网络RTK技术（VRS）简析

网络RTK技术（VRS）简析 网络RTK技术(VRS)简析 第24卷第22期 2008年11月 甘肃科技 GansuScienceandTcchnol prD2.247v.22 Nov.2008 网络RTK技术(VRS)简析 袁新强 (中铁建第一勘察设计院集团,陕西西安710043) 摘要:结合GPS动态定位技术(RTK)在测量领域中应用的局限性,简单叙述了VRS 技术(虚拟参考站卫星定位服 务系统)的基本工作原理,并对GPS网络RTK技术(VILS)做出了简要分析. 关键词:网络;RTK;VRS;简析 中图分类号:P228 传统RTK技术在实际应用中遇到的最大问题 就是基准站校正数据的有效作用距离.GPS测量误 差的空间相关性随着参考站与流动站距离的增加会 逐渐失去线性相关,因此在较长作业距离下,经过差 分处理后的用户数据中仍然含有很大的观测误差, 从而导致定位精度的降低和无法解算出载波相位的 整周模糊度.因此,传统的单机RTK技术的作业距 离便显得非常有限. 为了克服上述传统RTK技术上的缺陷,在2O 世纪9O年代中期,随着Intemet,无线通讯,计算机 网络技术的发展,有人提出了网络RTK技术(VRS 技术).在网络RTK技术中,GPS误差的空问相关 性线性衰减的单点GPS误差模型被区域型的GPS 网络误差模型所取代,即用多个基准站组成的GPS 网络来估算某一地区的GPS定位误差模型,并为网 络覆盖地区的用户提供校正数据.而用户收到的便 不是某个实际基准站的观测数据,而是一个虚拟参 考站的数据,和距离自己位置较近的某个参考网格 的校正数据,因此网络RTK技术又被称为虚拟参考 站技术(VirtualReference)o 1传统RTK技术简介及其局限性 GPS测量技术用于生产作业,在过去十多年时 间的广泛应用,其作业模式从静态测量,快速静态测 量,后处理高精度动态测量,发展到动态初始化 (OYV)厘米级的实时RTK测量作业模式.目前厘 米级实时RTK技术以其高效,可靠和适用性强等诸 多优点已经被广大GPS用户所接受,并广泛应用于 各种测绘生产作业.RTK技术的优势主要 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在 以下几点:用户野外可以实时获得测量结果,进行野 外质量控制,室内工作量减少,野外生产效率高,测 量精度高.但RTK技术的作业效率仍然会受到 RTK技术数据链传播有效作业距离,定位精度要 求,初始化速度,成果的可靠性和长距离数据通信等 问题的困绕. 传统RTK(RealTimeKinematic)技术是GPS实 时动态定位的简称.这是一种将GPS与数据传输 技术相结合,实时解算进行数据处理,在数秒时间内 得到高精度测量成果的技术.RTK技术一经问世, 就极大拓展了GPS(全球定位系统)的应用范围,使 GPS从只能做基础控制测量的局面中摆脱出来,开 始被广泛运用于工程测量.由于RTK技术局限性 的存在,使得其在实际应用中受到了限制,常规 RTK作业时,流动站GPS接收机接收到基准站的差 分信号后,首先出现的是浮动解结果,经过一段时问 的观测和计算后得到固定解结果,这段时间被称为 初始化时间,其与作业期间的观测卫星数,卫星分布 状况,与基准站的距离和观测环境等都有关系.而 且RTK观测中流动站10m内禁止使用对讲机,手机 等电磁设备.RTK作业期问,基准站不允许下列操 作:关机又重新启动,自测试,改变仪器高度与测站 名,改变天线位置,关闭文件或删除文件等. 其局限性主要表现为:1)用户需要架设本地的 基准站;2)定位误差随着距离的增长而增大;3)误 差增长使得流动站和基准站的作业距离受到限制; 4)在RTK的作业过程中,由于受作业距离的限制, GPS技术固有条件的限制(参考站和流动站之间必 须没有山体,楼群之类的遮挡,另外作业区域内还不 能存在强烈的电磁波等干扰),需要不断移动基准 站,架设中继站,作业效率低,工作繁琐,且由于数据 通讯的原因影响了单基准站RTK的定位精度和质 量,降低了工作效率,可靠性和可行性也随距离而降 低.5)一般要求GPS接收机的性能要高,且机内要 有先进的数学模型,能确保长基线进行正确整周未 第22期袁新强:网络RTK技术(VRS)简析35 知数的求解.6)数据链的性能要好,传送距离要 远,能正确无误的将参考站的数据发送到流动站. 而应用网络RTK技术(VRS技术)的最大意义在 于,它将克服RTK技术存在GPS作业的局限性,扩 展了传统RTK技术的有效作业距离. 2网络RTK技术简述 具有实时定位服务功能的虚拟参考站卫星定位 服务系统VRS(VirtualReferenceStation)是当今GPS 技术发展的热点之一,由于VRS系统突破了常规 GPS差分作业系统分散,相互独立,临时陛基准站频 繁设置等问题,在各行各业中得到了广泛应用.深 圳虚拟参考站卫星定位服务系统是我国第一个实时 型VRS,该系统是在计算机城域网上建立的现代化 城市大地测量网络服务系统,由卫星跟踪基准站,系 统控制中心,用户数据中心,实时数据通信网络等组 成,可全天候地向深圳地区用户提供厘米级实时和 快速定位,毫米级事后精密定位等服务. VRS虚拟参考站技术,无需用户自己建立基准 站,运用了GPS定位技术,Interact技术,无线通信技 术,计算机网络管理技术.控制中心连续收几个参 考站的原始观测数据,通过对所有基站数据处理消 除周跳,减弱电离层,对流层,星历误差,多路径和噪 声的影响,建立动态数据库,用户通过GSM向控制 中心以NMEA格式发送用户位置信息,控制中心为 用户建立虚拟参考站,控制中心以RTCM格式向用 户发送虚拟参考站位置和模拟观测值,用户用虚拟 观测站数据进行RTK结算.应用多个参考站的观 测数据,连续监测多参考站的联合数据,在每一个用 户的指定地点建立唯一的虚拟参考站,向用户发送 RTCM或CMR+格式差分数据.就尤如日本的电 子基准点,它就运用了VRS技术.VRS技术的运 用,减少了测绘单位的投资,只需有移动站,而无需 基准站,由控制中心为用户建立一个虚拟的基准站, 因其通过对几个参考站的数据进行处理,计算,所以 精度比传统RTK的精度要高的多.应用领域也由 GPS网络实现的虚拟参考站概念,使得许多应用得 以更有效地实现,同时,在距参考站相当远的情况下 用户再无需设立自己的基准站. 3网络RTK技术(VRS)的作业优势 高精度实时动态(RTK)GPS定位技术已经在大 地测量方面产生了重大变革,并带来了空前的高效 率.但直到现在,用RTK系统来进行高精度的测量 作业,还意味着用户必须首先在测区附近建立一个 控制点,然后在该控制点上架设基准站. 现代虚拟参考站技术VRS(VirtualReference Stations)的诞生,使得用户一进入测区的任何一点 就能立即开始GPS高精度,实时动态RTK测量,成 为现实.这一创新的定位理论思想是采用了固定参 考站网络来合成"虚拟参考站",使得测区内的每位 用户都能使用,可以得到厘米级的定位精度,并大大 增强了GPS技术的定位性能和可靠性. 这种全新的RTK定位 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 从根本上提高了作 业效率和测量的质量.它不再要求建立参考站,从 而可以节省时间,也节约了用户投资.在VRS网 内,等于已经建立了公用的控制点,消除了以往不精 确的基准控制点所产生的误差传播. 连续运行的GPS参考站网具有许多常规测量 技术所不具备的优点.首先,整个系统全自动,无需 人工干预,把广大测绘工作者从繁重的手工劳动中 解脱出来,大大提高了劳动生产率;引进实时GPS 测量和检核技术后,从根本上避免了重复设站和超 限返工问题;避免控制网的重复建设,改造和维护, 提供统一,均匀和高精度的三维空间基准;一个系统 同时满足各行各业不同精度层次,不同目的和不同 服务方式的需求.因此,当前国内外建立这种GPS 卫星定位网代替分散的,短期的,静态的定位测量已 经成为一种趋势,其技术优势主要表现在: 1)作业覆盖范围广.VRS网络可以有多个站, 但最少需要3个.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km.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%.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1—2era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. 2)费用将大幅度降低.70kin的边长使建GPS 网络费用大大降低,用户不再架设自己的基准站,可 靠性也随之提高.采用了多个参考站的联合数据, 大大提高了可靠性.除了建设成本以外,在系统的 可靠性方面,网络RTK也远远优于单机RTK系统. 因为单机RTK系统的可靠性取决于单个参考站,一 旦该参考站出现问题,其覆盖的区域就会成为服务 盲区,甚至是错误服务区.而在网络RTK方式,系 统的可靠性不是由单个站而是由整个GPS参考站 网络来维护的,因此单个参考站即使出现问题也很 甘肃科技第24卷 容易被发现,不会导致数据被错误使用;而要提高系 统的容错性,保持网络的有效覆盖也只需要在网络 中增加很少的备用参考站,这在单机RTK系统中代 价将是十分高昂的. 与常规RTK定位技术相比,VRS技术对电离 层,对流层等改正考虑较好,定位可靠性和精度较 高,作用范围较大,同时最大程度上保护了用户的设 备投入.由于该技术的显着优点,先后日本,德国, 美国,加拿大,瑞典等国家得到了广泛应用. 另外,虚拟参考站(VRS)具有的优势是:它允许 服务器应用整个网络的信息来计算电离层和对流层 的复杂模型;VRS的另一个技术优势是消除了对流 层误差.但是VRS值得争论的一个劣势是:它在支 持流动站进行动态应用方面有局限性,特别是在大 型网络内在运动中进行拨号服务时段内.因为在 VRS中,修正信息是在拨号时对初始的流动站位置 进行优化而得到的,如果流动站在拨号后位置已经 移动了,则这种修正对流动站的新位置不一定合适. 虽然这种效果仅影响长距离运动的流动站(几公 里),但通过采用附加的信息,流动站也能在这种情 况下工作.例如天宝的GPSNet?服务器VRS 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 就为此提供了专门设计的RTCM电文59附加信息 (FKPs).电文59是公众已知的一种信息,它对 VRS流动站位置的FKP进行了优化,并且是由网 络定位而导出的FKP.因而,如果流动站能从GPS— Net接收VRS数据流,那么它将具有这两者的优势, 它就可以接收已经对提供的初始流动站位置进行了 优化的数据流.此外,随着流动站运动的延伸,它能 通过初始位置周围的线性FKP模型来不断修正局 (上接第76页) [3]潘宝玉.论高精度GPS高程测量[J].地矿测绘,1995 (1):1-5. 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