靜態(tài)差分GPS(Static differential GPS)是由兩個(gè)(含)以上接收儀,進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間(通常為半小時(shí)以上)的測(cè)量,其包含了一組接收儀間基線向量的決定。
偽距差分原理
偽距差分是目前用途最廣的一種技術(shù)。幾乎所有的商用差分GPS接收機(jī)均采用這種技術(shù)。國(guó)際海事 無(wú)線電委員會(huì)推薦的RTCM SC-104也采用了這種技術(shù)。
在基準(zhǔn)站上的接收機(jī)要求得它至可見(jiàn)衛(wèi)星的距離,并將此計(jì)算出的距離與含有誤差的測(cè)量值 加以比較。利用一個(gè)α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛(wèi)星的測(cè)距誤差傳輸 給用戶,用戶利用此測(cè)距誤差來(lái)改正測(cè)量的偽距。最后,用戶利用改正后的偽距來(lái)解出本身的位置, 就可消去公共誤差,提高定位精度。
隨著GPS技術(shù)的進(jìn)步和接收機(jī)的迅速發(fā)展,GPS在測(cè)量定位領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是,針對(duì)不同的領(lǐng)域和用戶的不同要求,需要采用的具體測(cè)量方法是不一樣的。一般來(lái)說(shuō),GPS測(cè)量模式可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N模式,而靜態(tài)測(cè)量模式又分常規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式和快速靜態(tài)測(cè)量模式,動(dòng)態(tài)測(cè)量模式分準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式(后處理動(dòng)態(tài),走走停停)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式分DGPS和RTK方式。下面分別介紹如下:
1、常規(guī)靜態(tài)測(cè)量
這種模式采用兩臺(tái)(或兩臺(tái)以上)GPS接收機(jī),分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端,同步觀測(cè)4顆以上衛(wèi)星,每時(shí)段根據(jù)基線長(zhǎng)度和測(cè)量等級(jí)觀測(cè)45分鐘以上的時(shí)間。這種模式一般可以達(dá)到5mm十1ppm的相對(duì)定位精度。 常規(guī)靜態(tài)測(cè)量常用于建立全球性或國(guó)家級(jí)大地控制網(wǎng),建立地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)、建立長(zhǎng)距離檢校基線、進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測(cè)、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。
2、快速靜態(tài)測(cè)量
這種模式是在一個(gè)已知測(cè)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站,連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星。移動(dòng)站接收機(jī)依次到各待測(cè)測(cè)站,每測(cè)站觀測(cè)數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測(cè)量、地籍測(cè)量等。 需要注意的是這種方法要求在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測(cè);流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過(guò)20km。
3、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量
這種模式是在一個(gè)已知測(cè)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站,連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星。移動(dòng)站接收機(jī)在進(jìn)行初始化后依次到各待測(cè)測(cè)站,每測(cè)站觀測(cè)幾個(gè)歷元數(shù)據(jù)。這種方法不同于快速靜態(tài),除了觀測(cè)時(shí)間不一樣外,它要求移動(dòng)站在搬站過(guò)程中不能失鎖,并且需要先在已知點(diǎn)或用其它方式進(jìn)行初始化(采用有OTF功能的軟件處理時(shí)例外)。
這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測(cè)量、工程定位及碎部測(cè)量、剖面測(cè)量及線路測(cè)量等。需要注意的是這種方法要求在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測(cè);流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過(guò)20km。
另外,有一種連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量,也屬于這種模式。這種測(cè)量是在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星。流動(dòng)接收機(jī)在初始化后開始連續(xù)運(yùn)動(dòng),并按指定的時(shí)間間隔自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。這種方法常用于精密測(cè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡、測(cè)定道路的中心線、剖面測(cè)量、航道測(cè)量等。
4、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量:DGPS和RTK
前面講述的測(cè)量方法都是在采集完數(shù)據(jù)后用特定的后處理軟件進(jìn)行處理,然后才能得到精度較高的測(cè)量結(jié)果。而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量則是實(shí)時(shí)得到高精度的測(cè)量結(jié)果。這種模式具體方法是:在一個(gè)已知測(cè)站上架設(shè)GPS基準(zhǔn)站接收機(jī)和數(shù)據(jù)鏈,連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星,并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈向移動(dòng)站發(fā)送數(shù)據(jù)。移動(dòng)站接收機(jī)通過(guò)移動(dòng)站數(shù)據(jù)鏈接收基準(zhǔn)站發(fā)射來(lái)的數(shù)據(jù),并在機(jī)進(jìn)行處理,從而實(shí)時(shí)得到移動(dòng)站的高精度位置。
DGPS通常叫做實(shí)時(shí)差分測(cè)量,精度為亞米級(jí)到米級(jí),這種方式是基準(zhǔn)站將基準(zhǔn)站上測(cè)量得到的RTCM數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿?dòng)站,移動(dòng)站接收到RTCM數(shù)據(jù)后,自動(dòng)進(jìn)行解算,得到經(jīng)差分改正以后的坐標(biāo)。
RTK則是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量,它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。它的工作思路與DGPS相似,只不過(guò)是基準(zhǔn)站將觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到移動(dòng)站(而不是發(fā)射RTCM數(shù)據(jù)),移動(dòng)站接收機(jī)再采用更先進(jìn)的在機(jī)處理方法進(jìn)行處理,從而得到精度比DGPS高得多的實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果。這種方法的精度一般為2厘米左右。
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