RTK技术在测绘领域的应用

时间：2009/3/13阅读：2183

【摘要】本文通过对国内自主研发的单频RTK产品进行实地测试及数据分析，进一步说明RTK的高精度、快速、简洁易用等特性在测绘领域的应用意义。

1 引言

RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。众所周之，GPS测量工作模式有静态、快速静态和动态相对定位等，但用这些测量模式时，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需要通过测后处理而获得。由于测量数据需要在测后处理，所以上述几种测量模式均无法实时地给出观测站的定位结果，而且也不能对基准站和用户观测数据的质量进行实时地检验，因而难以避免在后处理数据时发现不合格的测量成果，造成需进行返工重测的情况。

过去解决这一问题的措施，主要是延长测量时间，以获得大量的多余数据，来保障测量结果的可靠性，但是这样大大降低了测量工作的效率。

实时动态测量的基本思想是，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，并将其测量数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的测量数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站测量数据的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余测量，缩短测量时间。

2 RTK技术原理

RTK（Real Time Kinematic）实时动态定位技术，是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，是利用两台或两台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基站，其它作为移动站。在RTK作业模式下，基站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站。移动站不仅通过数据链接收来自基站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出毫米级的定位结果，历时不到一秒钟。移动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上*行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，移动站可随时给出毫米级定位结果。RTK技术受外界条件限制小，只要满足工作条件，就能快速、高精度地完成定位作业。

3 RTK测量系统的构成

RTK测量系统主要由三部分构成：

● GPS接收设备；

● 数据传输系统；

● 软件系统。

3.1 GPS接收设备

RTK测量系统中，至少包含二台接收机，分别安置在基站和移动站上。基站应设在测区内地势较高，视野开阔，且坐标已知的点上。在城区可考虑设在楼顶平台上。作业期间，基站的接收机应连续跟踪全部可见GPS卫星，并将测量数据通过数据传输系统，实时地发送给移动站。

3.2 数据传输系统

数据传输系统，由基站的发射台和移动站的接收台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。

数据传输设备要充分保证传输数据的可靠性，其频率和功率的选择主要决定于移动站与基站间的距离、环境质量及数据的传输速度。

3.3 支持实时动态测量的软件系统

软件系统的质量与功能，对于保障实时动态测量的可行性测量结果的性与可靠性，具有决定性的意义。

4 RTK产品的测试

此次测试的产品为北京星网宇达科技开发有限公司（）提供的XW-GPS1010、XW-GPS1020 RTK系统。此款产品为该公司自主研发，采用单频GPS载波测量技术，作用距离在2Km内静态水平精度为±3mm+1ppm、高程精度为±6mm+1ppm，标称精度可与双频RTK系统相媲美，属于RTK中的产品。

XW-GPS1020指标：

作用距离		＜2Km
精度	水平精度	±3mm+1ppm
	高程精度	±6mm+1ppm
	授时精度	50ns
定位时间	热启动	＜3.5 秒
	温起动	33 秒
	冷起动	34 秒
	信号重捕获	＜1 秒
接收机性能		16通道L1频率；C/A码
接口特性		TTL；波特率9600～115200bps
灵敏度	捕获灵敏度	-148dBm
	跟踪灵敏度	-158dBm
	冷启动灵敏度	-142dBm
电气性能	电压	+5VDC
电气性能	功耗	1.0W（XW-GPS1010 OEM） 1.4W（XW-GPS1020 OEM）
物理指标	尺寸	71×46×10mm（L×W×H）
物理指标	重量	19±1g（XW-GPS1010 OEM） 22±1g（XW-GPS1020 OEM）
环境参数	工作温度	-40℃～+80℃
环境参数	储存温度	-40℃～+125℃

实验采用定点测试的方法，主要观察RTK系统在城区实际应用中的有效性及测量精度。由于在城区高楼林立、高空遮挡严重，对GPS信号的干扰较为严重，容易造成无法接受卫星信号及楼体对卫星信号的多路径干扰等等，因此，我们的测试地点选为某高层写字楼的楼顶，这样能尽量减少遮挡及多路径干扰等问题。

测试分为5米定点距离测试和变换定点距离测试两种：

5米定点距离测试：基站固定不动，在以基站为圆心5米为半径的圆周上随机取三个点，将移动站分别放在三个点上进行测量。

变换定点距离测试：基站固定不动，以基站为原点分别取距其2米、3米、4米三个点，将移动站分别放在这三个点上进行测量。

1）架装天线

在测试场地随机选取一较为开阔地点固定基站，为方便量取所需距离，使用测量型三脚架架起天线，只要保证天线的相位中心与三脚架支点垂直于一线即可。

北京星网宇达科技开发有限公司（）提供的GPS接收天线为单频零相位测量型天线，其相位中心即为天线圆盘的中心点，因此我们只需手动调整三脚架为水平即可。

2）连接RTK基站---XW-GPS1010。

该接收机为直流12V供电，一般蓄电池都可以支持，在室外使用非常方便。接收机的外壳上有两个天线接口，一个连接数传电台的天线，另一个为连接GPS接收天线。

3）连接RTK移动站---XW-GPS1020。

在事先测量好距离的点上，用相同的方法固定好天线。然后依次接好数传电台的天线和GPS接收天线。XW-GPS1020也是直流12V供电。

基站与移动站之间的zui大距离为两公里

4）数据的读取

此套RTK系统的上位机软件为北京星网宇达科技开发有限公司（）专为该系统自主研发，显示数据齐全，图形清晰，简单易操作。

上电后基站会把卫星误差数据通过无线传输传到移动站，移动站通过内部算法优化后输出的位置信息。这一阶段需要几分钟的解算过程，解算完成后，上位机软件中的GPS状态位将从开始的不可用变为“RTK OK”，即表示为现在的输出数据已达到RTK精度的要求。

测试结果

（注：由于量取距离是手工操作，所以允许存在少许误差，不影响zui后的测试结果。）

1）5米定点距离测试

点1

结果：在点1处系统的水平精度为1.49mm

点2

结果：在点2处系统的水平精度为1.39mm

点3

结果：在点3处系统的水平精度为1.84mm

2）变换定点距离测试

2米

结果：在2米距离处系统的水平精度为1.93mm

3米

结果：在3米距离处系统的水平精度为3.11mm

4米

结果：在4米距离处系统的水平精度为1.49mm

5 结论

经过实际测试，北京星网宇达科技开发有限公司的XW-GPS1010/1020 RTK系统定位精度可达到甚至优于其标称精度。其的可靠性、灵活的组网方式、快捷的本地服务网络，为我国高精度测量设备的研发、推广及应

RTK技术在测绘领域的应用

收藏该商铺

提示

RTK技术在测绘领域的应用

会员登录

收藏该商铺

提示