网络RTK和网络RTD系统简介

1、LOGO 网络网络RTK和网络和网络RTD系统系统 主讲：贲立超主讲：贲立超 指导教师：窦世卿 目录目录 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 常规常规RTK/RTD技术技术 v 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（Real TwieDtherential)，RTD的精度在l 10 m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

2、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RTKOTF（RealTwie Kinematlyon The Fly）,精度一般在厘米级。 RTK与与RTD的主要区别在于的主要区别在于 vRTK：载波相位（L1、L2）差分技术 vRTD：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. 网络网络 RTK v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）

3、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。 网络网络RTKRTK的关键技术的关键技术： 1.1.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。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），

4、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。 系统的组成系统的组成 网络网络RTK 控制中心控制中心固定站固定站用户部分用户部分 控制中心控制中心 是整个系统的核心。即是通讯控制中心是整个系统的核心。即是通讯控制中心, ,也是也是 数据处理中心。数据处理中心。 它通过通讯线它通过通讯线( (光缆光缆,ISDN,ISDN,电话线电话线) )与所有的固与所有的固 定参考站通讯定参考站通讯; ;通过无线网络通过无线网络(GS

5、M,CDMA,GPRS)(GSM,CDMA,GPRS)与移与移 动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运 行行, ,所以控制中心的软件所以控制中心的软件GPS-NETGPS-NET即是数据处理软件即是数据处理软件, , 也是系统管理软件。也是系统管理软件。 固定站固定站 固定参考站是固定的固定参考站是固定的GPSGPS接收系统接收系统, ,分布在整个分布在整个 网络中网络中, ,一个一个VRSVRS网络可包括无数个站网络可包括无数个站, ,但最少要但最少要3 3个个 站站, ,站与站之间的距离可达站与站之间的距离可达70km(70km(传统高精度

6、传统高精度GPSGPS网络网络, , 站间距离不过站间距离不过101020km)20km)。固定站与控制中心之间有。固定站与控制中心之间有 通讯线相连通讯线相连, ,数据实时的传送到控制中心。数据实时的传送到控制中心。 用户部分用户部分 用户部分就是用户的接收机用户部分就是用户的接收机, ,加上无线通讯的调制加上无线通讯的调制 解调器。根据自己的不同需求解调器。根据自己的不同需求, ,放置在不同的载体上放置在不同的载体上, , 如如: :汽车汽车, ,飞机飞机, ,农业机器农业机器, ,挖掘机等等。挖掘机等等。 当然测量用户也可以把它背在肩上。接收机通过当然测量用户也可以把它背在肩上。接收机通

7、过 无线网络将自己初始位置发给控制中心无线网络将自己初始位置发给控制中心, ,并接收中心的并接收中心的 差分信号差分信号, ,生成厘米级的位置信息。生成厘米级的位置信息。 工作原理和流程工作原理和流程 （1）各个参考站通过）各个参考站通过Internet连续不断地向数据控制中心传输连续不断地向数据控制中心传输GPS卫卫 星观测数据；星观测数据； （2 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）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；立误差模型； （3 3）流动站将单点定位）流动站将单点定位/ /或或DGPS DGPS 确定的位置坐标（确定的位置

8、坐标（NMEA NMEA 格式），通过格式），通过 无线移动数据链路（如无线移动数据链路（如GSM/GPRSGSM/GPRS、CDMACDMA）传送给数据控制中心，控制中心）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，并以源影响的改正值，并以RTCMRTCM格式通过格式通过NTRIPNTRIP协议发给流动站用户；协议发给流动站用户； （4 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）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

9、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。定位成果。 VRSVRS(Virtual Reference Stations)(Virtual Reference Stations)技术，全称虚拟参考站技术（下文简称技术，全称虚拟参考站技术（下文简称 “VRS”“VRS”）技术是目前全球普及范围最广的网络技术是目前全球普及范围最广的网络RTK差分解算技术。差分解算技术。 其工作基本原理见图所示其工作基本原理见图所示： 网络网络 RTD 网络RTD（Real Time DGPS ），即 实时差分GPS，是CO

10、RS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。 网络网络RTK与网络与网络RTD的区别的区别 (1)(1)定位精度为亚米级精度；定位精度为亚米级精度； (2)(2)流动站设备小，不需要双频流动站设备小，不需要双频GPSGPS接收天线接收天线, , 一般采用手持一般采用手持GPSGPS接收机可以实现，但是网络接收机可以实现，但是网络RTKRTK 设备也有设备也有RTDRTD功能；功能； (3)(3)定位速度快，基本不需要等待，可以定位速度快，基本不需要等待，可以 进行连续动态测量。进行连续动态测量。 v网络RTD与网络RTK作用和侧重点不同， RTD一般情况

11、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。 v采用RTD的工作手簿最大的优点是可以实 现内外业一体化。 多站区域多站区域RTD系统系统 v 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。 v 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。 v 多站RTD技术有多个参考站而且

12、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。 v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。 v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 流动站流动站 vRTD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

13、实现区域多基 站RTD，而后者一般只能接收单站广播信 息。 vRTD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 这里只针对这里只针对“覆盖范围覆盖范围”做详细说做详细说 明：明： v网络可以有多个站,但最少需要3个。 v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。 v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1.6

14、8万km,10个站就可以完全控制 北京全市。 v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%。 v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12cm 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。 v就目前而言，网络就目前而言，网络 RTK /RTD已经应用到了许许多多的领域，已经应用到了许许多多的领域， 比如，农业比如，农业.军事军事.畜牧