南方RTD - RTK原理及应用(3)

毕业论文------南方RTD/RTK原理及应用

观测数据，计算卫星星历、卫星钟的钟差和漂移，各项改正数和定位信息，组成电文注入卫星存储器，以一组原子钟为基础建立和维护一个高精度的时间系统。

用户接收机部分由主机、电源和天线组成。主机的核心为微电脑、石英振荡器，还有相应的输入输出设备和接口。专用软件控制下主机进行作业卫星选择、数据采集、加工、处理、传输和存储，对整个设备系统状态进行检查、报警和非致命故障的排除，承担整个接收系统的自动管理。天线通常采用全方位型的以便采集来自各个方位任意非页字度角的卫星信号。由于卫星信号较弱，在天线基座中有一个前置放大器，将信号放大后，再由同轴电缆馈入主机。电源部分为主机和天线供电，可使用经整流，稳压处理的、也可用蓄电池。

从GPS的提出到1993年建成，经历了20年，实践证实，GPS对人类活动影响极大，应用价值极高，它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，可以满足不同用户的需要。特别是用于精密定位的测地型接收机的出现，给大地测量带来了革命性的变化，成为GPS应用的主要分支。

GPS(Global Position System)全球定位系统是以卫星为基础的空基无线电导航系统，可为航空、航天、陆地、海洋等用户提供三维导航、定位和定时，GPS定位系统由于其定位的高度灵活性和全天候性，迅速在测量中得到了普及和发展。但由于美国为了其自身的利益，对非特殊用户进行了一些人为的设置,最常见的如SA（即Selective Availability）政策和AS（即Anti-Spoofing反电子诱骗）技术，使得我们进行测量的精度受到了很大的限制和影响，在这样一个背景下，相应的产生了各种应对技术，RTK（Real Time Kinematics）实时动态差分技术正是其中的一种，通过这种技术可以消除不少影响定位精度的误差，从而，从本质上提高了精度。

国内的测绘仪器生产厂家南方测绘仪器公司出品的NGK-500型双频RTK系统正是利用此技术，使得该产品能广泛的应用于碎部测量,公路放样,GIS前端数据采集等等，迅速成为国内大中型测绘单位首选仪器，为测绘事业的发展做出了应有的贡献。同时最新出来的天王星9800其性能更是可以和国际领先的测绘仪器厂家生产的GPS媲美，本人在南方公司实习期间，就曾运用天王星9800做大范围测区的控制，为我们的地形测量提供精度可靠的控制网。从整个测绘行业来讲，在未来的测量工程中，RTD、RTK技术将越来越普及，那是我们将步入休闲测量时代。

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第2章 差分GPS定位原理

2．1差分GPS定位原理概述

根据观测瞬间GPS卫星在空间的位置以及接收机所得的至这些卫星的距离，并加上大气传播延迟各项改正后，即可用距离交会的方法求得该瞬间接受机的位置。由于全球定位系统在军事上具有重要的作用因而美国决定采用SA技术（Selective Availability）和AS技术（Anti-Spoofing）把未经美国政府特许的广大用户的实时定位精度降低到它所允许的水平：+/-100m (2drms),以免美国的利益受到损害。然而对于许多应用领域来讲（例如飞机的进场和着陆、地面车辆的导航和调度管理、资源勘探调查、灾害救助等），上述精度就显得过低，无法满足用户要求，从而限制了GPS的应用范围。

实时差分GPS是消除美国政府限制性措施所造成的危害和负面影响，大幅度提高实时定位精度的有效手段。至1993年5月止，在全球已建立了20个向社会各界开放的商业差分GPS服务系统。差分GPS技术的发展也很迅速。从早期仅仅能提供位置改正数，伪距改正数到目前能将各种误差分离开来向用户提供卫星星历改正，卫星钟改正以及电离层延迟模型和对流层延迟模型。

影响GPS 实时定位精度的因素很多，其中主要有： ① 卫星星历误差， ② 电离层延迟， ③ 对流层延迟，

④ 接收机钟和卫星钟的误差。

这些误差从总体上讲都具有较好的空间相关性，也就是说对于相距不太远的各个测站来讲上述误差所产生的影响基本上是相同的。如果我们能在一个位置已精确确定的已知点配备GPS接收机，并和用户一起进行GPS观测的话，就有可能求得各个观测瞬间由于上述各种所造成的影响。如果已知点还能将这些偏差值通过无线电通讯的手段即刻播发给在附近工作的用户的话，那么这些用户的定位精度就能大为改善。这就是差分定位的基本原理。

差分实时定位技术基本上可分为两种类型，即局域差分GPS和广域差分GPS。局域差分技术特点是向用户提供综合的差分GPS改正信息—观测值改正，而不是单个误差源的改正。它的作用范围较小，一般为150Km之内。广域差分的技术特点是将GPS定位中主要的误差源

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分别加以计算，并分别向用户提供这些差分信息，它作用的范围比较大，往往在1000Km以上。以下分别给与介绍：

2．2局域差分GPS

局域差分GPS（Local Area Differential GPS，简写为LADGPS）实时定位技术是由基准站、数据通讯链和用户站组成。它提高用户站定位精度的原理是建立在基准站和用户站对GPS卫星的同步同轨跟踪基础上的，由于这个原理，所以对基准站和用户站之间的距离间隔的要求和对用户站定位精度的改善都有较大限制。以下不特别说明都是指局域差分。

差分定位基本上可分为两种计算或工作模式,一种是伪距差分,一种是载波相位差分,对于伪距差分,由于美国实行AS政策,一般接收机不能收到P码,因此在L2频道上已不能直接测到伪距。但目前新型GPS接收机可以收到由P码改变的Y码在两个频道之差(Y1-Y2)，由此可间接得到L2的伪距而无需破译P码。此外考虑到载波相位定位精度高的特点，将载波相位来平滑伪距中的部分误差，因此在上述两种差分技术之外，又产生二者之间的结合技术—载波平滑码的差分方法，下面分别叙述如下： 2.2.1伪距差分的计算模式

对于L1频道的伪距的数学模式为 r=D+B-b-T+n （2-1）

r：在L1 C/A码频道上测得的地面站到GPS卫星的伪距，该值已经作对流层、相对论和多路径改正。

D：地面站至GPS卫星间距离的最或是值。 B：地面站GPS接收机钟差。 b：卫星钟差。 T：电离层改正。 n：测定伪距的噪声。 L2频道上的伪距的数学模式： rL2=rL1+rY1-Y2 （2-2） rL1：从L1频道上测得的伪距。

rY1-Y2：用互相关技术辨认在L1和L2频道上的(Y1-Y2)值，导出相应的 伪距。

在系统的主站上，根据主站已知的高精度地心坐标和追踪GPS卫星的广播星历，推算的

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主站至卫星的伪距（真）值D,D已经顾及主站接收机钟差，卫星钟差，对流层和电离层改正，因此伪距改正值可表示为：

rc=D-r （2-3） r：伪距的量测值。

这时主站向用户站提供的伪距差分信息为rc/r和他的变率。用户站通过数据通讯链收到上述差分信息后，进行定位计算。用户站后续的计算模式类同于GPS单点定位，只是对用户站测到的伪距，须利用上述差分信息进行相应改正。伪距差分变率的作用参见以后将提到的差分信息的“讯龄”这一节。总之伪距差分的有效作用距离实际上取决于主站和用户站二者误差的时空相关程度，在平原和丘陵地区，这一差分改正信号的有效覆盖距离一般不大于 …… 此处隐藏：3186字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……