观测数据实时处理RTK、VRS及FKP系统

1、观测数据实时处理RTK、VRS及FKP系统 按定位方式，GPS定位分为单点定位单点定位和相对定相对定位（包括差分定位）位（包括差分定位）。 单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。 相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测既可采用伪距观测量也可采用相位观测量量。一、定位原理简介 RTK （Real-Time Kinematic）是一种相对定位相对定位技术技术，就是基于载波相位观测值基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时

2、地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。 在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。二、网络RTK的概念 流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。 二、网络RTK的概念

3、网络RTK一般在一定区域内建立多个（一般为三个或三个以上）基准站，对该地区构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基准，计算和发播改正信息，对该地区内的卫星定位用户进行实时改正，又称为多基准站RTK。与常规（即单基准站）RTK相比，该方法的主要优点为覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供厘米级定位。 二、网络RTK的概念三、VRS概念及原理简介 VRS即虚拟参考站，是网络RTK的一种定位技术，顾名思义,该参考站实际上是不存在的而是虚拟的,虚拟的条件是在GPS实际观测点附近(其近似坐标) 作为虚拟参考站,根据GPS基准站的观测数据和计算得到的各种误差分布，模拟计算出虚拟参考站的GPS观测

4、数据,由于模拟参考站与实际观测点距离很近,可以认为是超短基线,各种误差通过差分可以较好地得到消除,而且其定位计算的原理和软件与传统方法完全一样。其基本流程如右图所示。 三、VRS概念及原理简介 基于VRS的GPS测量方法可以说是一个系统工程,首先各个基准站的观测数据必须能够通过一定的通讯方式传送至一个数据处理中心,数据处理软件对各基准站的观测数据进行完整性检查,然后对各个基准站的GPS观测数据进行处理计算出该区域与时间和空间有关的GPS误差,同时根据流动站送来的近似坐标（可用伪距单点定位法求得）判定出该站位于哪三个基准站所组成的三角形内，再根据三个基准站的观测数据求出虚拟参考站所受到的系统误差

5、并发给流动站用户。由于虚拟参考站离流动站非常近，可以认为其观测数据的各项误差与流动站观测数据的各项误差相等，因而用虚拟参考站的误差来改正流动站的观测数据基本可以将影响GPS测量的各种误差减小到最低，从而达到快速、高精度定位的目的。采用虚拟参考站VRS方法进行测量,只需要用一台GPS接收机进行测量即可。 四、VRS与FKP技术比较 FKP技术也是网络RTK定位技术中的一种，与VRS技术相比较各有优缺点，简单比较如下：项目VRS技术FKP技术基准站间距离要求 一般情况下不超过70公里，极限距离可以达到130公里。站间距与建站地区的电离层活动情况有关 一般情况下不超过50公里，极限距离可以达到70公

6、里。站间距与建站地区的电离层活动情况有关RTK改正数的生成 首先判定出流动站位于哪三个基准站所组成的三角形内，再根据三个基准站的观测数据求出虚拟参考站所受到的系统误差 先将各基准站所受到的误差模型化求出各种误差的总和，再根据流动站近似坐标求出其相对平面坐标,然后利用拟合公式即可求出对应测站相对于主参考站的误差改正数RTK改正数的发播 通过数据处理中心发播给流动站用户。需要双向通讯，动态定位时需要增加初始化时间和数据上传下载量，计算量将加大，可能会有一定的延时，无法真正做到实时，同时可能对网中同时使用的用户数有一定的限制。 不需要向基准站网数据处理中心发送信息,只需要接收任一基准站的观测数据和F

7、KP改正数即可；只需单向通讯。通讯形式 基准站与控制中心的通讯可采用数字数据网DON或无线通信等方法进行；用户流动站通过GSM、GPRS等方式从数据处理中心获得差分改正信息 基准站与控制中心的通讯可采用数字数据网DON或无线通信等方法进行；用户流动站通过电台、GSM、GPRS等方式从最近的参考站获取改正信息四、VRS与FKP技术比较目前，Trimble所采用的VRS建站技术已相当成熟，在全球范围内得到了广泛的应用。而FKP是近年才兴起的一种建站技术，在国内外也得到了一定程度的应用。两种技术已有或在建的国内外项目比较见下表：建站技术国外项目国内项目Trimble VRS 美国、加拿大等美洲国家德

8、国、法国等西欧国家以及丹麦、挪威等北欧国家南非、日本 深圳、北京、成都、东莞、天津、北京 Leica FKP 爱尔兰、俄罗斯、比利时、阿联酋 香港、昆明 四、VRS与FKP技术比较 综合上述各项VRS与FKP方案各有千秋，但相比较而言VRS在系统的安全性、稳定性和基准站间距离的要求以及软件的商业化程度上更有优势。2008年9月，河北省卫星定位综合服务系统进行了软硬件主要设备的公开招标。最终选定VRS技术作为系统建站技术。 五、VRS系统工作原理 控制中心： 所有基准站与控制中心相连接。控制中心的计算机运行GPSNet/RTKNet的软件,它也是整个概念的神经中枢。它连接到网络中所有的接收机,它

9、将执行几个重要的任务,包括: 原始数据和并进行质量检查 存储RlNEX和压缩RlNEX数据 改正天线相位中心（IGS模式） 系统误差的模型化及估算 产生数据为流动站接收机创建虚拟基站位置 产生流动站所在位置上的RTK改正数据流 发送RTK改正数据到野外的流动站五、VRS系统工作原理 用户站： 唯一做所的就是通过网络数据链（如GPRS等）向控制中心发送概略坐标和得到经过控制中心改正后的NMEA信息数据。（数据处理中心外网Trimble Ntrip Caster软件服务器可接收用户通过手机或通讯模块中SIM卡发送的拨号信息及概略坐标，并进行认证处理将用户请求信息分类转发至内网GPStream软件服务器，最终传至GPSNET主、备份服务器进行处理，生成改正数并返回至用户接收机中。） 六、为什么要采用VRS 常规RTK的不足之处：u随着用户站至参考站间距离的增加，系统误差（主要使多路径效应、电离层、对流层影响）增加，尤其是在电离层活跃高峰期，距离小于10公里。u需要独立设参考站，设