摘要RTK局限性,CORS系統(tǒng),參考站技術(shù),CORS系統(tǒng)的原理,定位技術(shù)
本文對(duì)目前的RTK技術(shù)的局限性進(jìn)行了分析,并對(duì)CORS系統(tǒng)組成、原理、發(fā)展、應(yīng)用以及目前在我國的成功應(yīng)用分別進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞:GPS;CORS系統(tǒng);參考站技術(shù);衛(wèi)星定位
一、RTK的技術(shù)局限性
RTK(real-time-kinematic)技術(shù)是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合,實(shí)時(shí)解算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在1-2秒的時(shí)間里得到高精度位置信息的技術(shù)。自90年代初,由Trimble公司率先開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)問世,極大的拓展了GPS的使用空間,使GPS只能做控制測量的局面中擺脫出來,而開始廣泛運(yùn)用于工程測量。直到今天,如果沒有CORS的出現(xiàn),RTK技術(shù)仍代表著高精度GPS的最高水平。
但RTK技術(shù)有著一定局限性,使得其在應(yīng)用中受到限制,主要表現(xiàn)為:
1.用戶需要架設(shè)本地的參考站.
2.誤差隨距離增長
3.誤差增長使流動(dòng)站和參考站距離受到限制(<15KM)
4.可靠性和可行性隨距離降低.
二、什么是CORS?
CORS是目前國際上最先進(jìn)的定位導(dǎo)航綜合技術(shù)之一。是連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站,利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)(LAN/WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò),實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過檢驗(yàn)的不同類型的GPS觀測值(載波相位,偽距),各種改正數(shù)、狀態(tài)信息,以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的GPS作業(yè)相比連續(xù)運(yùn)行參考站具有作用范圍廣、精度高、野外單機(jī)作業(yè)等眾多優(yōu)點(diǎn),目前國內(nèi)一大批城市、省區(qū)和行業(yè)正經(jīng)歷著一個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建網(wǎng)高潮。
三、CORS分類
CORS技術(shù)在用途上可以分成單基站系統(tǒng)、多基站系統(tǒng);
單基站系統(tǒng),就是只有一個(gè)連續(xù)運(yùn)行站。類似于一加一的RTK,只不過基準(zhǔn)站由一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站代替,基準(zhǔn)站上有一個(gè)控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài),存儲(chǔ)和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。
多基站系統(tǒng):分布在一定區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)連續(xù)觀測站,每一個(gè)觀測站都是一個(gè)單基站,同時(shí)每一個(gè)單基站還有一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)控制。
按工作方式來分又分為以Trimble為代表的VRS技術(shù)和以徠卡為代表的主輔站技術(shù),還有以拓普康為主的拓普技術(shù)。
Trimble的VRS技術(shù)
VRS就是虛擬參考站(VirtualReferenceStation)的意思,與常規(guī)RTK不同,VRS網(wǎng)絡(luò)中,各固定參考站不直接向移動(dòng)用戶發(fā)送任何改正信息,而是將所有的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊線發(fā)給控制中心。同時(shí),移動(dòng)用戶在工作前,先通過GSM的短信息功能向控制中心發(fā)送一個(gè)概略坐標(biāo),控制中心收到這個(gè)位置信息后,根據(jù)用戶位置,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇最佳的一組固定基準(zhǔn)站,根據(jù)這些站發(fā)來的信息,整體的改正GPS的軌道誤差,電離層,對(duì)流層和大氣折射引起的誤差,將高精度的差分信號(hào)發(fā)給移動(dòng)站。這個(gè)差分信號(hào)的效果相當(dāng)于在移動(dòng)站旁邊,生成一個(gè)虛擬的參考基站,從而解決了RTK作業(yè)距離上的限制問題,并保證了用戶的精度。Trimble需要移動(dòng)站先將接收機(jī)的位置信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)處理中心會(huì)根據(jù)移動(dòng)站的位置“虛擬”出一個(gè)參考站,然后,將虛擬出的參考站改正數(shù)據(jù)播發(fā)給移動(dòng)站,所以在這條通訊線路上是雙向通訊的。而通用的位置信息就是NMEA-0183中的GGA信息,所以,Trimble的CORS都需要用戶以一定的頻率播發(fā)GGA信息。
Leica的主輔站技術(shù)
Leica的數(shù)據(jù)處理中心播發(fā)給移動(dòng)站的數(shù)據(jù)是由兩個(gè)部分組成的。一個(gè)是主參考站的位置信息及改正信息,另外一部分是輔參考站相對(duì)于主參考站的改正信息。一個(gè)參考站網(wǎng)中只有一個(gè)主站,剩下的都是輔站,當(dāng)然這個(gè)主站是不固定的。Leica的主輔站技術(shù)不需要用戶播發(fā)位置信息,所以在這條通訊線路上是單向通訊的(最新的Leica技術(shù)也需要移動(dòng)站發(fā)數(shù)據(jù)給基準(zhǔn)站)。
四、CORS系統(tǒng)組成
CORS的出現(xiàn),得益于現(xiàn)在高科技的發(fā)展。實(shí)際上,CORS系統(tǒng)已不僅僅GPS的產(chǎn)品,而是集internet技術(shù),無線通訊技術(shù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和GPS定位技術(shù)一身的系統(tǒng)。VRS系統(tǒng)包括3個(gè)部分:控制中心,固定站和用戶部分。
1.控制中心(Controlcenter)
整個(gè)系統(tǒng)的核心。它即是通訊控制中心,也是數(shù)據(jù)處理中心。它通過通訊線(光纜、ISDN、電話線)與所有的固定參考站通訊;通過無線網(wǎng)絡(luò)(GSM、CDMA、GPRS..)與移動(dòng)用戶通訊。由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
2.固定站(連續(xù)運(yùn)行的參考站)
固定參考站是固定的GPS接收系統(tǒng),分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)CORS網(wǎng)絡(luò)可包括無數(shù)個(gè)站,一般情況下站與站之間的距離可達(dá)70公里,(傳統(tǒng)高精度GPS網(wǎng)絡(luò),站間距離不過10-20公里)。固定站與控制中心之間有通訊線相連,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到控制中心。
3.用戶部分
用戶部分就是用戶的接收機(jī),加上無線通訊的調(diào)制解調(diào)器。接收機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)將自己初始位置發(fā)給控制中心,并接收中心的差分信號(hào),生成厘米級(jí)的位置信息。
五、CORS技術(shù)的發(fā)展情況
優(yōu)點(diǎn):
①擴(kuò)大了作業(yè)范圍,提高了生產(chǎn)效率
②顯著地降低系統(tǒng)誤差,減少了初始化時(shí)間,提高了精度
③所有用戶在統(tǒng)一建立的坐標(biāo)系框架中
④個(gè)人測量系統(tǒng),不需要當(dāng)?shù)貐⒖颊?br />
CORS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)明顯,但對(duì)一般單位而言投入較大,因此最初都是一些政府項(xiàng)目,國家項(xiàng)目出資建設(shè),例如深圳、成都、昆明。這些CORS投資巨大,如果只供本單位使用,效益太差。這樣的單位會(huì)尋找合作伙伴開發(fā)市場,成都的CORS系統(tǒng)就是一個(gè)很好的例子。
成都CORS
隨著全球衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,建立區(qū)域衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、向社會(huì)提供實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位服務(wù)已成為當(dāng)前衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
參考
文獻(xiàn):
《GPS測量原理及應(yīng)用》張勤李家權(quán)2005
《(GPS)測量規(guī)范》(GB/T18314-2001);
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