RTK测量原理教案.pptx
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1、会计学1RTK测量原理测量原理内容简介内容简介n n一、GPS差分技术n n二、E650 RTK作业流程第1页/共28页一一 GPS差分技术差分技术n n1 起因起因绝对定位精度不能满足要求第2页/共28页 2 2 差分差分差分差分GPSGPS的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理n n误差的空间相关性误差的空间相关性n n以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性,从而定以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性,从而定位结果也有一定的空间相关性。位结果也有一定的空间相关性。n n差分差分GPSGPS的基本原理的基本原理n n利用基准站(设在坐标精确已知的点上)测定具有空间相关
2、性的利用基准站(设在坐标精确已知的点上)测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响,供流动站改正其观测值或定位误差或其对测量定位结果的影响,供流动站改正其观测值或定位结果。结果。n n差分改正数的类型差分改正数的类型n n位置(坐标改正数)改正数:基准站上的接收机对位置(坐标改正数)改正数:基准站上的接收机对GPSGPS卫星进行卫星进行观测,确定出测站的观测坐标,测站的已知坐标与观测坐标之差观测,确定出测站的观测坐标,测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。即为位置的改正数。n n距离改正数:利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离改正数:利用基准站坐标和卫星星历可计算出站
3、星间的计算距离,计算距离减去观测距离即为距离改正数距离,计算距离减去观测距离即为距离改正数第3页/共28页3 3 差分差分差分差分GPSGPS的分类的分类的分类的分类n n根据时效性根据时效性n n实时差分实时差分n n事后差分事后差分n n根据观测值类型根据观测值类型n n伪距差分伪距差分n n载波相位平滑伪距差分载波相位平滑伪距差分n n载波相位差分载波相位差分n n根据差分改正数根据差分改正数n n位置差分(坐标差分)位置差分(坐标差分)n n距离差分距离差分(伪距、载波相位伪距、载波相位)n n根据工作原理和差分模型根据工作原理和差分模型n n局域差分(局域差分(LADGPS Loca
4、l Area DGPSLADGPS Local Area DGPS)n n单基准站差分单基准站差分n n多基准站差分多基准站差分n n广域差分(广域差分(WADGPS Wide Area DGPSWADGPS Wide Area DGPS)位置差分位置差分坐标改正坐标改正距离改正距离改正距离差分距离差分第4页/共28页n n位置差分位置差分n n差分改正计算的数学模型简单差分改正计算的数学模型简单n n差分数据的数据量少差分数据的数据量少n n基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星n n差分精度差分精度3m3m,作用距离,作用距离100km100km,
5、无数据期龄概念,无数据期龄概念n n距离差分距离差分n n差分改正计算的数学模型较复杂差分改正计算的数学模型较复杂n n差分数据的数据量较多差分数据的数据量较多n n基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星n n差分精度差分精度3m3m,作用距离,作用距离100km100km,数据龄期,数据龄期30S30S位置差分和距离差分的特点位置差分和距离差分的特点位置差分和距离差分的特点位置差分和距离差分的特点第5页/共28页单基准站局域差分单基准站局域差分n n结构结构n n基准站(一个)、数据通讯链和用户基准站(一个)、数据通讯链和用户n n数学模型(差分
6、改正数的计算方法)数学模型(差分改正数的计算方法)n n提供距离改正和距离改正的变率提供距离改正和距离改正的变率n n特点特点n n优点:结构、模型简单优点:结构、模型简单n n缺点:差分范围小,精度随距基准站距离的增加而下降,可靠性低缺点:差分范围小,精度随距基准站距离的增加而下降,可靠性低基准站基准站数据链数据链流动站流动站第6页/共28页多基准站局域差分多基准站局域差分(LADGPS)n n结构结构n n基准站(多个)、数据通讯链和用基准站(多个)、数据通讯链和用户户n n数学模型(差分改正数的计算方数学模型(差分改正数的计算方法)法)n n加权平均加权平均n n偏导数法偏导数法n n最
7、小方差法最小方差法n n特点特点n n优点:差分精度高、可靠性高,差优点:差分精度高、可靠性高,差分范围增大分范围增大n n缺点:差分范围仍然有限,模型不缺点:差分范围仍然有限,模型不完善完善多基准站差分系统结构多基准站差分系统结构第7页/共28页广域差分广域差分n n结构结构n n基准站(多个)、数据处理中心、数据通讯链、监测站和用户基准站(多个)、数据处理中心、数据通讯链、监测站和用户n n数学模型(差分改正数的计算方法)数学模型(差分改正数的计算方法)n n与普通差分不相同与普通差分不相同n n普通差分是考虑的是误差的综合影响普通差分是考虑的是误差的综合影响n n广域差分对各项误差加以分
8、离,建立各自的改正模型广域差分对各项误差加以分离,建立各自的改正模型n n用户根据自身的位置,对观测值进行改正用户根据自身的位置,对观测值进行改正n n特点特点n n优点:差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大优点:差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大n n缺点:系统结构复杂、建设费用高缺点:系统结构复杂、建设费用高第8页/共28页载波相位平滑伪距载波相位平滑伪距n n原理:原理:原理:原理:由于载波相位的测量精度比伪距测量精度高由于载波相位的测量精度比伪距测量精度高2 2个数量级,而且载波相位测量受多路径效应的影响个数量级,而且载波相位测量受多路径效应的影响比伪距测量小比伪距测量小
9、2 2个数量级,如果能获得整周模糊度,就可以获得近于无噪声的伪距测量。一般情况下,个数量级,如果能获得整周模糊度,就可以获得近于无噪声的伪距测量。一般情况下,无法获得整周模糊度,但能获得多普勒计数或载波相位变化信息。因此若能够利用载波相位变化信息无法获得整周模糊度,但能获得多普勒计数或载波相位变化信息。因此若能够利用载波相位变化信息来辅助伪距测量就可以获得比单独采用伪距测量更高的精度,这一思想称为载波相位平滑伪距测,目来辅助伪距测量就可以获得比单独采用伪距测量更高的精度,这一思想称为载波相位平滑伪距测,目的是提高伪距观测值的精度。的是提高伪距观测值的精度。n n伪距和载波相位方程同在相邻历元间
10、求差伪距和载波相位方程同在相邻历元间求差第9页/共28页RTK技术技术基准站建在已知或未知基准站建在已知或未知点上点上;基准站接收到的卫星信基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时号通过无线通信网实时发给用户发给用户;用户接收机将接收到的用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站卫星信号和收到基准站信号实时联合解算,求信号实时联合解算,求得基准站和流动站间坐得基准站和流动站间坐标增量标增量(基线向量)(基线向量)。站间距站间距3030公里公里平面精度平面精度1-21-2厘米厘米第10页/共28页差分差分GPS的新进展的新进展n n增强型系统n n特点特点n n伪卫星技术伪卫星技术n n卫星通讯技
11、术卫星通讯技术n n类型类型n nLAAS Local Area Augmentation SystemLAAS Local Area Augmentation Systemn n采用地基伪卫星采用地基伪卫星n nWAAS Wide Area Augmentation SystemWAAS Wide Area Augmentation Systemn n采用空基伪卫星采用空基伪卫星n n采用通讯卫星发送差分改正数和测距信息采用通讯卫星发送差分改正数和测距信息WAAS第11页/共28页差分差分GPS的新进展的新进展n n网络RTKn n作业模型类似作业模型类似RTKRTKn n原理原理n nVR
12、SVRS虚拟参考站虚拟参考站(Trimble)(Trimble)n nFKPFKP主辅站主辅站(Leica)(Leica)n nCBICBI综合误差内插法综合误差内插法 (Whu)(Whu)n n特点特点n n精度和可靠性高精度和可靠性高第12页/共28页差分差分GPS的新进展的新进展n n网络RTK第13页/共28页VRS3 流动站通过标准的RTK作业方式接收其改正信息,并进行超短基线的RTK,获得较高精度位置信息2 VRS软件基于该虚拟的位置生成实时RTCM改正数据1 流动站发送单点定位解给数据处理中心RTCMNMEA第14页/共28页FKP早期流动站无法解读RTCM 3.0 网络RTK
13、信息,徕卡GPS Spider 软件能够生成一组单个的主辅站改正数称之为i-MAX;对于可以解读RTCM3.0的流动站,播发区域改正数FKP。第15页/共28页iCORS第16页/共28页二、二、E650 RTK作业流程作业流程1.WGS-84坐标和平面坐标都具备的情况2.只有平面坐标的情况3.只有WGS-84坐标的情况第17页/共28页一、一、WGS84WGS84和平面坐标都具备的情况和平面坐标都具备的情况 这种情况一般是比较理想的情况,在实际工作中遇到的机会比较少,但是也是存在的,这个时候咱们的选择余地就是比较大一点。具体实施方案如下:这种情况一般是比较理想的情况,在实际工作中遇到的机会比
14、较少,但是也是存在的,这个时候咱们的选择余地就是比较大一点。具体实施方案如下:首先我们手中有客户提供的三个或者三个以上的具有首先我们手中有客户提供的三个或者三个以上的具有WGS-84和平面坐标的控制点。这个时候要先向客户了解几个点的周边状况和环境情况,挑出其中最适合架设基准站的点架设基准站。架设好基准站后设置流动站,连通之后可以直接进行坐标转换了,因为已经有和平面坐标的控制点。这个时候要先向客户了解几个点的周边状况和环境情况,挑出其中最适合架设基准站的点架设基准站。架设好基准站后设置流动站,连通之后可以直接进行坐标转换了,因为已经有WGS84的坐标了,可以省掉控制点联测的步骤,下面就可以进行客
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