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1、GPS測量主要誤差有如下三項(xiàng)：

• 衛(wèi)星時(shí)鐘誤基約2－15 m。
• 大氣影響：包括電高層及對流層影響，約2－15 m。
• 選擇可用性誤羞SA），約100。

由于上述幾個(gè)主要誤差的存在，所以單點(diǎn)定位精度只能在 100 m左右。然而這些誤差具有共同的特性，這就是在相距不遠(yuǎn)的（比如幾十公里至幾百公里）兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)對某衛(wèi)星進(jìn)行測量時(shí)，其誤差對兩臺(tái)接收機(jī)的影響是相關(guān) 的。根據(jù)此原理，如果其中一臺(tái)接收機(jī)置于己知位置的點(diǎn)上測量，則可以計(jì)算出誤差值（也稱校正值），將該校正值傳送到另一臺(tái)接收機(jī)，校正其測量值，因其誤差 相關(guān)，所以該接收機(jī)最后測量結(jié)果，其主要誤差基本消除，這就是常規(guī)動(dòng)態(tài)差分GPS定位的基本原理。己知位置的接收機(jī)稱基淮臺(tái)（或參考臺(tái)），其它臺(tái)稱移動(dòng) 臺(tái)。校正值由數(shù)據(jù)傳輸鏈發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)。差分方式有位置差分及偽距差分兩種，前者簡單，精度稍差，后者是在偽距上進(jìn)行校正。RTD的測量誤差與基線長度（移 動(dòng)臺(tái)一基準(zhǔn)臺(tái)距高）成正比，如果經(jīng)濾波或相位平滑，精度會(huì)進(jìn)一步提高。

RTD測量精度見表1。

2、RTD主要系統(tǒng)組成

RTD由下列三部分組成：

• 基淮臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)及接收天線；
• 移動(dòng)臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)及接收大線；
• 數(shù)據(jù)傳輸挽包括校正值處理乳數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)及數(shù)據(jù)接收機(jī)。系統(tǒng)組成如圖1所示。

RTD系統(tǒng)使用的衛(wèi)星接收機(jī)單頻機(jī)就可隊(duì)但要求接收通道要盡可能的多，基淮臺(tái)要有10個(gè)以上接收通道，標(biāo)淮配置是12個(gè)通道。這是為了能接收到所有通過的衛(wèi)星，以保證其它移動(dòng)臺(tái)因環(huán)境差異不能接收到全部通過衛(wèi)星時(shí)，仍能對應(yīng)基淮臺(tái)有4個(gè)以上衛(wèi)星進(jìn)行選擇的可能憂

實(shí)施RTD的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)傳輸鏈，基準(zhǔn)臺(tái)要將大量的信息傳送到移動(dòng)包差分定位精度的好壞與差分校正值的更新率與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性密切相關(guān)，因此對數(shù)據(jù) 鏈的要求是數(shù)據(jù)傳輸淮確可靠，速度快。一般要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率應(yīng)小于10’，差分?jǐn)?shù)據(jù)的更新率應(yīng)小于 10 S由于。SA”的影響，超過10 S校正值項(xiàng)的變化將明顯增大而降低精度。

RTD現(xiàn)狀及其應(yīng)用

常規(guī)差分GPS定位技術(shù)目前己經(jīng)相當(dāng)成熟成熟的標(biāo)志是：

1、系統(tǒng)精度穩(wěn)定

由于關(guān)鍵技術(shù)部位的數(shù)據(jù)傳輸鏈的質(zhì)量和可靠性均己達(dá)到較高的水平，采用了EDAC技術(shù)（錯(cuò)誤檢查和改正）。使數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率很低。有的數(shù)據(jù)鏈采用 雙頻發(fā)射，以避免大氣噪聲干擾。目前 RTD的精度在1－10 m內(nèi)是比較穩(wěn)定的，可信度為 2S嗎m a，即 96％的數(shù)據(jù)在這個(gè)范巴

2、系統(tǒng)產(chǎn)品齊全

RTD的產(chǎn)品從近程、中程、遠(yuǎn)程等系列產(chǎn)品相繼投入應(yīng)用，作用距離最遠(yuǎn)的可達(dá)到干公里，基本上覆蓋了所有較遠(yuǎn)的海域。

3、設(shè)備輕便靈活

由于微電于及數(shù)據(jù)處理等一些的發(fā)展應(yīng)用，目前的差分GPS設(shè)備不斷換代，設(shè)備體積越來越小，重量越來越輕，移動(dòng)臺(tái)設(shè)備包括衛(wèi)星接收機(jī)，校正 值接收機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，可以完整地組裝在一個(gè)箱體，其重量不過2－ 3 kg。近程基淮臺(tái)也非常輕便靈活，一個(gè)人lh就可以安裝完成。即是比較笨重的遠(yuǎn)程基淮臺(tái)，其電源、GPS接收機(jī)、解調(diào)器、數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)等也可以組裝在一個(gè)機(jī) 柜中，加上接收及發(fā)射大線等設(shè)備一部車就可以搬走，兩個(gè)工作人員兩天可以安裝調(diào)試完成。

RTD技術(shù)日趨完善可靠，其各項(xiàng)性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的無線電定位系統(tǒng)，表2是簡要對比。

由于RTD GPS整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備少，易管理，故障少，精度高，成本低，效益高等優(yōu)點(diǎn)，所以各類無線電定位系統(tǒng)己逐漸被常規(guī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS所替代，目前RTD己廣泛 應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是海上作業(yè)，如海洋物幌包括二維、三維地震勘探；井場調(diào)查、平臺(tái)移位；工程管道鋪設(shè)；水道測量

常規(guī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS是采用碼相位測量，因此其精度不可能進(jìn)一步提高，而巳三維坐標(biāo)中的高程誤差是水平誤差的2倍，即高程誤差在2－ 15 m。這在某些要求三維坐標(biāo)的作業(yè)，高程精度是難以滿足要求的。

RTK一實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS測量是指在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通過跟蹤處理接收衛(wèi)星信號(hào)的載波相位，從而獲得比RTD一常規(guī)差分GPS測量高得多的定位精度。為 了和常規(guī)的碼相位差分GPS相區(qū)別，稱實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS為RTK，也有稱作RTK／OTF（RealTwie Kinematlyon The Fly）

RTK是在載波相位上進(jìn)行測量，所以精度很高，可以達(dá)到幾厘米或幾分米的精度。這樣高的精度其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到許多范圍。然而，在動(dòng)態(tài)情況下，實(shí)施相位測量有很大難度，主要是多值性，也就是如何求解初始整周未知數(shù)問題。

1、關(guān)鍵問題—一整周未知數(shù)

測量點(diǎn)P到任一衛(wèi)星在t．時(shí)刻相應(yīng)測量有下式：

式中為在t．時(shí)刻測量點(diǎn)到任一衛(wèi)星間相位測量的相位數(shù)值；A甲為在t．時(shí)刻相應(yīng)測量的小數(shù)值（l周內(nèi)）；N。為信號(hào)從島時(shí)鎖定到局時(shí)刻接收到達(dá)的 載波信號(hào)進(jìn)行拍頻計(jì)數(shù)的累計(jì)整周數(shù)；N。為在島時(shí)刻前載波相位從衛(wèi)星到測量點(diǎn)在空間傳播的整周故A叩是瞬時(shí)可以測量到的值，N。是在相位鎖定后可通過累計(jì) 得到，唯N。是個(gè)未知?jiǎng)P這是無法通過觀測得到的值，稱初始整周未知數(shù)，也稱整周模糊度或多值性。

（1）式可以用圖2表示。從（l）式和圖2可知，要進(jìn)行載波相位測量，必須解決整周未知數(shù)N。問題，在靜態(tài)測量電可利用長時(shí)間觀測和事后處理求解出N。，然而在動(dòng)態(tài)下求解N。就非常困難。

2、求解整周未知數(shù)的方法

在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下求解整周未知數(shù)叫無初始化相位測量。主要方法有：

（1）快速逼近法（FARA）

FARA門ast Am b嗎ulty Resolutl。n Approach）法是以統(tǒng)計(jì)理論為依據(jù)，在某一估值的范圍內(nèi)搜索一組方差之和為最小的似然整周數(shù)解集。這種以統(tǒng)計(jì)方式求解整周未知數(shù)的方法速度快，陰加 條件少。估值是以常規(guī)差分方法得到的解值，所以常規(guī)碼相位差分是基礎(chǔ)，估值精度越高，求解的范圍就越小，求解的速度就越快，準(zhǔn)確性就越高。該方法的優(yōu)點(diǎn)是 使用單頻接收機(jī)就可以，缺點(diǎn)是需要一定的時(shí)間，需要幾秒鐘到幾分鐘才能完成初始化。

（2）組合波寬巷處理：

它的前提是必須采用雙頻接收機(jī)。仍然利用常規(guī)碼相位差分測量，得到一個(gè)整周模糊度的近似估值，然后再對偽距噪聲及多路徑效應(yīng)進(jìn)行平滑，以減少整周數(shù)的搜索個(gè)數(shù)，最后根據(jù)雙頻信號(hào)，通過兩種波長（巷寬）的線性組合，可以得到一個(gè)寬巷的巷寬。

顯然，寬巷的波長比單頻的波長大4倍，利用寬巷極易在估值范圍內(nèi)求出巷寬的整周模糊度，再利用/和寬巷的參數(shù)間的線性關(guān)系求出/和整周未知故組合波法其優(yōu)點(diǎn)是求解速度快，一般需幾秒至十幾秒時(shí)鳳缺點(diǎn)是需配置雙頻接收機(jī)成本要高出單頻機(jī)一倍。

RTK的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位測量是差分GPS測量技術(shù)的一大突破，它把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)下的定位精度提高到過去只能在靜態(tài)測量中經(jīng)過較長時(shí)間（ l－ 2 h）測量，而巳需要事后處理才能得到的精度—一幾厘米或幾分米。

由于 RTK GpS測量精度高，而巳是實(shí)時(shí)，無需事后處理，因此它己使當(dāng)前GPS技術(shù)發(fā)展到點(diǎn)。它的應(yīng)用領(lǐng)域己擴(kuò)大到許多方面。

1、RTK突出的優(yōu)點(diǎn)：

高精度：采用高性能雙頻機(jī)可達(dá)到2。m＋2PPm x D，性能差的也可達(dá)到亞米級(jí)； 實(shí)時(shí)性能：在現(xiàn)場即可得到三維坐標(biāo)，并能實(shí)時(shí)放樣出設(shè)計(jì)坐泳

輕便靈活：設(shè)備都非常輕便，不包括電源基準(zhǔn)臺(tái)只有十多公斤，移動(dòng)臺(tái)只有幾公斤，搬遷安裝非常靈活。

2、應(yīng)用領(lǐng)域：

地震測線放樣，可以根據(jù)設(shè)計(jì)測線的檢波點(diǎn)及炮點(diǎn)位置在實(shí)地確認(rèn)。由于有很高的三維坐標(biāo)精度，在陸地測量中，可以同時(shí)得到點(diǎn)位的平面位置和高程。

代替常規(guī)的GPS靜態(tài)控制測量，因幾厘米或幾分米的精度可以滿足一般工程測量中的控制精度要灰無需長時(shí)間靜態(tài)測量事后處理。

高精度的工程測量：如航道測量，地形測圖，道路工程等。

3、幾種典型的RTK設(shè)備性能如表3所示。

4、RTK的局限性

（1）作用距離有限：

RTK測量在解算整周未知數(shù)時(shí)，需要一個(gè)近似的估值，該估值是以碼相位常規(guī)差分測量求得的，作用距高太大時(shí)，該估值的誤差就大，有可能在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下 無法搜索到可靠的整周數(shù)解，導(dǎo)致作業(yè)失敗，因此作用距高就非常有限，一般要得到厘米級(jí)精度作用距離不能大于 10－ 15 km，要得到亞米級(jí)精度作用距高不能大于5 0 km，隨著今后研究的深入和技術(shù)不斷完善，作用距離可能放寬。

（2）初始化時(shí)間的等待：

在動(dòng)態(tài)下求解整周模糊度—一即初始化需要一定時(shí)間（幾秒到幾分鐘），因此在連續(xù)動(dòng)態(tài)作業(yè)過程電一巳信號(hào)失鎖，需要重新進(jìn)行初始化，在初始化過程中，精度將降低到常規(guī)差分GPS的精度，只有等待初始化完成，精度才能恢復(fù)到原有的精度。

結(jié)束語

RTD作為海洋勘探的定位導(dǎo)航設(shè)備己經(jīng)相當(dāng)成熟，遠(yuǎn)程的RTD己能達(dá)到l－ 5 m的精度，這時(shí)常規(guī)的二維，三維地震勘探是有保證的。

TRK以其厘米級(jí)的高精度和輕便靈活為優(yōu)勢，作為海灘及內(nèi)陸湖泊等小區(qū)域物探作業(yè)極為有利。尤其陸地部分地震作業(yè)要求點(diǎn)位具有高程數(shù)據(jù)且誤差不能大 于 2 m， RTK滿足這些條件它的輕便靈活又為復(fù)雜地區(qū)隨意搬遷安裝提供了方便。我單位在新疆博湖地區(qū)作業(yè)，由于地區(qū)復(fù)雜，應(yīng)答器系統(tǒng)使用了8個(gè)岸包4套移動(dòng)包 外加經(jīng)緯儀和紅外線測距儀，如果使用一套R(shí)TK，就可以替代上述所有設(shè)備。不管從管理或效益上講，盡快由RTK替代之是明智的選擇。

信息標(biāo)題：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS(RTD/RTK)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

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