【摘要】本文主要簡述了GPS RTK的工作原理，誤差源及誤差分析，為提高RTK測量精度提供一些建議。

【關(guān)鍵字】 RTK 測量誤差

1.前言

隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，人們對快速高精度位置信息的需求也日益強烈。常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

2.RTK的工作原理

RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上，另一臺或幾臺接收機置于載體（稱為流動站）上，基準站和流動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的流動站精化其GPS觀測值，從而得到經(jīng)差分改正后流動站較準確的實時位置，如圖1所示。

圖1 RTK系統(tǒng)示意圖

差分的數(shù)據(jù)類型有偽距差分、坐標差分（位置差分）和載波相位差分三類。前兩類定位誤差的相關(guān)性，會隨基準站與流動站的空間距離的增加而迅速降低，由于載波相位的測量精度比偽距測量精度高2個數(shù)量級，而且載波相位測量受多路徑效應的影響比偽距測量小2個數(shù)量級，如果能獲得整周模糊度，就可以獲得近于無噪聲的偽距測量。一般情況下，無法獲得整周模糊度，但能獲得多普勒計數(shù)或載波相位變化信息。因此若能夠利用載波相位變化信息來輔助偽距測量就可以獲得比單獨采用偽距測量更高的精度，這一思想稱為載波相位平滑偽距測，目的是提高偽距觀測值的精度。

RTK采用載波相位差分法，其觀測模型為：

3.RTK誤差源

分析觀測模型并結(jié)合實踐，總結(jié)出影響RTK精度的主要誤差源：

1.軌道誤差

目前，隨著定軌技術(shù)的不斷完善，軌道誤差只有5-10cm，影響到基線的相對誤差不到1ppm。

2.衛(wèi)星鐘差

目前鐘差可通過對衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測而精確地確定，鐘差對傳播距離的影響不會超過6m，影響基線的相對誤差約0.2 ppm。

3.電離層誤差

電離層引起電磁波傳播延遲從而產(chǎn)生誤差，其延遲強度與電離層的電子密度密切相關(guān)，電離層的電子密度隨太陽黑子活動狀況、地理位置、季節(jié)變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5倍，冬季為夏季的5倍，太陽黑子活動最強時為最弱時的5倍，在太陽黑子爆發(fā)期內(nèi)，RTK測量無法進行。

4.對流層誤差

對流層誤差同點間距離和點間高差密切相關(guān)，高度角90°時可使電磁波的傳播路徑差達2-3mm ，當高度角為10°時高達20m左右。

5.多路徑誤差

多路徑誤差是RTK定位測量中最嚴重的誤差。多路徑誤差取決于天線周圍的環(huán)境。多路徑誤差一般為幾個厘米，高反射環(huán)境下可超過10cm。

6.信號干擾

信號干擾可能有多種原因，如無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決于頻率、發(fā)射臺功率和至干擾源的距離。

4.RTK誤差分析

以上各類誤差中均具有較強的空間相關(guān)性，從而定位結(jié)果也有一定的空間相關(guān)性。RTK測量的主要誤差來源于衛(wèi)星軌道誤差，電離層及對流層對定位精度的影響。

對于小于10km的短基線測量，軌道誤差，衛(wèi)星誤差的影響可以忽略不計，對于大于20-30km的長基線測量，軌道誤差可以達到2-3cm。

對于電離層誤差，利用雙頻接收機將L1 和L2 的觀測值進行線性組合來消除電離層的影響；利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）；利用電離層模型加以改正，一般RTK設備已考慮此種方法。

對于對流層誤差可以設置衛(wèi)星高度截止角不得小于15°且利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）以及利用對流層模型加以改正。

對于多路徑誤差可以采取選擇地形開闊、不具反射面的點位；采用扼流圈天線或具有削弱多徑誤差的各種技術(shù)的天線以及基地站附近鋪設吸收電波的材料等方法修正。

最后，對于信號干擾誤差，在選點時必須遠離這些干擾源，離無線電發(fā)射臺應超過200m，離高壓線應超過50m才可以有效削減誤差。

5.結(jié)語

本文介紹了提高GPS RTK觀測精度的一些方法，希望本文能對大家在以后的使用GPS RTK過程中起到參考作用。

參考文獻

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