【传输】几种现代GPS测量方法和技术

随着科学技术的发展，GPS测量技术和方法也在不断改进和更新. 当前，最常用的GPS测量技术方法如下: 静态和快速静态定位，差分GPS，RTK，网络RTK技术等等，下面将逐一介绍:

1. 静态和快速静态定位技术

所谓的静态定位是指在GPS定位过程中，在整个观察过程中都保持接收机天线的位置. 也就是说，在数据处理中，接收天线的位置被认为是不随时间变化的量. 在测量中，静态定位通常用于高精度测量和定位. 具体的观察方式是多个接收机在不同的观察站进行静态同步观察. 观察时间从几分钟到几小时不等.

由于普通静态定位技术需要较长的观察时间，因此会影响其在低级控制测量（例如四分之三级控制测量，I，II级导线等）中的竞争力，从而导致快速静态定位技术. 快速，静态地使用载波相位观测值本身具有毫米级或更佳的精度，因此只有一个或几个纪元的观测值可以满足厘米级定位的需求. 当前，有两种主要的快速静态定位方法.

⑴停止方法

此方法首先通过初始化确定基站和流动站之间的双差整数歧义. 然后要求移动台在重定位过程中保持对卫星的连续跟踪. 这样，我们利用以下特性: 在连续跟踪过程中，整个循环的模糊度保持恒定，以将其转移到要确定的点. 由于无需在固定点上重新确定整个周期的不确定性，因此在几个基线的载波相位观测值可以在短基线上获得厘米级精度的相对定位结果.

⑵FARA方法

当有很多观测值时，此方法可以大大减少计算工作量. 使用此方法所需的观察时间稍长一些差分gps原理，例如，双频观察为5-10分钟，单频观察为10-20分钟. 但是，当站点重新定位时差分gps原理，无需启动机器，仅需要像普通的静态定位一样组织观察.

2. 差分GPS和伪距差分原理

根据差分GPS参考站发送的信息，差分GPS定位可以分为: 位置差分，伪距差分，相位平滑伪距差分和载波相位差分. 它们由基站发送以更正号码，并由移动站接收以更正其测量结果. 获得准确的定位结果. 区别在于发送更正的具体内容不同. 差分定位精度也不同. 下面以伪距差异为例:

伪距微分是目前使用最广泛的技术. 几乎所有的商用差分GPS接收机都使用该技术. 基站的接收机计算其到可见卫星的距离，并将计算出的距离与包含误差的测量值进行比较. 然后，所有卫星的测距误差都发送给用户. 用户使用此测距误差校正测得的伪距，然后使用校正后的伪距找出自己的位置，从而可以消除常见误差并提高定位精度.

基站的GPS测量所有卫星的伪距ρi并收集所有卫星的星历文件（A，e，ω，i，t等）. 同时，使用每个时刻计算出的卫星地心坐标和参考站的已知地心坐标来计算每个时刻Di到参考站的估计距离Di.

Di =

公式中的上标i表示第i个卫星，同上.

由GPS接收机在基站测量的伪距ρi包含各种误差，可以获取与估计距离Di的差，以获得伪距的校正数.

同时可以获得伪距校正数的变化率

参考站将Δρi和ρi发送到移动站，由移动站测量的伪距加上上述校正数将获得校正后的伪距:

使用校正后的伪距

只要观测到4颗以上的卫星，移动站的坐标就可以如下计算.

在公式中，是时钟差，是噪声.

这种差异的优点如下:

（1）因为计算的伪距校正数是直接在WGS-84坐标系上执行的，这意味着获得的校正数是直接的，不需要先转换为局部坐标，因此可以实现较高的精度. 准确性.

（2）该校正数可以提供ρi和Δρi，从而可以在没有获得校正数的间隙中继续精确定位. 这符合RTCM SC-104设置的标准.

（3）参考站可以为所有卫星提供校正，并且用户可以允许任何4个卫星进行校正，而不必担心它们是否完全相同. 因此，用户可以使用具有差分功能的简单.

3. RTK定位技术

RTK定位技术是一种基于载波相位观测的实时动态定位技术. 它可以在指定的坐标系中提供测量站的实时三维定位结果，并实现厘米级的精度. 在RTK操作模式下，基站通过数据链路将其观测值和站坐标信息发送到流动站. 流动站不仅通过数据链路从参考站接收数据，而且还收集GPS观测数据，并组合系统中的差分观测值以进行实时处理，同时给出厘米级的定位结果，不到一秒钟的时间. 流动站可以处于静态或移动状态；它可以在进入动态操作之前在固定点初始化，也可以在动态条件下直接打开，并且可以在动态环境中完成每周歧义的搜索和解决. 在周末确定知识解决方案后，可以实时处理每个时期. 只要可以跟踪多于四个卫星的相位观测值并保持必要的几何形状，流动站始终可以给出厘米级的定位结果. RTK技术的关键是数据处理技术和数据传输技术. 在RTK定位期间，要求基站接收机将观测数据（伪距观测值，相位观测值）和已知数据实时传输到流动站接收机. 较大，通常需要9600的波特率，但这在收音机上并不难实现.

4. 网络RTK技术

GPS网络RTK也称为基站RTK. 它的出现将使一个地区中的所有测绘工作成为一个有机的整体，从而结束了以前GPS操作的局面. 同时，它将大大扩展RTK的操作范围. 使GPS更广泛地使用. 准确性和可靠性将得到进一步提高，从而使许多以前用GPS无法完成的任务成为可能. 最重要的是. 在具有上述优点的同时，可以大大降低建立GPS网络的成本. 网络RTK的基本原理是可以将多个参考站稀疏均匀地分布在一个大城市中，形成一个参考站网络，然后从广域差分GPS和具有多个参考站的本地差分GPS中学习. 试图消除或减弱各种系统错误的影响以获得高精度定位结果的基本原理和方法.

网络RTK由集淮站网络，数据处理中心和数据通信线路组成. 参考站应配备双波段全波长GPS. 接收机优选地同时提供准确的双频伪距观测. 应该准确知道参考站的站坐标. 可以使用长期GPS静态相对定位和其他方法确定其坐标. 此外，这些台站还应配备数据通信设备和气象仪器. 参考站应以指定的采样率进行连续观察，并通过数据通信链路将观察数据实时传输到数据处理中心. 数据处理中心根据流动站发送的近似坐标（可以通过伪距方法从单点定位获得）来判断该站位于哪个参考站. 然后，根据三个基站的观测数据，计算在流动站遇到的系统误差，并将其广播给移动用户进行校正，以获得准确的结果. 如有必要，上述过程可以重复一次. 参考站和数据处理中心之间的数据通信可以使用数字数据网络DON或无线通信来执行. 流动站与数据处理中心之间的双向数据通信可以通过GSM和GPRS等移动通信进行.

VRS是网络RTK中的一种好方法. 当流动站离参考站较远时，由于两个站之间的误差相关性降低，剩余卫星星历误差，电离层延迟，对流层延迟和其他偏差对相对定位的影响增加，从而使常规RTK定位精度降低. 解决这个问题. 必须添加一些基站，以便用户可以使用这些基站提供的信息来采用某种算法来消除或大大减弱这些偏差的影响. VRS尝试在流动站附近建立虚拟参考站，并根据周围参考站的实际观测值计算虚拟参考站上的虚拟观测值. 因为虚拟站非常靠近流动站. 通常相距只有几米到几十米. 因此，动态用户只需要使用传统的RTK技术即可与虚拟参考站进行实时相对定位，从而获得更准确的定位结果. 我国第一个实时VRS属于广东省深圳市. 深圳VRS，也称为szcors，由5个永久性参考站组成. 下图显示了参考站的分布. 目前，该网络已经投入运行，市场反应良好.

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