RTK是英文Real - time kinematic的缩写,中文意思是实时动态。RTK作为现代丈量中的测绘仪器,已经非常遍及。RTK是一种卫星导航技能,用于进步从基于全球卫星导航体系(GPS/BeiDou/Galileo/Glonass)取得的定位数据的精度。RTK又称载波相位差分技能,是实时处理两个载波相位观丈量的差分办法。即是将基准站收集的载波相位发给用户接纳机,进行求差解算坐标。载波相位差分能够使定位精度到达厘米级。大量运用于动态需求高精度方位的范畴。
那么,RTK的概念是什么呢?它是一种运用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技能,它能够实时地供给测站点在指定坐标系中的三维定位成果。曾经的静态、快速静态、动态丈量都需求事后进行解算才能取得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的丈量办法,极大地进步了作业效率。
RTK的作业原理是基准站经过数据链将其观测值和测站坐标信息一同传送给流动站。流动站不只经过数据链接纳来自基准站的数据,还要收集GPS观测数据,并在体系内组成差分观测值进行实时处理,一起给出厘米级定位成果。
在运用GPS进行定位时,会受到各种各样因素的影响,为了消除这些差错源,有必要运用两台以上的GPS接纳机同步作业。所以RTK丈量至少需求2台GPS接纳机(一台作为基准站一台或多台作为移动站)、数据通信链(电台等)和丈量软件。也便是说,两台接纳机都在观测卫星数据,一起,基准站经过其发射电台把新疆RTK所接纳的载波相位信号发射出去。
GPS的概念及组成
GPS(Global Positioning System)即全球定位体系,是由美国建立的一个卫星导航定位体系,经过GPS体系能够在全球规模内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;别的,还能够进行高精度的时间传递和高精度的精细定位。GPS的整个体系由空间部分、地面操控部分和用户部分所组成。
空间部分
GPS的空间部分是由24颗GPS作业卫星所组成,这些GPS作业卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星散布在6个倾角为550的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS作业卫星都宣布用于导航定位的信号。GPS用户正是运用这些信号来进行作业的。
操控部分
GPS的操控部分由散布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控体系所构成,依据其不同的作用,这些跟踪站被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个,它的作用是依据各监控站对GPS的观测数据,计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据经过注入站注入到卫星中去;一起,它还对卫星进行操控,向卫星发布指令,当作业卫星呈现故障时,调度备用卫星,代替失效的作业卫星作业;别的,主控站也具有监控站的功能。监控站共有五个,监控站的作用是接纳卫星信号,监测卫星的作业状况;注入站有三个,它的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
目前GPS体系供给的定位精度是优于10米,而为得到更高的定位精度,我们一般选用差分GPS技能:将一台GPS接纳机安置在基准站。上进行观测。依据基准站已知精细坐标,计算出基准站到卫星的间隔改正数,并由基准站实时将这一数据发送出去。 用户接纳机在进行GPS观测的一起,也接纳到基准站宣布的改正数,并对其定位成果进行改正,然后进步定位精度。差分GPS分为两大类:伪距差分和载波相位差分。
伪距差分原理
这是运用最广的一种差分。在基准站上,观测所有卫星,依据基准站已知新疆RTK坐标和各卫星的坐标,求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实间隔。再与测得的伪距比较,得出伪距改正数,将其传输至用户接纳机,进步定位精度。
载波相位
可运载调制信号的高频率震荡波,称之为载波。以GPS体系为例,GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。在GPS建成之初,是经过伪距丈量来进行定位的,因为精度低的原因(C/A码的测距精度只能到达2.93m),后来人们在20世纪90年代中期开发基于GPS丈量的实时厘米级精度定位,也便是现在的RTK(实时动态)定位。
伪距丈量比载波相位的精度低是因为码元宽度和波长,伪距丈量是以测距码作为量测信号的,而选用码相关法时,丈量精度是码元宽度的百分之一,因为测距码的码元宽度较大(精码码宽30m,C/A码码宽300m),所以导致丈量精度不高。
载波之前作为运载卫星信号的载体,而测距码也包含在卫星信号里,阐明载波是给测距码当运输工具的,突然发现作为运输工具的载波的精度要比测距码还要高,大起大落。
可是运用载波时也不是都是好的,也有缺点。例如会呈现周跳与整周含糊度的问题。周跳,是因为因为卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断,导致观测值不精确。整周含糊度是因为载波是一个没有任何标记的余弦波,接纳机内的鉴相器只能测定缺乏一周的部分,对产生的整周数不确定。
载波相位丈量的原理是
ρ=λ(φs -φR)
是卫星到地球的间隔,也叫卫地距,为载波的波长,(φs -φR)为相位差,这里的新疆RTK相位差包含着缺乏一周的小数部分,也包含着整周波段数。
所以载波相位丈量实际便是以波长λ作为长度单位,以载波作为一把“尺子”来丈量卫星至接纳机间的间隔。
传统RTK的缺点
传统RTK也有一个缺点,便是GPS差错会随参阅站和移动站间隔的增加而逐新疆RTK步失掉线性,在较长间隔下(单频>10km,双频>30km),经过差分处理后的用户数据仍然含有很大的观测差错,然后导致定位精度的下降和无法解算载波相位的整周含糊。
所以在20世纪90年代中期,人们提出了网络RTK技能。经过多个参阅站组成的GPS网络来估计一个区域的GPS差错模型,并为网络覆盖区域的用户供给校正数据,用一个虚拟参阅站的数据,为用户供给间隔自己方位较近的某个参阅网格的校正数据,因而网络RTK技能又被称为虚拟参阅站技能(Virtual Reference)。
近些年跟着技能的开展,RTK技能早已由传统的1+1或1+2开展到了广域差分体系WADGPS,有些城市建立起CORS体系,有的公司也自己建立了CORS体系,例如千寻CORS,这就大大进步了RTK的丈量规模,解决了传统RTK间隔约束的问题。