南方RTD - RTK原理及应用(5)

R0=Ri-∑j=1（△Ψj） （2-15）

式中△Ψj的意义同式（1-7），同时式中的R和Ψ来自式（1-12）和（1-13）中已消除电离层影响的Rt和Ψt但在式（1-15），（1-16）和（1-17）中都略去了下标t。由式（1-15）中不同i所对应不同的R0，算得平均值

R0=∑I=0[Ri-∑j=1（△Ψj]/n (2-16) 由此可得历元i时伪距的最优估计

Ri= R0 -∑j=1（△Ψj） （2-17）

用这一方法求得的伪距精度较高，在不同卫星高度角时，都达0.5m左右。至于后续的计算伪距差分的情况基本类同式（2-3）。利用这种差分定位精度可以达到1-3m。

这4类差分方式的工作原理是相同的，既都是由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体具体内容不一样，其差分精度也不同。

测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度。但为了可靠地求出相位整周模糊度，要求静止观测一两个小时或更长时间。这样就限制了在工程作业中的应用。于是探求快速测量的方法应运而生。例如，采用整周模糊度快速逼近技术（FARA）使基线观测时间缩短到5分钟，采用准动态（Stop and Go），往返重复设站（Re-occupation）和动态（Kinematics）来提高GPS作业效率。这些技术的应用对推动精密GPS测量起了促进作用。但是，上述这些作业方式都是事后进行数据处理，不能实时提交成果和实时评定成果质量，很难避免出现事后检查不合格造成的返工现象。

差分GPS的出现，能够实时给定载体的位置，精度为米级，满足了领航，水下测量等

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Λ

-I

--n

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2

2

2

2

2

2

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工程的要求。位置差分、伪距差分、伪距差分相位平滑等技术已成功地应用于各种作业中。随之而来的是更加精密的测量技术——载波相位差分技术。载波相位差分技术即RTK技术(Real Time Kinematics),是差分技术中最为精密的一种,它是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的,能够实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的高精度。

与伪距差分原理相同，由基准站通过数据链实时将载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，能实时给出厘米级的定位结果。

实现载波相位差分GPS的方法分为两类：修正法和差分法。前者是基准站将载波相位修正量发送给用户站，以改正其载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。这里就主要介绍后者的解算原理。

将基准站上观测的载波相位通过数据链传送到用户站。用户站静止不动观测若干历元后进行计算，求解其相位模糊度。这一过程称为初始化。

求差法，即单差，双差和三差三种数学模型，已广泛应用于静态测量中，在很多文献中已有论述。这里只简单介绍其工作原理。

在基准站和用户站上同时在 1 和 2 历元上观测了两颗卫星（I,j）,基准站的载波相位

tt?bi(t1)?Nbi??bi1??1?si??1?b?bi(t2)?Nbi??bi2??1?si??1?b?bj(t1)?Nbj??bj1??1?sj??1?b?bj(t2)?Nbj??bj2??1?sj??1?b?ui(t1)?Nui??ui1??1?si??1?u?ui(t2)?Nui??ui2??1?si??1?u?uj(t1)?Nuj??uj1??1?sj??1?u?uj(t2)?Nuj??uj2??1?sj??1?u观测值由数据链实时传送给用户站。这样，用户共获得了8个观测值，即式(1):

式中，N为整周相位模糊度，φ为相位小数，τ为卫星钟差， 为用户接收机钟差， 为基准站钟差。

单差:将两台接收机在同一历元观测同一卫星的载波相位观测值相减,得到4个单差方程, 式(2):

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iiiiid?ub(t1)?(Nu?Nb)?(?u??1b1)??1(?u??b)iiiiid?ub(t2)?(Nu?Nb)?(?u2??b2)??1(?u??b)jd?ub(t1)?(Nuj?Nbj)?(?uj1??bj1)??1(?u??b)jd?ub(t2)?(Nuj?Nbj)?(?uj2??bj2)??1(?u??b)从式（2）中看出，单差方程中已消去了卫星钟差。将两台接收机同时观测两颗卫星的载波相位观测值求差，即同一历元的单差相减，得到两个双差方程，式（3）：

由式（3）看出，此双差方程中已消去了接收机的钟差。将两台接收机在不同历元上的

ijiiiijj??ub(t1)?(Nu?Nb)?(Nuj?Nbj)?(?u1??b1)?(?u1??b1)ijiiiijj??ub(t2)?(Nu?Nb)?(Nuj?Nbj)?(?u2??b2)?(?u2??b2)ijiijjjjii??ub(t1t2)?(?u??)?(???)?(???)?(???2b2u2b2u1b1u1b1)观测值相减，即对双差方程求差，得到三差方程，式（4）：

从式（4）中可看出，此处已消去了相位模糊度。

在静态测量数据处理中，主要任务是求解基线矢量。因此它的计算程序是：利用三差求解出近似的基线长度，再利用浮动双差法求解出相位模糊度和基线矢量。将求得的相位模糊度凑整后，进行固定双差的计算，最后求解出精密的基线矢量。

但在动态的应用中，我们要求的不是基线矢量，而是用户所在的实时位置。因此它的计算程序如下：

（1）在初始化阶段，静态观测若干历元。历元数目的多少取决于用户站到基准站的距

离。在数据处理中，重复静态观测的程序，求出相应位置模糊度，并加以确认此相应模糊度正确无误。

（2）将求出的相应模糊度代入式（3）中，双差方程中只包括△X,△Y,△Z三个位置分

量。此时，只要观测3颗卫星就可进行求解。这样，在实际作业中，观测4——6颗星，就可实时准确无误地求解△X,△Y,△Z。

Xb,Yb,Zb?Xu??Xb???X??Y??Y????Y??u???b?????Zu??WGS?84??Zb?????Z??（3）将基准站的地心坐标输出，就可求得用户站的地心坐标：

（4）将当地坐标系与地心坐标的转换参数输出，就可得到当地坐标系的直角坐标：

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?X??X??100X?Y??Y??010Y?????????Z??Local??Z??WGS?84??001Z0Z?Y?Z0X??X???Y???Y???Z????X?????0???????????m???

（5）采用下式将直角坐标转换为大地坐标，如下式：

?B??L?????H??Local????1C?e2?tg???1???tg???Z?22122????1?e?tg?????X?Y??Y??tg?1()X??X2?Y2?N?cosB?? 式中，

N?a2c?ba1?e2sin2Be2e?1?e212 a为椭球长半轴 e为椭球扁率

载波相位差分技术——RTK技术既有广阔的前景，又有着很大的难度。由于它的测量精度高，时间短，所以在快速静态测量，动态测量，准动态测量中得到广泛的应用，能快速高精度建立工程控制网和实际工程作业。同时，可进一步拓宽到实时三维动态放样，一步法成图等作业中。例如海上精密打桩工程，定点打孔炸礁，地籍测绘地图等。

但是，这一技术仍存在着局限性。例如，基准站信号的传输延迟，给实时定位带来的误差。高波特率数据传输的可靠性及电台干扰更是影响工作的主要问题。

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目前，由于这一技术的先进性，已引起GPS生产厂商的关注。各种系统，诸如RTP，RTD, RTZ等不断问世，成为差分 GPS开发的重要方向。

2.3广域差分GPS

2.3.1广域差分GPS的基本思想

广域差分GPS（Wide Area DGPS，WADGPS）技术的基本思想是对GPS观测量 …… 此处隐藏：2333字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……