RTK是英文Real - time kinematic的縮寫,中文意思是實時動態(tài)。RTK作為現(xiàn)代丈量中的測繪儀器,已經(jīng)非常遍及。RTK是一種衛(wèi)星導(dǎo)航技能,用于進步從基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航體系(GPS/BeiDou/Galileo/Glonass)取得的定位數(shù)據(jù)的精度。RTK又稱載波相位差分技能,是實時處理兩個載波相位觀丈量的差分辦法。即是將基準站收集的載波相位發(fā)給用戶接納機,進行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分能夠使定位精度到達厘米級。大量運用于動態(tài)需求高精度方位的范疇。
那么,RTK的概念是什么呢?它是一種運用GPS載波相位觀測值進行實時動態(tài)相對定位的技能,它能夠?qū)崟r地供給測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位成果。曾經(jīng)的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)丈量都需求事后進行解算才能取得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的丈量辦法,極大地進步了作業(yè)效率。
RTK的作業(yè)原理是基準站經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一同傳送給流動站。流動站不只經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈接納來自基準站的數(shù)據(jù),還要收集GPS觀測數(shù)據(jù),并在體系內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理,一起給出厘米級定位成果。
在運用GPS進行定位時,會受到各種各樣因素的影響,為了消除這些差錯源,有必要運用兩臺以上的GPS接納機同步作業(yè)。所以RTK丈量至少需求2臺GPS接納機(一臺作為基準站一臺或多臺作為移動站)、數(shù)據(jù)通信鏈(電臺等)和丈量軟件。也便是說,兩臺接納機都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù),一起,基準站經(jīng)過其發(fā)射電臺把新疆RTK所接納的載波相位信號發(fā)射出去。
GPS的概念及組成
GPS(Global Positioning System)即全球定位體系,是由美國建立的一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位體系,經(jīng)過GPS體系能夠在全球規(guī)模內(nèi)實現(xiàn)全天候、連續(xù)、實時的三維導(dǎo)航定位和測速;別的,還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精細定位。GPS的整個體系由空間部分、地面操控部分和用戶部分所組成。
空間部分
GPS的空間部分是由24顆GPS作業(yè)衛(wèi)星所組成,這些GPS作業(yè)衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座,其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星,3顆為活動的備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星散布在6個傾角為550的軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時。每顆GPS作業(yè)衛(wèi)星都宣布用于導(dǎo)航定位的信號。GPS用戶正是運用這些信號來進行作業(yè)的。
操控部分
GPS的操控部分由散布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監(jiān)控體系所構(gòu)成,依據(jù)其不同的作用,這些跟蹤站被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有一個,它的作用是依據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)經(jīng)過注入站注入到衛(wèi)星中去;一起,它還對衛(wèi)星進行操控,向衛(wèi)星發(fā)布指令,當(dāng)作業(yè)衛(wèi)星呈現(xiàn)故障時,調(diào)度備用衛(wèi)星,代替失效的作業(yè)衛(wèi)星作業(yè);別的,主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站共有五個,監(jiān)控站的作用是接納衛(wèi)星信號,監(jiān)測衛(wèi)星的作業(yè)狀況;注入站有三個,它的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。
目前GPS體系供給的定位精度是優(yōu)于10米,而為得到更高的定位精度,我們一般選用差分GPS技能:將一臺GPS接納機安置在基準站。上進行觀測。依據(jù)基準站已知精細坐標(biāo),計算出基準站到衛(wèi)星的間隔改正數(shù),并由基準站實時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 用戶接納機在進行GPS觀測的一起,也接納到基準站宣布的改正數(shù),并對其定位成果進行改正,然后進步定位精度。差分GPS分為兩大類:偽距差分和載波相位差分。
偽距差分原理
這是運用最廣的一種差分。在基準站上,觀測所有衛(wèi)星,依據(jù)基準站已知新疆RTK坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo),求出每顆衛(wèi)星每一時刻到基準站的真實間隔。再與測得的偽距比較,得出偽距改正數(shù),將其傳輸至用戶接納機,進步定位精度。
載波相位
可運載調(diào)制信號的高頻率震蕩波,稱之為載波。以GPS體系為例,GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號由載波、測距碼和導(dǎo)航電文三部分組成。在GPS建成之初,是經(jīng)過偽距丈量來進行定位的,因為精度低的原因(C/A碼的測距精度只能到達2.93m),后來人們在20世紀90年代中期開發(fā)基于GPS丈量的實時厘米級精度定位,也便是現(xiàn)在的RTK(實時動態(tài))定位。
偽距丈量比載波相位的精度低是因為碼元寬度和波長,偽距丈量是以測距碼作為量測信號的,而選用碼相關(guān)法時,丈量精度是碼元寬度的百分之一,因為測距碼的碼元寬度較大(精碼碼寬30m,C/A碼碼寬300m),所以導(dǎo)致丈量精度不高。
載波之前作為運載衛(wèi)星信號的載體,而測距碼也包含在衛(wèi)星信號里,闡明載波是給測距碼當(dāng)運輸工具的,突然發(fā)現(xiàn)作為運輸工具的載波的精度要比測距碼還要高,大起大落。
可是運用載波時也不是都是好的,也有缺點。例如會呈現(xiàn)周跳與整周含糊度的問題。周跳,是因為因為衛(wèi)星信號的失鎖而導(dǎo)致的整周計數(shù)的跳變或中斷,導(dǎo)致觀測值不精確。整周含糊度是因為載波是一個沒有任何標(biāo)記的余弦波,接納機內(nèi)的鑒相器只能測定缺乏一周的部分,對產(chǎn)生的整周數(shù)不確定。
載波相位丈量的原理是
ρ=λ(φs -φR)
是衛(wèi)星到地球的間隔,也叫衛(wèi)地距,為載波的波長,(φs -φR)為相位差,這里的新疆RTK相位差包含著缺乏一周的小數(shù)部分,也包含著整周波段數(shù)。
所以載波相位丈量實際便是以波長λ作為長度單位,以載波作為一把“尺子”來丈量衛(wèi)星至接納機間的間隔。
傳統(tǒng)RTK的缺點
傳統(tǒng)RTK也有一個缺點,便是GPS差錯會隨參閱站和移動站間隔的增加而逐新疆RTK步失掉線性,在較長間隔下(單頻>10km,雙頻>30km),經(jīng)過差分處理后的用戶數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測差錯,然后導(dǎo)致定位精度的下降和無法解算載波相位的整周含糊。
所以在20世紀90年代中期,人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技能。經(jīng)過多個參閱站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來估計一個區(qū)域的GPS差錯模型,并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的用戶供給校正數(shù)據(jù),用一個虛擬參閱站的數(shù)據(jù),為用戶供給間隔自己方位較近的某個參閱網(wǎng)格的校正數(shù)據(jù),因而網(wǎng)絡(luò)RTK技能又被稱為虛擬參閱站技能(Virtual Reference)。
近些年跟著技能的開展,RTK技能早已由傳統(tǒng)的1+1或1+2開展到了廣域差分體系WADGPS,有些城市建立起CORS體系,有的公司也自己建立了CORS體系,例如千尋CORS,這就大大進步了RTK的丈量規(guī)模,解決了傳統(tǒng)RTK間隔約束的問題。