第六章GPS实时动态定位原理

1、第六章第六章 GPS实时动态定位技术实时动态定位技术 第一节第一节 RTK概述概述 第二节第二节 RTK系统基准站的组成和作用系统基准站的组成和作用 第三节第三节 RTK流动站的组成和作用流动站的组成和作用 第四节第四节 RTK定位测量的外业准备工作定位测量的外业准备工作 第五节第五节 RTK的作业方法的作业方法 第六节第六节 GPS网络网络RTK技术技术 用用RTK技术进行工程测量技术进行工程测量摄影测量控制点加密摄影测量控制点加密安徽黄山公路放线测量安徽黄山公路放线测量第一节 RTK概述 载波相位差分法载波相位差分法 差分法差分法: :修正法修正法: : 将基准站采集的载波相位将基准站采集

2、的载波相位发送给用户，进行求差解发送给用户，进行求差解算坐标。算坐标。 将基准站的载波相位修正将基准站的载波相位修正值发送给用户，改正用户值发送给用户，改正用户接收到的载波相位，再解接收到的载波相位，再解求坐标。求坐标。 RTK（Real-Time-Kinematic）技术是）技术是GPS实时实时载波相位差分的简称。载波相位差分的简称。 一、RTK的工作原理 基准站接收机基准站接收机 流动站接收机流动站接收机 GPS卫星卫星 如如图图61所示所示图图61 RTK的工作原理的工作原理第二节第二节 RTK系统基准站的组成和作用系统基准站的组成和作用 RTK系统基准站由基准站系统基准站由基准站GPS

3、接收机接收机及卫星接收天线、无线电数据链电台及发及卫星接收天线、无线电数据链电台及发射天线、直流电源等组成。射天线、直流电源等组成。 如如图图6-2所示：所示：图图6-2 Trimble4800GPSRTK基准站配置图基准站配置图 GPSRTK作业能否顺利进行，关键的作业能否顺利进行，关键的问题是：问题是： 1.无线电数据链的稳定性是否满足要求。无线电数据链的稳定性是否满足要求。 2. 作用距离是否满足要求。作用距离是否满足要求。 它和无线电数据链电台本身的性能，发它和无线电数据链电台本身的性能，发射天线的类型，参考站的选址，设备的架设，射天线的类型，参考站的选址，设备的架设，环境无线电的干扰

4、情况等有直接的关系。环境无线电的干扰情况等有直接的关系。 参考站发射天线和流动站接收天线之间无遮参考站发射天线和流动站接收天线之间无遮挡信号的障碍物。挡信号的障碍物。 这些障碍物在陆地上主要由地形、建筑物、这些障碍物在陆地上主要由地形、建筑物、无线电信号发射台等；在海上则主要是地球曲率无线电信号发射台等；在海上则主要是地球曲率的影响。的影响。 为了尽量避免参考站设备之间相互干扰，在为了尽量避免参考站设备之间相互干扰，在作业时，大于作业时，大于25W的数据链电台发射天线距离的数据链电台发射天线距离GPS接收天线至少接收天线至少2m，最好，最好6m以上；发射天线与以上；发射天线与电台的连接电缆必须

5、展开，以免形成新的干扰源。电台的连接电缆必须展开，以免形成新的干扰源。第三节第三节 RTK流动站的组成和作用流动站的组成和作用 流动站的组成如流动站的组成如图图63所示所示 流动站的作用：流动站的作用： 从基准站接收到的信号由流动站的电台接从基准站接收到的信号由流动站的电台接收，流动站同时也接收相同的卫星信号，用配收，流动站同时也接收相同的卫星信号，用配备的控制器进行实时解算。备的控制器进行实时解算。 图图6-3 数据链传输的波特率关系数据链传输的波特率关系 基准站可以安置在已知点上，也可以不安置在基准站可以安置在已知点上，也可以不安置在已知点上。已知点上。 1.若安置在已知点上，则输入已知点

6、的坐标，若安置在已知点上，则输入已知点的坐标，其它点进行坐标转换（其它点进行坐标转换（WGS84转换成转换成BJ54或其或其它坐标系）。它坐标系）。 为了保证流动站的测量精度和可靠性，应在整为了保证流动站的测量精度和可靠性，应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对，选择的个测区选择高精度的控制点进行检测校对，选择的控制点应有代表性，均匀地分布在整个测区。控制点应有代表性，均匀地分布在整个测区。 2. 若安置在未知点上（在城市测量中，有时为若安置在未知点上（在城市测量中，有时为了控制更远和更大的范围，根据了控制更远和更大的范围，根据RTK的特点，可将的特点，可将基准站架设在没有控制点的高楼顶上

7、），在启动基基准站架设在没有控制点的高楼顶上），在启动基准站时，则需输入该点的准站时，则需输入该点的WGS84坐标，所有点坐标，所有点进行坐标转换（进行坐标转换（WGS84转换成转换成BJ54或其它坐标或其它坐标系）。系）。第四节第四节 RTK定位测量的外业准备工作定位测量的外业准备工作 RTK定位测量外业准备的过程如下：定位测量外业准备的过程如下： 1.外业踏勘外业踏勘 2.收集资料收集资料 3.制定观测计划制定观测计划 4.星历预报星历预报 5.器材准备器材准备6. 运输工具运输工具第五节第五节 RTK的作业方法的作业方法RTK定位测量实施的具体方法如下：定位测量实施的具体方法如下：一一.

8、架设基准站架设基准站 将基准站将基准站GPS接收机安置在开阔的地方，架接收机安置在开阔的地方，架设脚架、安置基座和卫星天线，对中整平，用天设脚架、安置基座和卫星天线，对中整平，用天线高量尺在天线相隔线高量尺在天线相隔120的三个位置量取天线的三个位置量取天线高，并记录，如高，并记录，如图图67所示。所示。图图6-9 基准站基准站GPS接接收机安置和量取天线高收机安置和量取天线高 主菜单中建立新工程并设置相应参数。（坐标参数、投影主菜单中建立新工程并设置相应参数。（坐标参数、投影参数、椭球参数、坐标转换参数）参数、椭球参数、坐标转换参数） 二二.启动基准站启动基准站 在在TSCE控制器中点击控制

9、器中点击Survey（测量）图标，进入测量方式菜单。（测量）图标，进入测量方式菜单。在（在（Survey Styles）测量工作方式菜单中选）测量工作方式菜单中选Trimble RTK（实时动态）。（实时动态）。在（在（Survey）测量菜单中选）测量菜单中选Start base receiver（启动基准站接收机）。（启动基准站接收机）。三三. 启动流动站启动流动站 将将TSCE控制器上的电缆插头插入流动站控制器上的电缆插头插入流动站GPS接收接收机的插口，在（机的插口，在（Survey）测量菜单中选）测量菜单中选Start Survey（开始测量）也称启动流动站。（开始测量）也称启动流动站

10、。四四. 开始测量开始测量（1）测量点（）测量点（Measure points） （2）连续的碎部点的采集（）连续的碎部点的采集（Continuous topo） 在在“测量测量”菜单下选菜单下选“连续地形点连续地形点”，显，显示：示：（3）放样（）放样（Stakeout） 点的放样点的放样直线的放样直线的放样路的放样路的放样第六节第六节 GPS网络网络RTK技术技术 GPS网络网络RTK技术的出现，代表了未来技术的出现，代表了未来GPS发展的方向，由此可带来巨大的社会效益发展的方向，由此可带来巨大的社会效益和经济效益。目前应用于和经济效益。目前应用于GPS网络网络RTK数据处数据处理的方法有

11、：虚拟参考站法（理的方法有：虚拟参考站法（Virtual eference StationVRS）、偏导数法、线性内插法和）、偏导数法、线性内插法和条件平差法，其中虚拟参考站法条件平差法，其中虚拟参考站法VRS技术最为技术最为成熟。成熟。 一、概述一、概述 VRS系统集系统集GPS、Internet、无线通讯、无线通讯和计算机网络管理技术于一身。整个系统是和计算机网络管理技术于一身。整个系统是由若干个（三个以上）连续运行的由若干个（三个以上）连续运行的GPS基准基准站和一个站和一个GPS网络控制中心构成。网络控制中心构成。二、二、VRS的系统构成及工作原理的系统构成及工作原理 1. VRS的系统构成的系统构成 GPS固定基准站系统固定基准站系统 数据传输系统数据传输系统 GPS网络控制中心网络控制中心 系统数据发播系统系统数据发播系统 用户系统用户系统2.VRS的工作原理的工作原理VRS网络数据流程网络数据流程 用户部分就是用户的用户部分就是用户的GPS接收接收机。根据自己的不同需求，放置在机。根据自己的不同需求，放置在不同的载体上。接收机通过无线网不同的载体上。接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心，络将自己初始位置发给控制中心，并接收中心的差分信