高精度定位解決途徑

 

1. RTK

載波相位差分技術(shù)又稱RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級。目前測量中常用的動(dòng)態(tài)測量方法主要是RTK和連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（ Continuous Operational Reference Systems）簡稱CORS。

1.1 傳統(tǒng)RTK

所謂RTK定位是將參考站的單點(diǎn)定位的觀測結(jié)果與參考站的已知坐標(biāo)進(jìn)行比較，計(jì)算出參考站至衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將改正數(shù)發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)則根據(jù)參考站的改正數(shù)，實(shí)時(shí)對定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。目前單基站RTK定位方法中有偽距法和載波相位法，因載波相位差分法比其他幾種方法的精度要高，因此目前市場上主流RTK儀器的解算方法也多為載波相位差分法。

1.2 CORS

CORS可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GNSS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)（LAN/WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同的類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過檢驗(yàn)的不同類型的GNSS觀測值（載波相位，偽距），各種改正數(shù)、狀態(tài)信息、以及其他有關(guān)的GNSS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。它是在RTK技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。
CORS技術(shù)在用途上可以分成單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡(luò)CORS。

1. 單基站CORS：就是只有一個(gè)連續(xù)運(yùn)行站。類似于一加一或一加多的RTK，只不過基準(zhǔn)站是由一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的基站代替，基站同時(shí)又是一個(gè)服務(wù)器，通過NRS-SERVER軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，存儲(chǔ)靜態(tài)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)站（用戶終端）發(fā)送差分信息。
2. 多基站CORS：就是分布在一定區(qū)域內(nèi)的多個(gè)基站聯(lián)合作業(yè)，基站與基站之間的距離不超過50公里，他們都將數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)服務(wù)器。移動(dòng)站作業(yè)時(shí)，只要發(fā)送它的位置信息到服務(wù)器，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算移動(dòng)站與各個(gè)基站之間的距離，將距離近的基站差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給流動(dòng)站，確保達(dá)到最佳的測量精度。多基站CORS作業(yè)原理與單基站基本相同。
3. 網(wǎng)絡(luò)CORS：就是采用網(wǎng)絡(luò)參考站系統(tǒng)軟件，對分布在一定區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)綜合誤差改正建模，盡可能消除區(qū)域內(nèi)流動(dòng)站觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)綜合誤差，從而獲得高精度的實(shí)時(shí)定位結(jié)果。
   1. RTK和CORS區(qū)別

CORS就是固定的永不斷電的基站,優(yōu)點(diǎn)就是作用距離遠(yuǎn),作業(yè)方便,缺點(diǎn)是費(fèi)電,維護(hù)費(fèi)用高,局限某個(gè)地區(qū)；RTK就是可移動(dòng)的基站作業(yè),優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、可以跨地區(qū)工作,缺點(diǎn)是做點(diǎn)校正繁瑣。

無論是RTK還是CORS都需要基站的支持才能使用，目前國內(nèi)部分城市已經(jīng)建成覆蓋全市區(qū)的CORS，移動(dòng)站需要登錄才能使用。

 

2. SBAS（DGPS）

SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增強(qiáng)系統(tǒng)，通過地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星搭載衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)信號轉(zhuǎn)發(fā)器，可以向用戶播發(fā)星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實(shí)現(xiàn)對于原有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的改進(jìn)，從而成為各航天大國競相發(fā)展的手段。目前，全球已經(jīng)建立起了多個(gè)SBAS系統(tǒng)，如美國的WAAS（Wide Area Augmentation System）、俄羅斯的SDCM（System for Differential Corrections and Monitoring）、歐洲的EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）、日本的MSAS（Multi-functional Satellite Augmentation System）以及印度的GAGAN（GPS Aided Geo Augmented Navigation）。

上述SBAS系統(tǒng)的工作原理大致相同。首先，由大量分布極廣的差分站（位置已知）對導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測，獲得原始定位數(shù)據(jù)（偽距、衛(wèi)星播發(fā)的相位等）并送至中央處理設(shè)施（主控站），后者通過計(jì)算得到各衛(wèi)星的各種定位修正信息，通過上行注入站發(fā)給GEO衛(wèi)星，最后將修正信息播發(fā)給廣大用戶,從而達(dá)到提高定位精度的目的。

SBAS服務(wù)可以免費(fèi)使用，但部分地區(qū)沒有信號覆蓋。在定位板卡模塊中以參數(shù)“DGPS”給出定位精度，一般精度為0.4m。

 

3. 中國精度

      “中國精度”星基增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)由合眾思壯于2015年6月面向全球發(fā)布，使衛(wèi)星導(dǎo)航用戶在無需架設(shè)基站的情況下，在全球任一地點(diǎn)單機(jī)實(shí)現(xiàn)厘米級定位增強(qiáng)服務(wù)。 “中國精度”是中國首家具備世界級領(lǐng)先水平的覆蓋全球運(yùn)營的星基增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)。

 整個(gè)系統(tǒng)由五部分組成：1、參考站；2、數(shù)據(jù)處理中心；3、注入站；4、地球同步衛(wèi)星（INMARSAT）；5、用戶站。

參考站由分布在全球近100個(gè)參考基站，每時(shí)每刻都在接收來自GPS衛(wèi)星的信號，參考站獲得的數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)處理中心，經(jīng)過處理以后生成差分改正數(shù)據(jù)或差分改正模型，差分改正數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊鏈路傳送到衛(wèi)星注入站并上傳到INMARSAT同步衛(wèi)星，向全球發(fā)布。

用戶站的GPS接收機(jī)實(shí)際上同時(shí)有2個(gè)接收部分，一個(gè)是GPS接收機(jī)，一個(gè)是L波段的通信接收器，GPS接收機(jī)跟蹤所有可見的衛(wèi)星然后獲得GPS衛(wèi)星的測量值，同時(shí)L波段的接收器通過L波段的衛(wèi)星接收改正數(shù)據(jù)。當(dāng)這些改正數(shù)據(jù)被應(yīng)用在GPS測量中時(shí)，一個(gè)實(shí)時(shí)的高精度點(diǎn)位結(jié)果就出來了。

中國精度提供三檔定位精度服務(wù)：

4cm (RMS) 使用H10服務(wù)

15cm (RMS) 使用H30服務(wù)

50cm (RMS) 使用H100服務(wù)

 

附錄：高精度定位板卡廠商

1. 合眾思壯

P326

GNSS技術(shù)參數(shù)

接收衛(wèi)星信號：GPS L1/L2/L2C(L5，無B3時(shí)支持)、GLONASS G1/G2,P1/P2, BeiDou B1/B2/B3以及Galileo，QZSS 

SBAS跟蹤：3通道并行跟蹤

水平定位精度

單機(jī)：1.2米（RMS）

DGPS：0.3米（RMS）

RTK：8mm+1ppm 

中國精度：4cm (RMS) 使用H10服務(wù)

15cm (RMS) 使用H30服務(wù)

50cm (RMS) 使用H100服務(wù)

 

2. 華測

B380

GNSS技術(shù)參數(shù)

接收衛(wèi)星信號：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:L1/L2、SBAS:L1

水平定位精度

單機(jī)：3米（RMS）

RTK：1.0cm + 1ppm(RMS)

 

3. 和芯星通

UB4B0

GNSS技術(shù)參數(shù)

接收衛(wèi)星信號：BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、QZSS L1/L5、SBAS L1

水平定位精度

單機(jī)：1.5米（RMS）

DGPS：0.4米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

 

4. 司南導(dǎo)航

k708

GNSS技術(shù)參數(shù)

接收衛(wèi)星信號：GPS L1C/A, L1P, L2P, L2C,L5、BDS B1I, B2I, B3I、GLONASS G1C, G2C, G1P, G2P、SBAS L1C/A

水平定位精度

單機(jī)：1.5米（RMS）

RTD：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

E-RTK：20cm+1ppm

 

5. 北云

BY381

GNSS技術(shù)參數(shù)

接收衛(wèi)星信號：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:G1/G2

水平定位精度

單機(jī)：1.5米（RMS）

DGPS：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm