GNSS定位原理

GNSS 衛(wèi)星定位，實(shí)際上就是將分布在天空的高軌衛(wèi)星當(dāng)做已知點(diǎn)，根據(jù) GNSS 系統(tǒng)的組成原理可知，每顆 GNSS 衛(wèi)星瞬間位置都可以計(jì)算出來(lái)，并且通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)發(fā)送到地面 GNSS 接收機(jī)上。當(dāng)?shù)孛婺硞€(gè) GNSS 接收機(jī)同時(shí)接收到 4 顆以上的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，即可以以后方交會(huì)的方式推算出地面接收機(jī)的空間坐標(biāo)位置。

GNSS定位原理圖

差分定位示意圖

按定位方式，GNSS 定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)，可用于車(chē)船等的概略導(dǎo)航定位。

相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)也可采用相位觀測(cè)，大地測(cè)量或工程測(cè)量均采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，相對(duì)定位測(cè)量的是多臺(tái)GNSS 接收機(jī)之間的基線(xiàn)向量。

在 GNSS 觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。

RTK定位原理

RTK（Real - time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的 GNSS 測(cè)量方法，靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而 RTK 是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是 GNSS 應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖所應(yīng)用，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

高精度的 GNSS 測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值，RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在 RTK 作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集 GNSS 觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不足一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開(kāi)機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。