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基準(zhǔn)站建在已知或未知點(diǎn)上;基準(zhǔn)站接收到的衛(wèi)星信號(hào)通過無線通信網(wǎng)實(shí)時(shí)發(fā)給用戶;用戶接收機(jī)將接收到的衛(wèi)星信號(hào)和收到基準(zhǔn)站信號(hào)實(shí)時(shí)聯(lián)合解算,求得基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間坐標(biāo)增量(基線向量)。站間距30公里,平面精度1-2厘米

綜述

高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值,RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù),它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,并達(dá)到厘米級(jí)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(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù),并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果,歷時(shí)不足一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài),也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài);可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè),也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī),并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知數(shù)解固定后,即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理,只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形,則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。

RTKLIB是日本東京海洋大學(xué)(Tokyo University of Marine Science and Technology)開發(fā)的一個(gè)開放源程序包,供標(biāo)準(zhǔn)與精確GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用。RTKLIB包括一個(gè)可移植的程序庫和幾個(gè)應(yīng)用程序(AP)庫。

RTKLIB的特點(diǎn):

1、支持標(biāo)準(zhǔn)的和精確的定位算法:

GPS,GLONASS,QZSS準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng),北斗和SBAS

2、支持多種定位模式與GNSS實(shí)時(shí)和后處理:

單點(diǎn),DGPS / DGNSS,動(dòng)態(tài)的,靜態(tài)的,移動(dòng)基線,定點(diǎn),ppP運(yùn)動(dòng),PPP靜態(tài)和PPP定點(diǎn)

3、支持多種標(biāo)準(zhǔn)格式和協(xié)議GNSS:

RINEX 2.10,2.11,2.12 OBS /NAV/ GNAV / HNAV,RINEX 3.00 OBS / NAV,RINEX 3.00CLK,RTCM V.2.3,V.3.1 RTCM 1.0,NTRIP,RTCA/DO-229C,NMEA 0183,SP3-C,IONEX 1.0,ANTEX 1.3,NGS PCV和EMS 2.0.

NVS Technologies AG公司NV08C系列GNSS模塊經(jīng)測(cè)定支持RTKlib應(yīng)用。

技術(shù)

隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展,人們對(duì)快速高精度位置信息的需求也日益強(qiáng)烈。而目前使用最為廣泛的高精度定位技術(shù)就是RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位:Real-Time Kinematic),RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于使用了GPS的載波相位觀測(cè)量,并利用了參考站和移動(dòng)站之間觀測(cè)誤差的空間相關(guān)性,通過差分的方式除去移動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)中的大部分誤差,從而實(shí)現(xiàn)高精度(分米甚至厘米級(jí))的定位。

RTK技術(shù)在應(yīng)用中遇到的最大問題就是參考站校正數(shù)據(jù)的有效作用距離。GPS誤差的空間相關(guān)性隨參考站和移動(dòng)站距離的增加而逐漸失去線性,因此在較長距離下(單頻>10km,雙頻>30km),經(jīng)過差分處理后的用戶數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測(cè)誤差,從而導(dǎo)致定位精度的降低和無法解算載波相位的整周模糊。所以,為了保證得到滿意的定位精度,傳統(tǒng)的單機(jī)RTK的作業(yè)距離都非常有限。

為了克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷,在20世紀(jì)90年代中期,人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中,線性衰減的單點(diǎn)GPS誤差模型被區(qū)域型的GPS網(wǎng)絡(luò)誤差模型所取代,即用多個(gè)參考站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)一個(gè)地區(qū)的GPS誤差模型,并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的用戶提供校正數(shù)據(jù)。而用戶收到的也不是某個(gè)實(shí)際參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù),而是一個(gè)虛擬參考站的數(shù)據(jù),和距離自己位置較近的某個(gè)參考網(wǎng)格的校正數(shù)據(jù),因此網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)又被稱為虛擬參考站技術(shù)(Virtual Reference)

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(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)(偽距觀測(cè)值,相位觀測(cè)值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī),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(shí)現(xiàn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,rtk技術(shù)已由傳統(tǒng)的1+1或1+2發(fā)展到了廣域差分系統(tǒng)WADGPS,有些城市建立起CORS系統(tǒng),這就大大提高了RTK的測(cè)量范圍,當(dāng)然在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了長足的進(jìn)展,電臺(tái)傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的GPRS和GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸,大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和范圍。在儀器方面,不僅精度高而且比傳統(tǒng)的RTK更簡(jiǎn)潔、容易操作!

如何應(yīng)用

1、各種控制測(cè)量傳統(tǒng)的大地測(cè)量、工程控制測(cè)量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測(cè),不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí),要求點(diǎn)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(cè)量、快速靜態(tài)、偽動(dòng)態(tài)方法,在外業(yè)測(cè)設(shè)過程中不能實(shí)時(shí)知道定位精度,如果測(cè)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(cè),而采用RTK來進(jìn)行控制測(cè)量,能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度,如果點(diǎn)位精度要求滿足了,用戶就可以停止觀測(cè)了,而且知道觀測(cè)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(cè)量、電力線路測(cè)量、水利工程控制測(cè)量、大地測(cè)量、則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用,而且大大提高工作效率,測(cè)一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。

2、地形測(cè)圖 過去測(cè)地形圖時(shí)一般首先要在測(cè)區(qū)建立圖根控制點(diǎn),然后在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測(cè)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(cè)圖軟件來進(jìn)行測(cè)圖,甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測(cè)圖等等,都要求在測(cè)站上測(cè)四周的地貌等碎部點(diǎn),這些碎部點(diǎn)都與測(cè)站通視,而且一般要求至少2-3人操作,需要在拼圖時(shí)一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測(cè),采用RTK時(shí),僅需一人背著儀器在要測(cè)的地貌碎部點(diǎn)呆上一二秒種,并同時(shí)輸入特征編碼,通過手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度,把一個(gè)區(qū)域測(cè)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(diǎn)間通視,大大提高了工作效率,采用RTK配合電子手簿可以測(cè)設(shè)各種地形圖,如普通測(cè)圖、鐵路線路帶狀地形圖的測(cè)設(shè),公路管線地形圖的測(cè)設(shè),配合測(cè)深儀可以用于測(cè)水庫地形圖,航 海海洋測(cè)圖等等。

3、施工放樣是測(cè)量一個(gè)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(jì)好的點(diǎn)位在實(shí)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(huì)放樣,全站儀的邊角放樣等等,一般要放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí),往往需要來回移動(dòng)目標(biāo),而且要2-3人操作,同時(shí)在放樣過程中還要求點(diǎn)間通視情況良好,在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高,有時(shí)放樣中遇到困難的情況會(huì)借助于很多方法才能放樣,如果采用RTK技術(shù)放樣時(shí),僅需把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中,背著GPS接收機(jī),它會(huì)提醒你走到要放樣點(diǎn)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(huì)大大提高,且只需一個(gè)人操作。

折疊注意事項(xiàng)
該方法要求接收機(jī)在觀察過程中,保持對(duì)所測(cè)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖,便需重新進(jìn)行初始化的工作。

成功案例

(RTK助力皖電東送工程)

"皖電東送"淮南至上海特高壓輸變電工程淮河大跨越主體工程完工.運(yùn)用了國際最頂級(jí)特高壓輸電技術(shù)的皖電東送工程,今天在近200米高空,成功完成了淮河大跨越施工,再次實(shí)現(xiàn)了我國電網(wǎng)建設(shè)的突破。

特高壓是指交流1000千伏及以上和直流正負(fù)800千伏及以上的電壓等級(jí)。和一般輸電線路相比,特高壓具有輸送容量大,輸送距離遠(yuǎn),電量損耗低等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí),它的技術(shù)難度和對(duì)設(shè)備的要求都是很高的,上世紀(jì)60-90年代,前蘇聯(lián)、美國、日本、意大利等國開展了特高壓交流輸電前期研究,都沒能形成成熟的技術(shù)和裝備。而在我國不但在特高壓理論創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)、工程實(shí)踐等方面取得了全面突破,并且已經(jīng)成為世界上首個(gè),也是唯一一個(gè)成功掌握,并且實(shí)際運(yùn)用了這項(xiàng)尖端技術(shù)的國家。

應(yīng)用高精度GPS采集測(cè)量技術(shù),可以憑借精確的GPS定位功能、厘米級(jí)采集精度、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、高穩(wěn)定的性能等特性在電力勘察設(shè)計(jì)、施工、放樣等方面發(fā)揮作用,為設(shè)計(jì)、施工及決策人員提供精確的數(shù)據(jù)來源,為電力系統(tǒng)信息化的建設(shè)和管理提供可靠的依據(jù)。

目前我國已經(jīng)建成并商業(yè)化運(yùn)行3條特高壓輸電線路,包括"皖電東送"工程,正在建設(shè)的還有三條特高壓線路,按照規(guī)劃,我國將在特高壓骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)上建成覆蓋全國的智能電網(wǎng),進(jìn)一步緩解能源分布與使用不協(xié)調(diào)的矛盾。

RTK接收機(jī)進(jìn)入基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多星應(yīng)用時(shí)代,成為國際首款,國內(nèi)首創(chuàng),擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多系統(tǒng)多頻率的RTK接收機(jī)。基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多星測(cè)量型接收機(jī),采用獨(dú)有的kRTK核心技術(shù)和高可靠的載波跟蹤算法適應(yīng)各種環(huán)境變換,為用戶提供高質(zhì)量定位結(jié)果。

BDS(北斗)B1、B2

GPS L1-C/A, L1/L2-P(Y), L2-C, L1和L2載波相位

SBAS, L1-C/A, L5, 支持WAAS、EGNOS、MSAS

預(yù)留GLONASS通道;預(yù)留Galileo定位系統(tǒng)通道,支持

雙星系統(tǒng)

雙星系統(tǒng)(GPS+GLONASS雙系統(tǒng)導(dǎo)航定位)是GPS RTK發(fā)展的熱點(diǎn),它可接收14-20顆衛(wèi)星左右,是常規(guī)RTK所無法比擬的,該技術(shù)使GPS設(shè)備具備最短時(shí)間達(dá)到厘米級(jí)精度的能力與最強(qiáng)的抗干擾遮擋能力。

單頻雙星系統(tǒng)(GPS+GLONASS,或GPS+BDS),RTK或PPP可以得到1CM的定位精度。

VRS

VRS(Virtual Reference Station虛擬參考站)正在改善著RTK定位的質(zhì)量和距離,增強(qiáng)RTK的可靠性,并減少OTF初始化的時(shí)間。VRS技術(shù),可以在50Km左右時(shí)使RTK定位平面位置精度為1-2cm,并無需設(shè)立自己的基準(zhǔn)站。其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u涵蓋陸地測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影測(cè)量、GIS、設(shè)備控制、電子和煤氣管道、變形監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、水上測(cè)量、環(huán)境應(yīng)用等諸多領(lǐng)域。

GPS

GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今國際公認(rèn)的八大無線產(chǎn)業(yè)之一,也是全球發(fā)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)(蜂窩網(wǎng)Mobile cellular/PCS、 因特網(wǎng)Internet/Intranet/Extranet和全球定位系統(tǒng)GPS)之一。GPS與計(jì)算機(jī)、通信、GIS、RS等技術(shù)的集成與融合必將使GPS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到更大范圍的拓廣。

RTK(Real-Time Kernel)

實(shí)時(shí)內(nèi)核,RTOS(Real-Time Operation Syetem的內(nèi)核部分),以中斷的方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度。

常用于嵌入式系統(tǒng)。