浅析GPS实时动态测量

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1、浅析GPS实时动态测量刘德军河南省遥感测绘院郑州450008摘要分析了实时动态定位技术的测量原理以及实时动态测量在控制测量、施工放样作业过程中所体现的优越性。关键词GPS实时动态测量实时处理系统成功应用实时动态(RealTimeKinematic-RTK)定位技术，是GPS测量技术与数据传输技术相结合的产物，是GPS测量技术发展中的一个新的突破。在未使用RTK测量技术之前，GPS相对定位的作业模式有静态定位作业模式、快速静态定位模式、准动态定位模式、动态定位模式，其测点坐标需通过观测数据的测后处理才能获得，必须将

2、观测数据传输到计算机才能解算。无法实时地给出观测站点的定位结果，而且也无法对观测数据的质量进行实时检核。因而就难以避免在数据后处理中发现观测成果不合格，需要进行返工重测的情况。为了避免这种情况发生，过去采取的措施主要是延长观测时间，以获取大量的多余观测量，用以保障测量结果的可靠性。但是，这就显著降低了GPS测量的工作效率。采用RTK定位技术，利用现代化无线电通信技书术随时将基准站的观测数据传送给流动站，加上快速解算模糊度的技术，便产生了实时动态定位模式,实时计算定位结果。通过实时定位结果，便可监测观测成果和解算结

3、果的收敛情况，从而能实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。此外，由于实时动态测量具有实时，因而克服了GPS测量的局限性，不仅可以进行各种控制测量工作，而且可以进行施工放样。一、实时GPS测量原理RTK实时动态测量的基本过程是：基准站数据→调制→发射→接收→流动接收机→解调→电子手薄，构成一条无线数据链。基准站接收机随时将观测数据通过数据链传送给流动站，与流动站接收机的观测数据汇集于电子手薄并进入数据处理系统，实时地提供测点坐标。4RTK定位技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS定位技术。

4、实施实时动态测量，除需要两台GPS接收机外，还应配备一套无线电数据传输系统（亦称数据链）。作业时，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测信息和测站数据，通过无线电数据传输设备，实时地发送给流动站。在流动站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测信息和测站数据。流动站将测得的载波观测信号与基准站传来的载波观测信号进行差分处理，解出两站间的基线向量值。同时，通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站点三维坐标及其精度。图1

5、所示为实时GPS定位测量流程图。GPS卫星信号基准站观测数据基准站GPS接收机流动站GPS接收机无线电数据通讯设备无线电数据通讯设备基准站观测信号流动站观测信号基准站坐标实时解算两点之间基线向量实时解算流动站WGS-84坐标转换为当地基准坐标图1由此可见，实时GPS测量除应具备GPS信号接收系统外，还应有数据传输系统以及数据实时处理系统。1．GPS信号接收系统实时GPS测量中，至少应有两台接收机，分别安置在基准站和流动站上。理论上，单频接收机和双频接收机均可用于实时GPS测量。但是，单频机进行整周未知数的初始化需

6、要较长时间，这是实时动态测量所不能容许的，加之单频机在实际作业时容易失锁，失锁后的重新初始化则要占去许多时间。因此，实际作业中一般采用双频机。根据需要，可采用一个基准站、数个流动站接收机作业的方式。2．数据实时传输系统4为把基准站的信息及观测数据实时传输到流动站，并与流动站的观测数据进行实时处理，必须配置高质量的无线电通讯设备。由于数据信息量大，必须采用较高的传输速率，通常要在9600波特率以上。利用数据实时传输系统，流动站可以随时调阅基准站的工作状态和设站信息，这对于保证成果质量和排除观测中出现的问题亦十分重要

7、。1．数据实时处理系统实时GPS测量的软件功能，对于保障其可行性，以及测量结果的可靠性和精确性，具有决定性的意义。实现以载波相位为观测量的实时动态测量，关键技术在于快速解算载波相位初始整周未知数以及失锁后的重新初始化。目前这一解算工作已可数分钟内完成，为实时动态测量的实施奠定了基础。实时GPS测量软件的基本功能应包括：①快速解算或动态快速解算整周未知数；②根据相对定位原理，实时解算流动站在WGS-84中的三维坐标；③根据已知转换参数，进行坐标系统的转换；④解算结果质量的分析与评价；⑤静态、快速静态、准动态和动态等

8、作业模式的选择与转换；⑥测量结果的显示与绘图等。二、实时动态测量的特点1．实时动态测量保留了所有经典的GPS测量功能，如静态测量、快速静态测量等。观测数据亦可采用测后处理的方式。由于静态测量后处理的方式，目前仍是高精度控制测量最理想的方法，因此允许在实时动态环境下进行静态定位的多种功能选择，就有效地保证了测量成果的可靠性和精度水平。而由于测后处理定位和实时定位可以同时进行