本文以DGPS为例来说明差分定位技术
首先提个问题:我们为什么要采用差分GPS定位技术测量?
答案是:绝对定位精度不能满足要求。
DGPS:差分全球定位系统(Differential Global Position System).
目前 GPS 系统提供的定位精度是优于 10 米,而为得到更高的定位精度,我们通常采用差分 GPS 技术:将一台 GPS 接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行 GPS 观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。
差分 GPS 分为两大类:伪距差分和载波相位差分
差分的优点
(1)消除卫星钟钟差
(2)消除卫星星历误差
(3)消除电离层延迟
(4)消除对流层延迟
(5)将接收机钟钟差做为未知数求出以上措施将有效地提高GPS定位精度,一般而言,以坐标方式差分可达±5m的精度,以伪距方式可达±(1~3)m级精度,以载波相位方式可达±(1~3)cm的精度,高程精度为平面精度的2~3倍。
RTK测量原理图
这里主要介绍伪距1对n后处理差分系统,其平面定位精度可达±1m,高程定位精度可达±(2—3)m,作用距离可达200km。
若为实时差分,还需通讯电台
从上式出发,推证伪距差分的一般数学模型。在基准站A观测j卫星,测得伪距为:
式中ρjAt为t时刻A至卫星j的真实距离,可用 几何公式求得。由电台送往移动台B点的差分改正为:
B点观测的伪距为:
将伪距改正数加入(3-17)式,则有:
考虑到现有设备的通讯能力,A、B点间距不超过50km,因而LjBtrop≈LjAtrop,LjBion≈LjAion,上式中可消除卫星钟差、对流层、电离层的影响,令c(VTB-VTA)=d,则上式可表示为:
将上按台劳级数展开,得:
因A、B二点之距小于50km,故ljAt≈ljBt,mjAt≈mjBt,njAt≈njBt,ρjAt0、ρjBt0为ρjAt、ρjBt的初值,从而依上式可大部分消除卫星星历误差,进一步整理为:
当有n(n>4)颗同步观测卫星时,按最小二乘法表示的伪距差分模型为:
用户接收机i和基准站接收机j同时跟踪一颗编号为i的卫星,则载波相位观测方程可以表示为:
显然,由两个整数相减得到的单差整周模糊度
单差——不同观测站同步观测相同卫星所得观测量之差
双差——不同观测站同步观测一组卫星所得观测量的单差之差
三差——不同观测站同步观测同一组卫星所得观测量的双差之差
RTK关键技术——初始化,通讯
观测站A、B对卫星j的观测值分别为:
单差:消除了卫星钟差,基本消除了电流层、对流层延迟误差。
双差:消除了星历误差,进一步消除了电流层、对流层延迟误差。
三差:消除了整周模糊度、电流层、对流层延迟误差。
原则:用双差不用单差,用固定解不用浮点解
连续运行参考站(CORS),可定义为:一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值(载波相位,伪距),各种改正数、状态信息,以及其他有关GNSS服务项目的系统。
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