В измерениях RTK используется технология GPS с дифференциальной фазой несущей для позиционирования в реальном времени. Именно два метода измерения: дифференциальная коррекция и измерение фазы несущей позволяют достичь точности динамического позиционирования на уровне сантиметров. Технология дифференциального GPS использует пространственную корреляцию между базовой станцией и марсоходом для выполнения дифференциальных поправок, тем самым уменьшая ошибку позиционирования. Стандартный принцип дифференциальной GPS заключается в установке базовой станции на известной контрольной точке с высокой точностью, определении координат положения измерительной станции посредством одноточечного позиционирования базовой станции, а затем сравнении измеренных координат с координатами контрольной точки. посредством позиционирования в реальном времени, тем самым Определите ошибку позиционирования на базовой станции. Однако в реальном производстве для повышения эффективности измерений базовую станцию ​​обычно можно установить в неизвестной точке. Ниже объясняются две ситуации установки базовой станции RTK и объясняются принципы ее установки.

Для позиционирования системы GPS используется система координат WGS-84, как показано на рисунке ниже. Это геоцентрическая система координат, и все координаты, измеряемые GPS-приемником, основаны на координатах этой системы координат. Другими словами, приемник GPS может распознавать только координаты WGS-84. Однако в реальных приложениях пользователи часто устанавливают другие системы координат на основе точности позиционирования, конфиденциальности координат, контроля деформации и других причин. Это включает взаимное преобразование между системами координат, поэтому почти все программы для расчета GPS имеют программы преобразования систем координат.

Теперь, на основе применения отечественных систем координат, мы представим метод преобразования систем координат при измерении RTK. На сегодняшний день системы координат плоскости, используемые в нашей стране, в основном включают систему координат Пекин 54, систему координат Сиань 80 и национальную систему координат 2000. Существенная разница между ними заключается в использовании разных эллипсоидальных баз. В реальном производстве существует и локальная независимая система координат, которая устанавливается на основе упомянутых выше систем координат. Система координат высот в основном состоит из двух систем: системы высот Желтого моря 1956 года и национальной системы высот 1985 года.

Методы преобразования системы координат в основном включают семь параметров, четыре параметра, три параметра и один параметр. Соответствующие методы преобразования могут использоваться на основе нескольких взаимосвязей между двумя наборами систем координат. Преобразование системы координат в процессе измерения RTK разделено на два аспекта: преобразование плоскости и преобразование высоты. Плоское преобразование в основном использует метод обратного расчета параметров преобразования контрольных точек, а также используются различные методы преобразования в соответствии с требованиями области измерения и точности. Для взаимного преобразования между системами координат, включающими две разные эллипсоидальные датумы, обычно используются семь параметров. Если область съемки небольшая и ее можно приблизительно рассматривать как плоскость (диапазон примерно 10 километров), для преобразования можно использовать четыре параметра. . Преобразование системы высот GPS в основном использует аппроксимацию высот и модели уточнения геоида для интерполяции высот. Существует два основных метода подбора высоты: аппроксимация плоскости и аппроксимация поверхности. Подбор плоскости заключается в выборе как минимум трех контрольных точек высоты на плоскости, получении двух наборов координат этих контрольных точек посредством измерений GPS и нахождении разницы с помощью этих двух. наборы систем координат. Можно получить значение аномалии высоты в каждой контрольной точке. Затем аномальные значения высоты интерполируются различными методами. С помощью измерения GPS можно получить нормальную высоту точки измерения на основе высоты GPS и аномальных значений высоты. Принцип аппроксимации поверхности такой же, как и при аппроксимации плоскости, за исключением того, что выбросы по высоте интерполируются внутри поверхности. Этот метод больше соответствует реальной ситуации, поэтому точность относительно высока.

Основной принцип работы дифференциальной GPS основан на пространственной корреляции между наземной опорной станцией и марсоходом. Спутники GPS распределены в космосе на расстоянии около 20 000 километров от земли, а расстояние между наземной опорной станцией и марсоходом составляет десятки и сотни километров. Это расстояние ничтожно мало по сравнению с расстоянием между спутниковыми станциями. Поэтому мы считаем, что влияние пространственной среды вокруг опорной станции и марсохода на навигацию и позиционирование двух приемников эквивалентно.

2. Базовая станция устанавливается в известной точке.

Дифференциальная система GPS в основном состоит из четырех частей: спутников GPS, опорных станций, мобильных станций и оборудования связи. Общий рабочий процесс установки базовой станции в известной точке таков: сначала настройте GPS-приемник в качестве опорной станции в известной точке с высокой точностью и надежностью. Опорная станция должна иметь широкое поле зрения и хорошие условия наблюдения. На земле устанавливается марсоход, и опорная станция и марсоход одновременно наблюдают за спутником. После того как приемник опорной станции захватывает сигнал спутника, он начинает рассчитывать собственное положение, затем сравнивает результат расчета с известными координатами, чтобы найти значение ошибки, а затем на основе ошибки координат вычисляет ошибку позиционирования каждого спутника. Поскольку GPS-приемник опорной станции не может знать количество спутников, принимаемых ровером, приемник опорной станции зафиксирует все спутники в поле зрения, вычислит ошибку позиционирования каждого спутника, а затем скомпилирует ее в код в стандартном формате. Канал связи отправляется на ровер. После получения кода ровер исправляет ошибки на основе спутников, наблюдаемых его собственной станцией, для получения точных результатов позиционирования.

3. Предполагается, что базовая станция находится в неизвестной точке.

Когда базовая станция установлена ​​в известной точке, ее принцип относительно легко понять, но когда она установлена ​​в неизвестной точке, понять ее немного сложнее. После преобразования системы координат определяется соотношение преобразования между системой координат области съемки и системой координат WGS-84. Пока приемник наблюдает координату WGS-84, он немедленно преобразуется в локальную координату. системное значение координаты. В настоящее время, когда базовая станция установлена ​​в любом месте, нам нужно использовать мобильную станцию ​​только для выполнения одноточечной коррекции в высокоточной контрольной точке, что несколько отличается от базовой станции, установленной в неизвестная точка. Так почему же нам нужно делать поправку по одной точке в известной точке? Можем ли мы этого не делать?

Когда базовая станция установлена ​​в неизвестной точке, мы включаем GPS-приемник, и после соединения базовой станции и ровера, даже без коррекции точки, мы обнаружим, что ровер все еще может измерять координаты района съемки. Вы даже можете использовать метод разбивки точек для поиска контрольных точек. Но когда мы воспользуемся этим методом для размещения контрольных точек, мы обнаружим, что между выпущенным положением и фактическим положением контрольной точки существует разрыв в несколько метров. Почему это?

Причина такой ситуации именно в том, что мы не внесли точечные исправления. Когда параметры преобразования между системами координат определены, GPS-приемник может преобразовать полученные координаты WGS-84 в местную систему координат. Благодаря этому мы можем измерять координаты области съемки без коррекции точки. Причина, по которой существует разрыв между измеренными координатами и известными координатами, заключается в том, что марсоход не получил эффективную информацию о дифференциальных поправках во время процесса позиционирования, поэтому результаты позиционирования являются неточными. Когда базовая станция установлена ​​в неизвестной точке, базовая станция сначала выполнит одноточечное позиционирование, чтобы определить значение координат базовой станции, которое будет использоваться в качестве известных координат базовой станции, заменяя тем самым высокоточное позиционирование. точно известные координаты. В настоящее время, поскольку «высокоточные известные координаты», определенные базовой станцией, и координаты, полученные в результате позиционирования в реальном времени, получены посредством одноточечного позиционирования, между ними существует очень небольшая ошибка, то есть дифференциал величина коррекции очень мала. В результате точность позиционирования марсохода может достигать только точности позиционирования по одной точке.

Информация о дифференциальной коррекции базовой станции по существу представляет собой разницу между результатом одноточечного позиционирования GPS и известной контрольной точкой высокой точности. Вышеупомянутая цель также может быть достигнута путем использования ровера для выполнения одноточечной коррекции по известной контрольной точке. точка. В это время можно получить значение дифференциальной поправки ровера, также известное как параметр коррекции. Затем параметры коррекции используются для корректировки положения базовой станции для получения действительно высокоточных известных координат. На этом этапе принцип позиционирования такой же, как и в стандартном RTK.

Следовательно, суть одноточечной коррекции заключается в решении известных координат базовой станции. Но этот метод имеет определенные недостатки. Поскольку значение координаты базовой станции является основными данными, используемыми для решения информации дифференциальной коррекции всей площади съемки, ее точность определяет точность измерений всех станций в зоне съемки, что приведет к систематическим отклонениям во всей зоне съемки. Однако этот метод использует значение дифференциальной поправки ровера для получения известных координат базовой станции, поэтому точность координат базовой станции зависит от пространственной корреляции между точкой коррекции и базовой станцией. Если точка калибровки находится дальше от базовой станции, пространственная корреляция между точкой калибровки и базовой станцией будет уменьшена, а также снизится точность координат базовой станции. наоборот.

Поэтому для достижения хороших результатов позиционирования рекомендуется установить базовую станцию ​​рядом с известной контрольной точкой и обеспечить хорошие условия наблюдения GPS.