单基站rtk和城市多基站cors测量原理精度和优缺点比较研究

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1、单基站RTK和城市多基站CORS测量原理精度和优缺点比较研究　　摘要：GPS实时定位技术已广泛应用于测量当中，目前使用RTK测量主要是单基站和多基站的两种常用模式，文章从单基站RTK以及多基站CORS系统的定位原理、主要误差源分析了各种因素对其对定位精度的影响程度，为帮助测绘作业者对两种系统的理论提高认识，为GPS使用过程中精度分析提供参考。关键词：RTK；CORS；VRS；测量原理；定位精度GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称，根据GPS的定位方式可将其分为：测码伪

2、距定位、测相伪距定位；静态定位和动态定位以及相对定位和绝对定位等。大地测量中高精度（毫米级）的控制点测量多采用静态测相伪距相对定位；而施工放线、数字化测图等厘米级精度要求的测量，多采用动态测相伪距相对定位。因动态测相伪距相对定位采用的是站间求差，且可以实时得到测量结果，故把该种测量方法称为实时动态差分测量（Realtimekinematic），简称RTK。目前测量中常用的动态测量方法主要是单基站RTK和多基站城市连续运行参考站（ContinuousOperationalReference6Systems）简称C

3、ORS。本文将针对两种动态测量方式进行原理和精度分析比较，得出两者的优缺点。1单基站RTK定位原理所谓GPS-RTK定位是将参考站的单点定位的观测结果与参考站的已知坐标进行比较，计算出参考站至卫星的距离改正数，并将改正数发送给移动台，移动台则根据参考站的改正数，实时对定位结果进行改正，从而提高定位精度。目前单基站RTK定位方法中有伪距法和载波相位法，因载波相位差分法比其他几种方法的精度要高，因此目前市场上主流RTK仪器的解算方法也多为载波相位差分法。接下来我们用公式来解释其定位的原理：在卫星信号被接收机锁定之后

4、，卫星与测站间的相位值由三部分组成（1）式中为观测相位的不足整周的小数部分，为起始整周模糊度，为从起始时刻至观测时刻的整周变化值，则星站间距离为载波波长与星站相位差的乘积。即（2）若在参考站利用已知坐标和卫星星历可求得星站间的真实距离，星站间伪距观测值则可表示为：（3）6公式中为电离层折射对伪距观测值的影响，为对流层折射对伪距观测值的影响为多路径效应，Vi为GPS接收机噪声。在参考站可求出伪距改正数：（4）用此改正数对用户站伪距观测值进行修正，有（5）当参考站和用户站之间的距离小于30km，可认为，，则（6）式

5、中。将载波相位伪距观测值（2）代入上式，则可得（7）上式中令为起始整周数之差，若观测过程中若卫星跟踪且信号不失锁，则即为常数，令载波相位测量差值（7）式可表示成（8）6公式中的未知数、Xk、Yk、Zk及中除外，其余均为常数。但两接收机钟差之差、噪声之差及两站间多路径效应之差在相邻历元间的变化量均小于厘米级动态定位允许的误差，在求解过程中也可将视作常数。因此，起始整周未知数若能确定，在参考站和用户站同时观测相同的4颗卫星，就可实现对用户站的定位。可见起始整周未知数的快速求解是载波相位差分动态定位的关键。由于每增加

6、一个观测卫星，将相应增加一个整周未知数，因而只能靠延长观测时间，增加观测历元数求解起始整周未知数，整周未知数一旦确定就能够求解出对应点位的坐标，RTK就是这样来实现定位的目的。2多基站CORS测量原理CORS的测量原理与单基站的定位原理主要是它数据处理的方法的不同，在CORS网络中，各固定参考站不直接向流动站发送载波修正信息，而是将所有伪距数据通过发给CORS控制中心，同时，流动站在工作前，先通过移动网络向控制中心发送移动台单点定位后的坐标，控制中心收到坐标信息后，根据用户坐标，对给定的位置进行几何替代处理，整

7、体改正GPS轨道误差，电离层，对流层和大气折射等引起的误差，再生成一组标准格式的改正信息，通过移动网络由控制中心发送给流动站。流动站接收到控制中心发出经过的修正信息，该修正信息经过改正后，相当于参考站参考站在旁边，不包含因距离原因所带来的区域模型误差，所以叫做虚拟参考站法（又称VRS）。该方法解算时加入了区域定位实时误差模型，其他与单基站观测方程相同。3精度分析在利用RTK进行定位时，不管是单基站RTK还是多基站CORS系统都会受到各种各样因素的影响，下面就各种误差和影响进行叙述：3.1RTK测量误差6RTK测

8、量精度受到卫星星历、卫星钟及接收机钟差、电离层、对流层、多路径效应以及地球潮汐等影响。同时还受仪器本身的误差、坐标转换过程中控制点的精度误差、作业半径，天线架设高度等观测条件等因素影响。因此RTK作业时，用来求转换参数控制点的精度分布要均匀，安排观测时间时应排除白天高温时段以及电离层较活跃期间、点位几何图形强度因子选择（PDOP　　3.2CORS测量系统误差CORS系统的误差来源与常规