導航理論基礎(chǔ) 導航實時動態(tài)定位原理及應(yīng)用
引言
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,為了滿足工程施工、測繪等工作的需要,采用GPS實時動態(tài)定位技術(shù)的測繪系統(tǒng)逐步進入我國市場。采用傳統(tǒng) GPS RTK(Real-Time-Kinematic)技術(shù)的測繪系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路電臺,必須經(jīng)過無線電管理部門批準才可設(shè)置使用,但在此前的幾起此類設(shè)備所造成的無線電干擾案例中,所查獲的無線電臺均未向無線電管理部門申報。目前這類設(shè)備使用時所造成的無線電干擾越來越多,因此無線電管理部門應(yīng)該加強對這類設(shè)備的管理。而增加對GPS RTK技術(shù)的了解和認識,將會對查處工作及無線電管理工作大有幫助。
1 RTK 概述
RTK(Real-Time-Kinematic)技術(shù)是GPS實時載波相位差分的簡稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合,實時解算并進行數(shù)據(jù)處理,在1~2秒時間內(nèi)得到高精度位置信息的技術(shù)。
1.1 RTK的工作原理
RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上,另一臺或幾臺接收機置于載體(稱為流動站)上,基準站和流動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號,基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較,得到GPS差分改正值。然后將這個改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的流動站精化其GPS觀測值,從而得到經(jīng)差分改正后流動站較準確的實時位置。
精密GPS定位均采用相對技術(shù)。無論是在幾點間進行同步觀測的后處理(RTK),還是從基準站將改正值傳輸給流動站(DGPS),這些都稱為相對技術(shù),以采用值的類型為依據(jù)可分為4類:
(1)實時差分GPS,其精度為1m~3m;
(2)廣域?qū)崟r差分GPS,其精度為1m~2m;
(3)精密時差分GPS,其精度為1cm~5cm;
(4)實時精密時差分GPS,其精度為1cm~3cm。
差分的數(shù)據(jù)類型有偽距差分、坐標差分和相位差分三類。前兩類定位誤差的相關(guān)性,會隨基準站與流動站的空間距離的增加而迅速降低。故RTK采用第三類方法。
因軌道誤差、鐘差、電離層折射及對流層折射的影響在實際的數(shù)據(jù)處理中一般采用雙差觀測值方程來解算,在定位前需確定整周未知數(shù),這一過程稱為動態(tài)定位的“初始化”(On The Fly即OTF)。實現(xiàn)OTF的方法有很多種,美國天寶導航有限公司的做法是:采用偽距和相位相結(jié)合的方法,首先用偽距求出整周未知數(shù)的搜索范圍,,再用相位組合和后繼觀測歷元解算和精化;利用偽距估計初始位置和搜索空間,快速確定精確的初始位置。
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