实时动态RTK测量的基本思想

Answer 1

RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，而流动站通过无线电接收基准站所发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站基线向量（ΔX，ΔY，ΔZ）；基线向量加上基准站坐标得到流动站每个点WGS84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x，y和正常高h。

基准站与流动站之间的联系，即由基准站计算出的改正数发送到流动站的手段是靠数据链完成的。单基站RTK数据链由调制解调器和电台组成。调制解调器（Modem）是将改正数进行编码和调制、然后输入到电台上发射出去。流动站将其接收下来，并将数据解调后，送入GPS接收进行改正。电台是将调制后的数据变成强大的电磁波辐射出去，能在作用范围内提供足够的信号强度，使流动站能可靠地接收，发射频率和辐射功率的选择是数据链的重要问题，它视作用距离而定。网络RTK是在数据中心使用调制解调器，通过GSM拨号或者GPRS无线上网获取的网络RTK改正数据。通过GSM或者GPRS只要作用区内有GSM或者GPRS信号，流动站用户就可以进行定位。
用户站发送和接收的差分改正、原始观测数据、位置等信息可采用多种通信方式传输。RTK地面通信链依赖于业余无线电，蜂窝通信网络、数字集群系统，甚至网络技术等。传输速度由30bit/s到2Mbit/s不等。实时观测数据和差分改正信息的数据传输格式由美国航海无线电技术委员会（RTCM）定义。
在卫星定位静态测量数据处理中，主要任务是求解基线向量。因此它的计算程序是：利用三差求解出近似的基线长度，再利用浮动双差法求解出相位模糊度和基线矢量。将求得的相位模糊度凑整后，进行固定双差的计算，最后求解出精密的基线向量。
但在卫星定位动态应用中，RTK数据处理是基准站和流动站之间的单基线处理过程，采用基准站和流动站的载波相位观测值的差分组合载波相位，将动态的流动站未知坐标作为随机的未知参数，载波相位的整周模糊度作为非随机的未知参数解算。RTK数据处理要求的不是基线向量，而是流动站所在的实时位置。
载波相位差分，可使实时三维定位精度达到厘米级。载波相位差分技术是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。载波相位差分方法分为两类：一类是修正法，另一类是差分法。所谓修正法，即将基准站的载波相位修正值发送给用户，改正用户接收到的载波相位，再解求坐标。所谓差分法即是将基准站采集的载波相位发送给用户，进行求差解算坐标。可见修正法属准RTK，差分法为真正RTK。
计算过程如下：
（1）在初始化阶段，静态观测若干历元。历元数目的多少取决于流动站到基准站的距离。在数据处理中，重复静态观测的程序，求出相位模糊度，并加以确认此相位模糊度正确无误。
（2）将求出的相位模糊度代入双差方程中，双差方程中只包括ΔX、ΔY、ΔZ三个位置分量。此时，只要观测3颗卫星，就可进行求解。这样，在实际作业中，观测4～6颗卫星、就可实时准确无误地求解ΔX、ΔY、ΔZ。
（3）将基准站的地心坐标Xb、Yb、Zb输出，就可求得流动站的地心坐标。
（4）将当地坐标系与地心坐标的转换参数输出，就可得到当地坐标系的直角坐标。
内容主要来源：《GPS RTK测量技术实用手册》（张冠军 张志刚 于华编著，人民交通出版社）

Answer 2

RTK测量：以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术