常规RTK技术极大地方便了需要动态高精度服务的用户,但随着流动站与参考站之间距离的增加,问题也随之产生。其最主要的局限性其实不在于RTK本身,而是源于整个GNSS系统。
GNSS测量依靠的是接收从地面以上约两万千米的卫星发射来的无线电信号。相对而言,这些信号频率高、功率低,不易穿透可能阻挡卫星和GNSS接收机之间视线的障碍物。此外,房屋、隧道、水下、树木等都会部分阻挡、反射或折射信号,使RTK作业有一定的局限性。
鉴于传统RTK技术所存在的缺陷,为达到区域范围内厘米级精度的实时动态定位,CORS技术逐步成熟。CORS系统理论源于20世纪80年代中期加拿大提出的“主动控制系统”理论,认为:GNSS主要误差源来自于卫星星历,要为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度,必须依靠一批永久性的点位可靠的参考站点。
1955年在一跨海工程中参考站网测量技术首次得到了应用。随后的FKP(区域改正数法)技术在德国得到了应用推广。之后,天宝公司在FKP的基础上研究出了VRS(虚拟参考站技术),瑞士徕卡公司人员在这些成果的基础上还提出了MAX(主辅站技术)。
CORS技术是利用地面布设的一个或多个基准站组成GNSS连续运行参考站(Continuous Operational Reference System,缩写为CORS),综合利用各个基站的观测信息,通过建立精确的误差修正模型,通过实时发送RTCM差分改正数,修正用户的观测值精度,在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务的技术。CORS技术集卫星定位技术、计算机网络技术、数字通信技术等高新科技于一体,是参考站网络式GNSS多功能服务系统的核心支持技术和解决方案,其理论研究与系统开发均是GNSS技术科研和应用领域的热门前沿。
示例:
某省区域全球导航卫星连续运行基准站综合服务中心向符合《某省卫星定位连续运行基准站系统使用管理暂行规定》要求的用户提供××GNSS服务。技术服务内容包括:
(1)××GNSS各参考站的GNSS(GNIS、GLONASS)原始静态观测数据下载。
(2)厘米级、亚米级、米级实时差分的网络RTK、网络RTD、单基站RTK以及多基站RTK定位。
(3)利用××GNSS获取2000国家大地坐标(简称“CGCS2000”)数据。
(4)在线坐标转换,即将2000国家大地坐标系至1954北京坐标系和1980西安坐标系的平面转换及1985国家高程基准的高程转换。
(5)离线坐标转换,即将2000国家大地坐标系至地方独立坐标系的平面转换。(www.daowen.com)
用户须遵守《中华人民共和国保守国家秘密法》及有关法律法规的规定,不得将所获得的成果及资料泄密,同时不得将利用相关数据求解的坐标转换参数泄密。该服务的账户及密码应有专人负责保管,如发生账号泄密事件,后果由用户自行承担。该服务仅限用户单位内部使用,不得向第三方提供使用。
目前应用较广的CORS网技术有FKP技术、虚拟参考站技术和主辅站技术。其数学模型和定位方法有一定的差异,但是基准站架设和改正模型建立等方面的基本原理是相同的。
1.FKP技术
FKP(区域改正数法)是指利用GNSS基准站观测数据(相位观测值和伪距观测值等)及基准站已知坐标等信息,计算得到基准网范围内与时间或空间相关的误差改正数模型,然后利用测量点的近似坐标内插出测量点的误差改正数,将它应用到观测值中,从而消除各种与时间和空间有关的误差,获得高精度的定位结果的方法。
FKP和虚拟参考站技术最大的不同就是在定位方法上的不同,虚拟参考站技术是利用虚拟观测值和流动站观测值做单基线解算,FKP是利用改正后的观测值加入各基准站做多基线解。
2.虚拟参考站技术(VRS)
与常规RTK不同,虚拟参考站网络中,各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息,而是将所有的原始数据通过数据通信线发给控制中心。同时,移动用户在工作前,先通过GPRS/CDMA的上网功能向控制中心发送一个概略坐标(GAA数据),控制中心收到这个位置信息后,根据用户位置,由计算机自动选择最佳的一组固定基准站,根据这些站发来的信息,整体地改正GNSS的轨道误差,电离层、对流层和大气折射引起的误差,将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边,生成一个虚拟的参考基站,从而解决了RTK作业距离上的限制问题,并保证了用户的精度。
其实虚拟参考站技术就是利用各基准站的坐标和实时观测数据解算该区域实时误差模型,然后用一定的数学模型和流动站概略坐标,模拟出一个邻近流动站的虚拟参考站的观测数据,建立观测方程,解算虚拟参考站到流动站间这一超短基线。一般虚拟参考站位置就是流动站登录时上传的概略坐标,这样由于单点定位的精度,使得虚拟参考站到流动站的距离一般为几米到几十米;如果将流动站发送给处理中心的观测值进行双差处理后建立虚拟参考站的话,这一基线长度甚至只有几米。
对于邻近的点,可以只设一个虚拟参考站。开一次机,用户和数据中心通信初始化一次,确定一个虚拟参考站。当移动站和虚拟参考站之间的距离超出一定范围时,数据中心重新确定虚拟参考站。
3.主辅站技术
主辅站技术是在FKP的基础上产生的,数学模型上并没有什么大的区别,不过是在基准站播发基准点坐标信息和改正信息,减少了一定的信息量,再有就是“主基准站”的选择以及加入数个条件较好的“辅基准站”做多基线解。参与解算的基站不像FKP那样用到全部的基准站信息,加入了双向通信可以较好地选择所在的基站群。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。