测绘工程中RTK作业系统研究

来源：职称驿站所属分类：电子技术论文
发布时间：2013-03-14浏览：31次

　　摘要：GPS 网络 RTK 定位是近几年发展起来的一种高精度的 GPS 定位技术，它利用多个基准站构成一个基准站网，然后借助广域差分 GPS 和具有多个基准站的局域差分 GPS 中的基本原理和方法来消除或削弱各种 GPS 测量误差对流动站的影响，从而达到增加流动站与基准站间的距离和提高定位结果精度的目的。与常规 RTK 相比，该方法具有覆盖面广，定位精度高，可靠性强，可实时提供厘米级定位等优点，其应用前景广阔，是目前 GPS 界研究的热点。

　　关键词：GPS,RTK,测量

　　1.RTK野外测绘软件

　　RTK野外测绘软件是最新开发的GPSRTK控制采集手簿软件，其融合了多年来在野外测绘软件上的实践经验，并借鉴国际同类先进软件的相关功能，根据国内测量行业的野外生产习惯而开发的，是专门为大地测量、工程测量和工程建设而设计的功能强大野外测绘软件。

　　工程之星软件是在南方公司最早的Psion控制采集手簿软件和CASIO天王星控制采集软件的基础上开发而成的。南方公司(同时也是国内)最早使用的RTK测量手簿是内嵌DOS操作系统的PSION手簿，所以控制采集手簿软件也是基于DOS操作系统的，在图形显示上有一定的局限性。随着RTK产品技术的发展，基于WinCE操作系统的手簿逐渐成熟起来，南方公司实时开发了基于WinCE操作系统的天王星控制采集手簿，天王星野外测量软件便捷的窗口菜单式功能操作和直观的图形界面是PSION手簿软件无法比拟的。

　　随着RTK产品的广泛使用，许多用户对手簿软件有了更高、更多的功能需求，而紧跟国际RTK测量技术前沿的南方公司在这样的需求下推出了南方一体化接收机及其最新配套的手簿野外测绘软件――工程之星。

　　2.GPSRTK测量

　　2.1临时基站RTK测量

　　GPSRTK测量过程一般包括：基准站选择和设置、流动站设置、中继站的设立等。

　　2.1.1基准站的观测点位选择和系统设置

　　(1)基准站的观测点位选择。GPSRTK定位的数据处理过程是基准站和流动站之间的单基线处理过程，基准站和流动站的观测数据质量好坏、无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大。野外工作时，测站位置的选择对观测数据质量、无线电传播影响很大。但是，流动站作业点只能由工作任务决定观测地点，所以基准站位置的选择非常重要。

　　(2)基准站的系统设置。基准站的设置包括：建立项目和坐标系统管理、基准站电台频率的选择、GPSRTK工作方式的选择、基准站坐标输人、基准站工作启动等。

　　2.1.2流动站GPS的设置

　　流动站GPS的设置包括：建立项目和坐标系统管理、流动站电台频率的选择、有关坐标的输人、GPSRTK工作方式的选择、流动站RTK工作启动、使用RTK流动站测量地形点等。

　　2.1.3中继站电台的设立

　　由于工作环境的复杂性，基准站和流动站之间往往无法避免障碍物对电台通信的影响，这时中继站电台可以起到比较好的补救作用：一是它可以接收来自基准站的信号，又可以将其发送出去供流动站使用;二是中继站电台只转发信号，不必安排在已知点上，完全可以按需要随时任意安排位置。

　　2.2.网络RTK测量

　　实时网络RTK服务，是利用基准站的载波相位观测数据，与流动站的观测数据进行实时差分处理，并解算整周模糊度，由于通过差分消去了绝大部分的误差，因而可以达到厘米级定位精度。网络RTK不需要架设基准站，比传统的RTK测量效率提高30%左右。网络RTK根据其解算模式可分为以下几种。

　　2.2.1单基站RTK技术

　　CORS站网由若干个CORS站组成，GPS差分信号可从各个CORS站发出，也可从数据中心发出。在这种网络RTK模式下，每个基准站服务于一定作用半径的GPS用户，对于一般的RTK应用，服务半径可以达到30km。GPS差分数据播发的数据链，可以用无线电台，也可用公用无线通信网，如移动GSM/GPRS或联通CDMAIX。单工站CORS就是只有一个连续运行站。

　　类似于一加一的RTK，只不过基准站由一个连续运行的基准站代替，基站同时又是一个服务器，通过软件实时查看卫星状态、存储静态数据、实时向Internet发送差分信息以及监控移动站作业情况。移动站通过GPRS、CDMA网络两种通讯方式基站服务器进行通讯。

　　2.2.2多基站CORS网络系统

　　多基站CORS是指分布在一定区域内的多台连续运行的基站，每个基站都是一个单基站系统，由控制软件自动计算流动站与基站间的距离，选点距离最近的CORS基站作为RTK差分作业的参考站。

　　当前国内不同行业建设的CORS系统基本上还是独立运行的，很多单位的数据只在本单位甚至是本部门内共享和利用。在当前技术水平和市场可供产品条件下，根据本部门实际情况，从提高投资效益角度出发，选择单基站和多基站CORS系统是适合一些地、市、县测绘部门的优选方案。

　　2.2.3虚拟基站技术(VRS)

　　VRS技术是现有网络RTK技术的代表。采用VRS技术，基准站网子系统必须包含三个以上的连续运行基准站，数据中心通过组合所有基准站的数据，确定整个CORS覆盖区域的电离层误差、对流层误差、轨道误差模型等。流动站作业时，首先通过GPRS或CDMA无线通信网络向数据中心发出服务请求，并将流动站的概略位置回传给数据中心，数据中心利用与流动位置最接近的三个基准站的观测数据及误差模型，生成一个对应于流动站概略位置的虚拟基准站(VRS)，然后将这个虚拟基准站的改正数信息发送给流动站，流动站再结合自身的观测数据实时解算出其所在位置的精确坐标。

　　2.2.4主副站技术(MAC)

　　主副站技术首先选取一个基准站作为主站，并将主站所有的改正数及坐标信息传送给流动站，而网络中其他基准站只是将其相对于主站的改正数变化及坐标差信息传送给流动站，从而减少了传送的数据量。

　　VRS技术和MAC技术服务半径可以达到40km左右。

　　2.3GPS测量数据处理

　　外业观测数据质量检核主要有以下内容：

　　(1)数据剔除率同一时段内观测值的数据剔除率，不应超过10%。

　　(2)复测基线的长度差C、D级网基线处理和B级网外业预处理后，若某基线向量被多次重复，则任意两个基线长度之差ds应满足规范要求。

　　单点观测模式不同点间不进行重复基线、同步环和异步环的数据检验，但同一点间不同时段的基线数据(与连续运行站网)长度较差，两两比较也应满足上式。

　　2.4一体化设计与抗干扰的完美结合

　　(1)一体化设计是世界同类产品的潮流，彻底摆脱“线”制，模块化的设计有效解决机器内部的干扰问题。

　　(2)专业设计的数传电台，误码率低，方便写频掌握核心的数传电台技术，主体性能达到国外先进水平，方便写频，为客户解决串台问题，误码率在10-7。

　　(3)工业级模具三防设计(防尘、防水、防震)专业的模具、高强度的工业外壳材料以及具有很强防水能力的防水圈，使得S82-2008的野外性能更优越。