GPS-RTK测量误差分析

来源:东英测量培训日期:2019-10-09 09:27 浏览:
    GPS-RTK测量误差分析


  RTK如何运作


  RTK的工作原理是将一个接收机放在基站上,另一接收机放在载波上(称为流动站)。基站和流动站同时接收相同的时间和相同的GPS卫星。将基站获得的观测信号与已知位置信息进行比较,从而获得GPS差分校正值。然后,校正值通过无线电数据链接站传输到普通视图卫星的流动站,以完善其GPS观测值,从而在差分校正后获得流动站的更准确的实时位置。


  差分数据类型是伪距差,坐标差(位置差)和载波相位差。前两种定位误差之间的相关性将随着基站与流动站之间的空间距离的增加而迅速减小。由于载波相位的测量精度比伪距测量精度高两个数量级,并且载波相位测量具有多径效应,因此效果比伪距测量值小两个数量级。如果获得了全周模糊度,则可以获得无噪声的伪距测量。通常,无法获得全周模糊度,但是可以获得多普勒计数或载波相位变化信息。因此,如果载波相位变化信息可以用于辅助伪距测量,则可以获得比单独的伪距测量更高的精度。这种想法称为载波相位平滑伪距测量,其目的是提高伪距观测的准确性。


  RTK错误源


  分析观察模型并将其与实践相结合,以总结影响RTK准确性的主要误差源:


  轨道误差


  目前,随着定轨技术的不断改进,轨道误差仅为5-10cm,影响基线的相对误差小于1ppm。


  卫星时钟差

GPS-RTK测量误差分析
  当前时钟误差可以通过连续监视卫星时钟的运行状态来准确确定。时钟差对传播距离的影响将不超过6 m,并且影响基线的相对误差约为0.2 ppm。


  电离层误差


  电离层会引起电磁波的传播延迟和误差,其延迟强度与电离层的电子密度密切相关。电离层的电子密度随黑子活动,地理位置,季节变化,白天和黑夜以及白天的5倍而变化。冬天是夏天的5倍,太阳黑子活动最弱的时候是5倍。在黑子爆发期间,无法执行RTK测量。


  对流层误差


  对流层误差与点之间的距离和点之间的高度差密切相关。当高度角为90°时,电磁波的传播路径差为2-3mm,而当高度角为10°时,则高达20m。


  多路径错误


  多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差取决于天线周围的环境。多径误差通常为几厘米,在高反射环境中可能会超过10 cm。


  信号干扰可能由于多种原因而发生信号干扰,例如无线电源,雷达,高压线等。干扰的强度取决于频率,发射机的功率以及与干扰源的距离。


  RTK错误分析


  以上所有类型的误差都具有很强的空间相关性,因此定位结果也具有一定的空间相关性。 RTK测量的主要误差来自卫星轨道误差,电离层和对流层对定位精度的影响。


  对于小于10 km的短基线测量,轨道误差,卫星误差的影响可以忽略,而对于大于20-30 km的长基线测量,轨道误差可以达到2-3 cm。


  对于电离层误差,使用两频接收机将L1和L2的观测值进行线性组合,以消除电离层的影响。使用两个或多个观测站同时测量差异(基线较短);使用电离层模型进行校正,此方法已在一般RTK设备中考虑。


  对于对流层误差,可以将卫星高度截止角设置为不小于15°,并且可以同时(短基线)测量两个观测站之间的差异,并使用对流层模型进行校正。


  对于多径误差,可以选择地形开放且没有反射面的点;通过使用扼流线圈天线或具有各种技术来校正多径误差的天线和用于吸收基站附近无线电波的材料来进行校正。


  最后,对于信号干扰错误,这些干扰源必须远离选择点。距无线电发射站的距离应超过200m,高压线应超过50m,以有效减少误差。



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