GPS卫星信号的组成部分 载波（Carrier） • L1 • L2 测距码（Ranging Code） • C/A码（目前只被调制在 L1上，新一代卫星L2上） • P(Y)码（被分别调制在L1 和L2上） 卫星（导航）电文（Message）
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1.2 GNSS定位的基本原理(1)
绝对定位
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1.2 GNSS定位的基本原理(2)
需解决的两个关键问题 如何确定卫星的位置 如何测量出站星距离
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1.3 GPS卫星信号的组成和观测值类型(1)
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3.4 RTK作业误差

与卫星有关 与传播路径有关 与接收机有关 与观测环境有关
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3.5 多基站RTK 流动站处理方式 单站处理
• • • • 根据信号强度或距离选择基准站进行常规RTK作业 在某基准站出问题的情况下进行切换。 本质上是常规RTK。 要求流动站通信设备具备自动扫频功能。
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精密单点定位概念及原理
利用预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作
为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星
钟差来替代用户GPS定位观测值方程中的卫星钟差参数； 用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在在数千万 平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以分米级的精度 进行实时动态定位或以厘米级的精度进行较快速的静态定
多站处理
• 同时接收各基准站数据，处理时进行加权或组合处理 • 对接收机运算能力要求很高 • 要求流动站通信设备具备多通道接收能力。
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3.6 RTK常见问题
可用性 可靠性 适用性 定位延迟
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消除或消弱各种误差影响的方法②
求差法
原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观 测值中所包含的相同或相似的误差影响 适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。 所针对的误差源
• 如电离层延迟 • 对流层延迟 • 卫星轨道误差
FARA技术 LAMDA技术 双频P码技术 OTF 技术 ……
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3.2 RTK类型
载波相位差分
基准站发送未改正的观测值 RTCM SC-104数据报文 18，19 精度：厘米级
准载波相位差分
基准站发送载波相位改正值 RTCM SC-104数据报文 20，21 精度：分米级
限制：空间相关性将随测站间距离的增加而减弱
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消除或消弱各种误差影响的方法③
参数法
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏 差求定出来 适用情况：几乎适用于任何的情况 限制：不能同时将所有影响均作为参数来 估计
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3. 常规RTK技术
3.1 概述 3.2 RTK类型 3.3 RTK系统 3.4 RTK的作业误差 3.5 多基准站RTK 3.6 RTK应用常见问题
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3.1 RTK概述 RTK（Real Time Kinematics）：利用载波相位进 行实时定位。 RTK算法本质上是载波相位相对处理：单差，双 差。 RTK技术的关键是动态双差整周模糊度搜索和定 位可靠性。
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连续运行卫星定位服务系统-CORS
CORS是利用GNSS技术、计算机网络技术、通信技 术组成的网络，提供移动定位、动态框架等空间位 置信息的服务系统。 CORS不仅是动态的、连续的空间数据参考框架，同 时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的设 施之一。 CORS是地球空间信息网格的网格具体应用，同时也 是RT-CORS也是构造层重要的组成部分，提供网格 框架基准。
C C
u(Xu,Yu)
A(XA,YA)
位，这一导航定位方法称为精密单点定位（Precise Point
Positioning），简称为（PPP）。
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精密单点定位优缺点
优点：
• • • • • • • 处理非差伪距和相位观测值 估计位置、接收机钟差、对流层延迟历元 支持静态和动态定位 支持全球定位 与坐标框架直接联系 无需基准站支持即可实现厘米级到分米级定位 提高效益，降低成本
定位延迟
原因：信号传输、RTK计算 解决方法：控制运动速度，正反向运动。
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5.1 网络RTK技术的定义
网络RTK技术
在某一区域内建立多个(一般为 3个或 3个以上)的 GNSS基准站, 对该地区构成网状覆盖,并以这些基准 站中的一个或多个为基准, 计算和发播GNSS改正信息, 对该地区内的GNSS用户进行实时改正的定位方式, 称 为GNSS网络RTK。 网络RTK技术包括了利用连续运行GNSS参考站网 络、计算机网络通讯、无线通讯、GNSS高精度定位 技术等，为覆盖范围内的流动站用户实时提供高精度 的GNSS定位结果的一系列技术。
卫星为基础的无线电导航系统，可提供高精度、全天候、实时 动态定位、定时及导航服务。
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1.1 GPS系统由三个独立的部分组成
空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星（白色）。它们在 高度20 200km的近圆形轨道上运行，分布在六个轨道面上， 轨道倾角55°，两个轨道面之间在经度上相隔60°，每个轨 道面上布放四颗卫星。卫星在空间的这种配置，保障了在地 球上任意地点，任意时刻，至少同时可见到四颗卫星。
用户设备部分：GPS接收机——接收卫星信号，经数据处理 得到接收机所在点位的导航和定位信息。通常会显示出用户 的位置、速度和时间。还可显示一些附加数据，如到航路点 的距离和航向或提供图示。
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GPS控制网
国家测绘局
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3.3 RTK系统
基准站单元，数据链单元，流动站单元
基准站
流动站 GNSS center, Wuhan University
RTK系统-基准站
要求：双频，具有RTK差分基准站数据输出功能， 带有可抑制多路径效应的天线。 观测值：P1，P2，L1，L2 采样率：根据实际要求，一般要求1S或以上。 输出：RTCM SC104标准格式或CMR plus。 结构：GPS接收机、天线、数据发播设备
GNSS定位技术发展历史
第四代 定位技术 -X
第三代
非差相位精密单点定位 规RTK 第一代 伪距单点定位 载波静态定位 广域差分定位 伪距差分定位
绝对定位
相对定位
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目前GNSS定位研究的热点
非差相位精密单点定位技术 结合广域差分技术和单点定位技术。 要求：精密卫星轨道、卫星钟参数。 定位精度：0.1-0.5 m 网络RTK定位技术 结合RTK和基准站技术 要求：在区域内架设多个基准站 定位精度：0.01-0.05m（水平实时）
网络RTK系统
利用网络RTK技术建立起来的实时GNSS连续运行 卫星定位服务网络。 硬件，软件，服务综合
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网络RTK, PPP和CORS
网络RTK是一种技术，是相对于常规RTK提出出来 的。 PPP是一种技术，是相对应单点定位（SPP)提出来的。 网络RTK系统是CORS系统中为用户提供实时高精度 动态定位服务系统 CORS是一种基础设施、系统，可以应用网络RTK技 术、PPP技术为用户提供实时服务。同时CORS还具 有很多其他的功能
精度指标：各种仪器给出的RTK精度实际上是固定 整周后的定位精度（内符合），不是与已知结果的 比较（外符合）。 整周固定：某些情况下固定的整周数是错误的，内 符合很好，但外符合很差。 可靠性指标：某些仪器给出了95%、99%或者99。 999%的精度指标，实际是可靠性指标，即达到正 常精度的概率。
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RTK作业中适用性和定位延迟
适用性问题：遮挡条件下的作业
原因：遮挡造成信号失锁，导致重新搜索整周 解决方法： • 单历元整周模糊度的固定，但目前的算法可 靠性不高，是目前的研究热点。 • 运动中初始化：OTF，必须具备双频，采样 率提高会有一定的好处。
网络RTK技术及应用
薛晓轩
吉林省第一测绘院
2010年01月10日
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1 全球定位系统 - GPS
授时与测距导航系统/全球定位系统 (Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System--GPS)：是以人造
常规RTK存在的问题
工作距离短 定位精度随距离的增加而显著降低 单参考站模式可靠性差 大的区域内作业需要多次设站或设立多个参 考站。