,RTD的精度只能达到亚米级,而RTK采用双频可以达到厘米级.网络RTK网络RTK是基于CORS（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）基础上的实时差分定位技术。在某一区域内建立若干个GNSS基准站，对该地区构成网状覆盖，联合若干基准站数据解算或消除电离层、对流层等影响，发播GNSS改正信息，对该地区内的GNSS用户进行实时载波相位/伪距差分改正的定位方式，称为GNSS网络RTK。网络RTK的关键技术：1.利用多个参考站观测数据对电离层、对流层、观测误差的误差模型进行优化。2.多个参考站已知坐标和观测数据快速确定某类整周模糊度值（载波在空间传输的整周期数，无法通过观测获得的未知数，又称整周未知数），然后进一步确定误差模型的精细结构。3.利用上述误差模型和整周模糊度寻找确定流动站的误差修正的算法。4.利用修正后的流动站观测值和参考站坐标固定流动站整周模糊度。5.快速、实时性解算技术，结果精度和可靠性的检验。系统的组成网络RTK控制中心固定站用户部分控制中心是整个系统的核心。即是通讯控制中心,也是数据处理中心。它通过通讯线(光缆,ISDN,电话线)与所有的固定参考站通讯;通过无线网络(GSM,CDMA,GPRS)与移动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运行,所以控制中心的软件GPS-NET即是数据处理软件,也是系统管理软件。固定站固定参考站是固定的GPS接收系统,分布在整个网络中,一个VRS网络可包括无数个站,但最少要3个站,站与站之间的距离可达70km(传统高精度GPS网络,站间距离不过10～20km)。固定站与控制中心之间有通讯线相连,数据实时的传送到控制中心。用户部分用户部分就是用户的接收机,加上无线通讯的调制解调器。根据自己的不同需求,放置在不同的载体上,如:汽车,飞机,农业机器,挖掘机等等。当然测量用户也可以把它背在肩上。接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心,并接收中心的差分信号,生成厘米级的位置信息。工作原理和流程（1）各个参考站通过Internet连续不断地向数据控制中心传输GPS卫星观测数据；（2）控制中心实时在线解算网内各基线的载波相位整周模糊度值和建立误差模型；（3）流动站将单点定位/或DGPS确定的位置坐标（NMEA格式），通过无线移动数据链路（如GSM/GPRS、CDMA）传送给数据控制中心，控制中心在流动站附近位置创建一个虚拟参考站，通过内插得到虚拟参考站各误差源影响的改正值，并以RTCM格式通过NTRIP协议发给流动站用户；（4）流动站与虚拟参考站构成短基线。流动站接收控制中心发送的虚拟参考站差分改正信息或者虚拟观测值，进行差分解算得到用户厘米级的定位成果。VRS(VirtualReferenceStations)技术，全称虚拟参考站技术（下文简称“VRS”）技术是目前全球普及范围最广的网络RTK差分解算技术。其工作基本原理见图所示：网络RTD网络RTD（RealTimeDGPS），即实时差分GPS，是CORS系统提供的除网络RTK外的另一项主要功能，网络RTD于网络RTK有较大区别。网络RTK与网络RTD的区别(1)定位精度为亚米级精度；(2)流动站设备小，不需要双频GPS接收天线,一般采用手持GPS接收机可以实现，但是网络RTK设备也有RTD功能；(3)定位速度快，基本不需要等待，可以进行连续动态测量。网络RTD与网络RTK作用和侧重点不同，RTD一般情况下不用于精密测量工作，主要用于地理信息调查、更新工作以及与地理方位相关但是精度要求不高的工作，如环境调查、海岸线与海洋测量、地质勘察等。采用RTD的工作手簿最大的优点是可以实现内外业一体化。多站区域RTD系统由于单站伪距差分精度随基准站到用户距离增大而降低，因此CORS出现后，出现了具有多个基准站联合改正的区域RTD服务，在该范围内，用户可以根据多个基准站所提供的改正信息经平差计算后实时求出自己的改正数。多基站RTD的数学模型算法主要有加权平均法、偏导数法和最小方差法，由于数学模型比较复杂，这里不再进行讨论。多站RTD技术有多个参考站而且顾及了位置对差分信息改正数的影响，因此系统可靠性和定位精度都有了很大的提高。当一个基准站出现故障时，整个系统仍能维持运行。同时用户通过对来自不同基准站的改正信息进行相互比较，通常可以识别并剔除误码等参考站错误信息。目前全国最大的RTD系统是中国海监局建立的RBN-DGPS海事差分系统。该系统由分布在中国沿海的20个永久性差分站组成，基本覆盖沿海地区。但是该系统是以广播的方式播发差分信息，且只能以单站的方式为用户提供解算后的伪距差分信息。RTD流动站RTD流动站一般采用带通讯功能的GPS手簿或可以接收电台广播的DGPS接收机。前者可以接收多基站差分信息实现区域多基站RTD，而后者一般只能接收单站广播信息。RTD流动站除定位功能外一般都还有信息记录功能或和其他设备连接进行数据传输记录等功能。网络RTK/RTD的优势可靠性应用范围广覆盖范围精度高费用大幅降低网络RTK/RTD的优势可靠性应用范围广精度高费用大幅降低这里只针对“覆盖范围”做详细说明：网络可以有多个站,但最少需要3个。简单的计算一下:按边长70km计算,一个三角形可覆盖面积为2100多km2。再举个简单的例子：北京市区面积900多km2,那么一个三角形(3个站)就可以控制整个北京市区。北京全市面积1.68万km,10个站就可以完全控制北京全市。很简单的数学问题,但我们得出的结论是惊人的,与传统的GPS网络相比,VRS节约成本近70%。实际上,VRS系统可提供2种不同精度的差分信号,分别为厘米级和亚米级。我们所论述的是1～2cm的高精度,而若是用低精度,这个距离(70km)可以拓展到几百公里。应用领域农业：现在农业生产走向大农业和机械化道路，大量采用飞机播种、除草、施肥等工作。飞机作业是昂贵的，合理地布设航线和准确地引导飞机，将大大节省飞机作业的费用工程控制：GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用网络RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。航速测量：如果要求测定精度不高，可直接利用标准GPS服务进行。目前这一方法的精度仅能达到5一10％。如果要求测定精度仍达到1％，则必须采用差分GPS定位技术。就目前而言，网络RTK/RTD已经应用到了许许多多的领域，比如，农业.军事.畜牧业.环境治理等等。下面就对某些方面做一个简要的介绍：网络RTK/RTD的发展趋势1、长距离和大规模。2、多频多模的网络RTK系统。3、高可靠的单历元高精度定位。4、完备性。（主要针对技术方面）LOGO