GNSS技術(shù)介紹

1、第一部分、GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)1.1 GPS系統(tǒng)（美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）1、GPS系統(tǒng)的組成 空間部分一一GPS衛(wèi)星星座GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，運行周期 11小 時58分鐘（對于地面觀測者來說，每天將提前 4分鐘見到同一顆GPS衛(wèi)星）， 軌道面數(shù) 6 個，位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點的不同而不同，最 少可見到 4顆，最多可以見到 11 顆（接收機看到超過 11 顆的有可能是接受到 日本的SBAS衛(wèi)星） 地面控制部分 地面監(jiān)控系統(tǒng)GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注人站和五個監(jiān)測 站。主控站設(shè)在美國本上科羅拉多，三個注人站分別設(shè)在大西洋的阿森松

2、島、 印度洋的迪戈加西亞島和太平洋的卡瓦加蘭，五個監(jiān)測站除了位于主控站和三 個注人站之處的四個站以外，還在夏威夷設(shè)立了一個監(jiān)測站。（都由美國政府 和軍方控制，主要是為了控制衛(wèi)星和給衛(wèi)星提供播發(fā)星歷等）。 用戶設(shè)備部分一一 PS言號接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，完 成導(dǎo)航和定位工作。GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。2、GPS信號的組成（碼分多址技術(shù)）GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號一般包括載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼（或稱D碼）三類信號。GPS衛(wèi)星廣播L1和L2 兩種頻率的信號，其中 L1 信號載波頻率為1575.42MHz,并調(diào)制了 P/Y碼、C/A碼和

3、數(shù)據(jù)碼（或稱 D碼）；L2 信號載波頻率為1227.60MHz,測距碼僅調(diào)制了 P/Y碼，其中P/Y碼為軍用碼，C/A碼為民用 碼。GPS導(dǎo)航電文（D碼）是包含有關(guān)衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi) 星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼。導(dǎo)航電文是利用GPS進行定位的基礎(chǔ)。GPS信號現(xiàn)代化：系統(tǒng)計劃新增4個信號，L2和L5新增2個民用信號（就是某些接收機上標(biāo) 注的L2C和L5），在L1和L2上新增2個軍用信號。3、坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)時間體統(tǒng)采用的是UTC時間，整個地球分為二十四時區(qū)，每個時區(qū)都有自 己的本地時間。在國際無線電通信場合,為了統(tǒng)一起見,使用一個

4、統(tǒng)一的時 間，稱為通用協(xié)調(diào)時（UTC,Universal Time Coordinated） UTC與格林尼治平均時 （GMT, Gree nwich Mea n Time一樣，都與英國倫敦的本地時相同，北京時區(qū)是東 八區(qū)，領(lǐng)先UTC八個小時。坐標(biāo)系統(tǒng)采用的是 WGS84：WGS84 坐標(biāo)系是一種國際上采用的地心坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點為地球質(zhì)心, 其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向國際時間局（BIH）1984.0定義的協(xié)議地極（CTP方向，X軸指向BIH1984.0的協(xié)議子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐 標(biāo)系,稱為 1984年世界大地坐標(biāo)系。這是一個國際協(xié)議地球參考系統(tǒng)（ITRS

5、，是目前國際上統(tǒng)一采用的大地坐標(biāo)系。在國內(nèi)我們往往采用的是國家 坐標(biāo)（北京54、西安80、新北京 54 等）或地方坐標(biāo)，因此需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求取當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換參數(shù)。1.2 GLONASS系統(tǒng)（俄羅斯的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）1 、系統(tǒng)的組成 空間部分 GLONASS2星星座GLONASS!座由21顆工作星和3顆備份星組成，所以GLONASS!座共由 24顆衛(wèi)星組成。 24顆星均勻地分布在 3個近圓形的軌道平面上，這三個軌道平 面兩兩相隔120度，每個軌道面有8顆衛(wèi)星。地面支持系統(tǒng)地面支持系統(tǒng)由系統(tǒng)控制中心、中央同步器、遙測遙控站（含激光跟蹤 站）和外場導(dǎo)航控制設(shè)備組成。地面支持系統(tǒng)的功能由前蘇聯(lián)境內(nèi)的許多場地

6、 來完成。隨著蘇聯(lián)的解體，GLONASS統(tǒng)由俄羅斯航天局管理，地面支持段已 經(jīng)減少到只有俄羅斯境內(nèi)的場地了，系統(tǒng)控制中心和中央同步處理器位于莫斯 科，遙測遙控站位于圣彼得堡、捷爾諾波爾、埃尼謝斯克和共青城。用戶設(shè)備部分一一LONASS言號接收機接收GLONASSS星發(fā)射信號，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處 理，完成導(dǎo)航和定位工作。GLONASS收機硬件一般由主機、天線和電源組 成。2、GLONASS言號的組成（頻分多址技術(shù)）與美國的GPS系統(tǒng)不同的是GLONASS統(tǒng)采用頻分多址（FDMA）方式，根據(jù) 載波頻率來區(qū)分不同衛(wèi)星（GPS是碼分多址（CDMA）,根據(jù)調(diào)制碼來區(qū)分衛(wèi) 星）。每顆GL

7、ONASSfi星發(fā)播的兩種載波的頻率分別為 L1 = 1,602+0.5625K（MHZ和 L2=1,246+0.4375K（MHZ）,其中K=124為每顆衛(wèi)星的頻率編號。所有 GPS衛(wèi)星的載 波的頻率是相同，均為 L1=1575.42MHZ 和 L2=1227.6MHZGLONASS&星的載波上也調(diào)制了兩種偽隨機噪聲碼：S碼和P碼。俄羅斯對GLONASS統(tǒng)采用了軍民合用、不加密的開放政尺0策。3、坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)時間體統(tǒng)采用的是UTC時間，整個地球分為二十四時區(qū)，每個時區(qū)都有自 己的本地時間。在國際無線電通信場合，為了統(tǒng)一起見，使用一個統(tǒng)一的時 間，稱為通用協(xié)調(diào)時(UTC,Univ

8、ersal Time Coordinated) UTC與格林尼治平均時 (GMT, Gree nwich Mea n Time一樣，都與英國倫敦的本地時相同，北京時區(qū)是東 八區(qū)，領(lǐng)先UTC八個小時。坐標(biāo)系統(tǒng)采用的是pz-90坐標(biāo)1.3 伽利略定位系統(tǒng)(歐盟)“伽利略 ”系統(tǒng)是世界上第一個基于民用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在2008年投入運行后，全球的用戶將使用多制式的接收機，獲得更多的導(dǎo)航定位衛(wèi)星 的信號，將無形中極大地提高導(dǎo)航定位的精度，這是 “伽利略 ”計劃給用戶帶來 的直接好處。另外，由于全球?qū)⒊霈F(xiàn)多套全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，從市場的發(fā)展來 看，將會出現(xiàn)GPS系統(tǒng)與 伽利略”系統(tǒng)競爭的局面，競爭

9、會使用戶得到更穩(wěn)定 的信號、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。世界上多套全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)并存，相互之間的制約 和互補將是各國大力發(fā)展全球?qū)Ш蕉ㄎ划a(chǎn)業(yè)的根本保證?！百だ?”計劃是歐洲自主、獨立的全球多模式衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，提供高 精度，高可靠性的定位服務(wù)，實現(xiàn)完全非軍方控制、管理，可以進行覆蓋全球 的導(dǎo)航和定位功能。伽利略”系統(tǒng)還能夠和美國的GPS俄羅斯的GLONASSR統(tǒng)實現(xiàn)多系統(tǒng)內(nèi)的相互合作，任何用戶將來都可以用一個多系統(tǒng)接收機采集各 個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組合來實現(xiàn)定位導(dǎo)航的要求。“伽利略 ”系統(tǒng)可以發(fā)送實時的高精度定位信息，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 所沒有的，同時 “伽利略”系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況

10、下提供服務(wù)，如果失敗 也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。與美國的GPS相比，伽利略”系統(tǒng)更先進，也更可靠。美國 GPS向別國提 供的衛(wèi)星信號，只能發(fā)現(xiàn)地面大約 10米長的物體，而 “伽利略”的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn) 1米長的目標(biāo)。一位軍事專家形象地比喻說， GPS系統(tǒng)，只能找到街道，而 伽 利略”則可找到家門。1.4 北斗定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由中國建立的區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。該系統(tǒng)由三顆（兩 顆工作衛(wèi)星、一顆備用衛(wèi)星）北斗定位衛(wèi)星（北斗一號）、地面控制中心為主 的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。北斗定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候、 二十四小時的即時定位服務(wù)，授時精度可達數(shù)十納秒 （n s）的同步精度，其定位精 度

11、與GPS相當(dāng)。北斗一號導(dǎo)航定位衛(wèi)星由中國空間技術(shù)研究院研究制造。三顆 導(dǎo)航定位衛(wèi)星的發(fā)射時間分別為：2000年10月 31 日；2000年12月 21 日；2003年5月 25日，第三顆是備用衛(wèi)星。 2008年北京奧運會期間，它將在 交通、場館安全的定位監(jiān)控方面，和已有的 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)一起，發(fā)揮 雙保 險”作用。北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)的英文簡稱為 BD,在ITU （國際電信聯(lián)合會）登記 的無線電頻段為L波段（發(fā)射）和S波段（接收）。北斗二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 英文為Compass （即指南針），在ITU登記的無線電頻段為L波段。北斗一號系統(tǒng)的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授時。北斗二代系

12、統(tǒng)的功能與 GPSffi同，即定位與授時。1.5 GNSSS星星歷GNSS衛(wèi)星星歷是軌道參數(shù)的具體表現(xiàn)形式。衛(wèi)星星歷是實現(xiàn)定位與導(dǎo)航的 基礎(chǔ)，是空基的精確已知點。GPS星歷包括廣播星歷和精密星歷。廣播星歷包括參考歷元瞬間的開普勒 軌道 6 參數(shù)，反映攝動力影響的 9 個參數(shù)，以及參考時刻參數(shù)和星歷數(shù)據(jù)齡 期，共計17個星歷參數(shù)。精密星歷是按一定的時間間隔（通常為 15min）來給 出衛(wèi)星在空間的三維坐標(biāo)、三維速度和衛(wèi)星鐘改正數(shù)等信息。由于這種星歷通 常是在事后向用戶提供的，因此成為后處理星歷。GLONASS播星歷的內(nèi)容主要包括：衛(wèi)星的歷書號、星歷的歷元、衛(wèi)星鐘偏差、衛(wèi)星相對頻率偏差、電文幀時

13、間、衛(wèi)星位置及速度等參數(shù)，共計 17個衛(wèi)星參數(shù)。第二部分、GNSS定位基本概念（ 1 ）靜態(tài)定位和動態(tài)定位按照用戶接收機在定位過程中所處的運動狀態(tài)，分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位 兩類。靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機的位置是固定的，處于靜止?fàn)顟B(tài)。這種靜止?fàn)顟B(tài)是 相對的。在衛(wèi)星大地測量學(xué)中，所謂靜止?fàn)顟B(tài)，通常是指待定點的位置，相對 其周圍的點位沒有發(fā)生變化，或變化極其緩慢，以致在觀測期內(nèi)（數(shù)天或數(shù)星 期）可以忽略。靜態(tài)定位主要應(yīng)用于測定板塊運動、監(jiān)測地殼形變、大地測 量、精密工程測量、地球動力學(xué)及地震監(jiān)測等領(lǐng)域。動態(tài)定位：在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)。（ 2）絕對定位和相對定位按照參考點的不同位

14、置，分為絕對定位和相對定位兩類。絕對定位（或單點定位）：獨立確定待定點在坐標(biāo)系中的絕對位置。由于目前 GPS系統(tǒng)采用WGS-84 系統(tǒng)，因而單點定位的結(jié)果也屬該坐標(biāo)系統(tǒng)。絕對定位的優(yōu)點是一臺接收機即可獨立定位，但定位精度較差。該定位模式在船舶、飛機的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)勘 探，暗礁定位，建立浮標(biāo)，海洋捕魚及低精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。相對定位：確定同步跟蹤相同的GPS言號的若干臺接收機之間的相對位置的方法?？?以消除許多相同或相近的誤差（如衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星信號傳播誤差 等），定位精度較高。但其缺點是外業(yè)組織實施較為困難，數(shù)據(jù)處理更為煩 瑣。在大地測量、工程測量、地殼形變監(jiān)測等精密定位領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛

15、的應(yīng) 用。在絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種方式。為縮 短觀測時間，提供作業(yè)效率，近年來發(fā)展了一些快速定位方法，如準(zhǔn)動態(tài)相對 定位法和快速靜態(tài)相對定位法等。靜態(tài)相對定位的基本觀測量為載波相位，由于目前靜態(tài)相對定位的精度可 達 10-610-8，所以仍舊是精密定位的基本模式。（ 3）差分定位差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。它實際上是在一個測站對兩個目標(biāo)的觀測 量、兩個測站對一個目標(biāo)的兩次觀測量之間進行求差。其目的在于消除公共 項，包括公共誤差和公共參數(shù)。在以前的無線電定位系統(tǒng)中已被廣泛地應(yīng)用。差分定位采用單點定位的數(shù) 學(xué)模型，具有相對定位的特性（使用多臺接收機、基準(zhǔn)站與流動站同步

16、觀 測）。差分GPS定位原理根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分 GPS定位分為三類，即： 位置差分、偽距差分、相位差分。這 3 類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。所不同的是，發(fā) 送改正數(shù)的具體內(nèi)容不一樣，其差分定位精度也不同。 位置差分原理這是一種最簡單的差分方法，任何一種 GPS接收機均可改裝和組成這種差 分系統(tǒng)。安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機觀測4顆衛(wèi)星后便可進行三維定位，解算出 基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響（已取消）、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)

17、是不一樣的， 存在誤差。基準(zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對其 解算的用戶站坐標(biāo)進行改正。最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如 衛(wèi)星軌道誤差、SA影響（已取消）、大氣影響等，提高了定位精度。以上先決 條件是基準(zhǔn)站和用戶站觀測同一組衛(wèi)星的情況。位置差分法適用于用戶與基準(zhǔn) 站間距離在 100km 以內(nèi)的情況。 偽距差分原理偽距差分是目前用途最廣的一種技術(shù)。幾乎所有的商用差分GPS接收機均采用這種技術(shù)。國際海事無線電委員會推薦的 RTCM SC-10也采用了這種技 術(shù)。在基準(zhǔn)站上的接收機要求得它至可見衛(wèi)星的距離，并將此計算出的距離與 含有誤差的測量值加

18、以比較。利用一個 a B濾波器將此差值濾波并求出其偏 差。然后將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量 的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距來解出本身的位置，就可消去公共誤 差，提高定位精度。與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站 距離的增加又出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種誤差用任何差分法都是不能消除的。用戶 和基準(zhǔn)站之間的距離對精度有決定性影響。 載波相位差分原理測地型接收機利用GPS 衛(wèi)星載波相位進行的靜態(tài)基線測量獲得了很高的精 度（10-610-8）。但為了可靠地求解出相位模糊度，要求靜止觀測一兩個小時 或更長時間。這樣就限制了在工程作業(yè)中的應(yīng)用。于是探

19、求快速測量的方法應(yīng)運而生。例如，采用整周模糊度快速逼近技術(shù)(FARA使基線觀測時間縮短到5分鐘，采用準(zhǔn)動態(tài)(stop and go)，往返重復(fù)設(shè)站(re-occupation)和動態(tài)(kinematic)來提高GPS乍業(yè)效率。這些技術(shù)的應(yīng)用對推動精密 GPS測量起了促進作用。但是，上述這些作業(yè)方式都是事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時提交成 果和實時評定成果質(zhì)量，很難避免出現(xiàn)事后檢查不合格造成的返工現(xiàn)象。差分GPS的出現(xiàn)，能實時給定載體的位置，精度為米級，滿足了引航、水下測量等工程的要求。位置差分、偽距差分、偽距差分相位平滑等技術(shù)已成功 地用于各種作業(yè)中。隨之而來的是更加精密的測量技術(shù) 載波相位差分技

20、術(shù)。載波相位差分技術(shù)又稱為 RTK技術(shù)(real time kinematic)，是建立在實時 處理兩個測站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實時提供觀測點的三維坐標(biāo)，并達到 厘米級的高精度。與偽距差分原理相同，由基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈實時將其載波觀測量及站坐標(biāo) 信息一同傳送給用戶站。用戶站接收 GPS衛(wèi)星的載波相位與來自基準(zhǔn)站的載波 相位，并組成相位差分觀測值進行實時處理，能實時給出厘米級的定位結(jié)果。實現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者與偽距差分相同，基準(zhǔn)站將載波相位修正量發(fā)送給 用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標(biāo)。后者將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā) 送給用戶臺進行求差解算坐標(biāo)。前者為準(zhǔn)

21、 RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。GPS差分定位技術(shù)差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。它實際上是在一個測站對兩個目標(biāo)的觀測 量、兩個測站對一個目標(biāo)的觀測量或一個測站對一個目標(biāo)的兩次觀測量之間進 行求差。其目的在于消除公共項，包括公共誤差和公共參數(shù)。在以前的無線電 定位系統(tǒng)中已被廣泛地應(yīng)用。GPS是 一種高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)。在實驗期間，它能給出高精度的定 位結(jié)果。這時盡管有人提出利用差分技術(shù)來進一步提高定位精度，但由于用戶 要求還不迫切，所以這一技術(shù)發(fā)展較慢。隨著 GPS技術(shù)的發(fā)展和完善，應(yīng)用領(lǐng) 域的進一步開拓，人們越來越重視利用差分 GPS技術(shù)來改善定位性能。它使用 一臺GPS基準(zhǔn)接收機和一

22、臺用戶接收機，利用實時或事后處理技術(shù)，就可以使 用戶測量時消去公共的誤差源-電離層和對流層效應(yīng)。特別提出的是，當(dāng) GPS工 作衛(wèi)星升空時，美國政府實行了 SA政策。使衛(wèi)星的軌道參數(shù)增加了很大的誤 差，致使一些對定位精度要求稍高的用戶得不到滿足。因此，現(xiàn)在發(fā)展差分 GPS技術(shù)就顯得越來越重要。GPS定位是利用一組衛(wèi)星的偽距、星歷、衛(wèi)星發(fā)射時間等觀測量來實現(xiàn)的，同時還必須知道用戶鐘差。因此，要獲得地面點的三維坐標(biāo)，必須對4 顆衛(wèi)星進行測量。在這一定位過程中，存在著三部分誤差。一部分是對每一個用戶接收機所 公有的，例如，衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等；第二部 分為不能由用戶測量或由校

23、正模型來計算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶 接收機所固有的誤差，例如內(nèi)部噪聲、通道延遲、多徑效應(yīng)等。利用差分技 術(shù)，第一部分誤差完全可以消除，第二部分誤差大部分可以消除，其主要取決 于基準(zhǔn)接收機和用戶接收機的距離，第三部分誤差則無法消除。除此以外，美國政府實施了 SA政策，其結(jié)果使衛(wèi)星鐘差和星歷誤差顯著增 加，使原來的實時定位精度從15m降至100m。在這種情況下，利用差分技術(shù) 能消除這一部分誤差，更顯示出差分 GPS的優(yōu)越性。載波相位動態(tài)實時差分RTK技術(shù)常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算 才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測

24、量 方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分(Real - time kinematic)方法，是GPS應(yīng) 用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙 光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波 相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的 三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。在 RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將 其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自 基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集 GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒

25、鐘。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)， 也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動 態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù) 解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測 值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時要求基準(zhǔn)站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動 站接收機，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求 9600的波特率，這在無線電上不難實 現(xiàn)。RTK定位技術(shù)可廣泛用于：1各種控制測量傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線

26、網(wǎng)方法 來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知 精度如何，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)、偽動態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過 程中不能實時知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合 要求，還必須返測，而采用 RTK來進行控制測量，能夠?qū)崟r知道定位精度，如 果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這 樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把 RTK用于公路控制測量、電子線路控制測 量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強度、節(jié)省費 用，而且大大提高工作效率，測一個控制點在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完 成。2地形測圖過去測地形圖時

27、一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點，然后在圖 根控制點上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和 電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進行測圖，甚至于發(fā)展到最 近的外業(yè)電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點，這 些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少 2-3 人操作，需要在拼圖時一旦精 度不合要求還得到外業(yè)去返測，現(xiàn)在采用 RTK時，僅需一人背著儀器在要測的 地形地貌碎部點呆上一二秒種，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道 點位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求 的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提

28、高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測設(shè)各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀 地形圖的測設(shè)，公路管線地形圖的測設(shè)，配合測深儀可以用于測水庫地形圖， 航海海洋測圖等等。3放樣程放樣是測量一個應(yīng)用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把 人為設(shè)計好的點位在實地給標(biāo)定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯 儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設(shè)計點位時，往往需 要來回移動目標(biāo)，而且要 2-3 人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況 良好，在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多 方法才能放樣，如果采用 RTK技術(shù)放樣時，僅需把設(shè)計好的點位坐標(biāo)輸入到電 子手

29、簿中，背著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方 便，由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè) 放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。第三部分、GPS主要誤差GPS誤差來源.在GPS衛(wèi)星定位測量中，影響觀測量精度的主要誤差來源一 般可分為三類：.與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星時表誤差。1、與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差是指衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星空間位置與衛(wèi)星實際位置間的偏差 由于衛(wèi)星空間位置是由地面監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星測軌結(jié)果計算求得的,所以又稱為衛(wèi)星軌道誤差。它是一種起始數(shù)據(jù)誤差 ,其大小取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間 分布、觀測

30、值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程 度等。星歷誤差是GPS測量的重要誤差來源.（2）衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差是指GPS衛(wèi)星時鐘與GPS標(biāo)準(zhǔn)時間的差別。為了保證時鐘的精 度，GPS衛(wèi)星均采用高精度的原子鐘，但它們與 GPS標(biāo)準(zhǔn)時之間的偏差和漂移 總量仍在1ms0.1ms以內(nèi)，由此引起的等效誤差將達到 300km30km。這是一個系統(tǒng)誤 差必須加于修正。(3) SA干擾誤差SA誤差是美國軍方為了限制非特許用戶利用 GPS進行高精度點定位而采用 的降低系統(tǒng)精度的政策，簡稱 SA政策，它包括降低廣播星歷精度的 £技術(shù)和在 衛(wèi)星基本頻率上附加一隨機抖動的3技術(shù)。實施SA技術(shù)后，

31、SA誤差已經(jīng)成為影響GPS定位誤差的最主要因素。雖然美國在2000年5月1日取消了 SA但是戰(zhàn)時或必要時，美國可能恢復(fù)或采用類似 的干擾技術(shù)。(SA技術(shù)其主要內(nèi)容是：1. 在廣播星歷中有意地加入誤差 ,使定位中的已知點 (衛(wèi)星)的位置精度大為降 低;2. 有意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差 ,使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化 ,導(dǎo)致測 距精度大衛(wèi)降低 .)( 4)相對論效應(yīng)的影響這是由于衛(wèi)星鐘和接收機所處的狀態(tài) (運動速度和重力位 )不同引起的衛(wèi)星鐘 和接收機鐘之間的相對誤差。2、與傳播途徑有關(guān)的誤差( 1 )電離層折射在地球上空距地面 50100km 之間的電離層中 ,氣體分子受到太陽等天體各 種射線輻射產(chǎn)生強烈電離 ,形成大量的自由電子和正離子。當(dāng) GPS信號通過電離層時 ,與其他電磁波一樣 ,信號的路徑要發(fā)生彎曲 ,傳播速度也會 發(fā)生變化 ,從而使測量的距離發(fā)生偏差 ,這種影響稱為電離層折射。對于電離層折 射可用 3 種方法來減弱它的影響 : 利用雙頻觀測值 , 利用不同頻率的觀測值組合來對電離層的延尺進行改 正。 利用電離層模型加以改正。 利用同步觀測值求差 ,這種方法對于短基 線的效果尤為明顯。（ 2）對流層折射對