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GPS_RTK
测量方式及其原理
GPS
作为一项现代空间定位技术已被广泛应用在越来越多的行业领域，<
/p>
取代的是传统
和常规的光学或电子测量
仪器。
而从
20
世纪
80
年代以后，
GPS
卫星导航定位技术实现
了与现代通信技术完
美地结合，
可以说是现代空间定位技术走出了具有革命意义的突破，
从而更进一步拓展了
GPS
空间定位技术的
应用范围与作用。
以
GPS-
RTK
测量为例，
主要
分析
GPS-
RTK
的测量方式及其原理，
对于指导实际工作有一定的意义。
1
、
GPS-
RTK
测量的工作原理
全
球
卫
星
定
位
系
统
（
GlobalPositioning
System
，
简称
“
GP
S
”
）是美国在
20
< br>世纪
70
年代就开始研制，
并主要希望用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，
经历
20
年和耗资
200
多亿美元，
分为三个阶段研发
，于
1994
年底全面完成初建并被陆续投入
< br>使用。全球卫星定位系统是基于空间无线电波传输的卫星导航
< br>定位系统，其系统具有全能
性、全球性、全天候、
连续性
和即时性的精密三维导航及空间定位功能，
同时拥有良好地抗
干
扰性和信息保密性。因此，全球卫星空间定位技术被率先在大地测量、工程测量、航空摄
影测量和海洋测量和城市测量等测绘领域普及应用，
同时逐步外延至军事、
交通、
通信、
资
源和管理等领域展开了大力研究并拓展应用。
全球卫星空间定位技术的定
位功能是依仗测量
中的距离交会定点工作原理予以实现。如果假设在待测点
Q
处设置一部
GPS
接收机
，而在
某一时刻
tk
同时可以接收到三
颗（或三颗以上）卫星
S1
、
S2
、
S3
所发送的电波信号。
然
后通过后期数据处理与计算，可以求解得到该时刻
该
GPS
接收机天线中心（
测站点
）至
空间卫星的距离
ρ
1
、
ρ
2
、
ρ
3
。
根据空间卫星星历可以查询到该时刻三颗卫星的空间三
维坐标（
Xj
，
Yj
，
Zj
）
，
<
/p>
j
＝
1
，
2
，
3
，从而由公式求解得出
Q
点的空间三维坐标（
X
，
Y
，
Z
）
，
完成初步测量，
最后由修正得到结果。
GPS
-RTK
测量技术是以载波相位观测
量作为基础的实时差分
GPS
定位测量技术，
< br>
它能够实时获得待测站点在指定空间坐标系中
的三维坐
标，
精确度可以达到厘米级。
GPS-
RTK
测量系统主要由一个基准参考站点、
< br>多
个
97DOI:10.16503/.2095-99
31.2013.09.030
交通标准化交通信息
Traff
ic Informatization
流动站点和数据通讯系统三个部分组成。
在
GPS-
RTK
的作业模式中，
基准参考站点
可以
通过数据链将其观测值和待测站点的坐标信息一同传送至流动站接收机中。
流动站点接收
机不仅仅可以通过数据链接收来
自于基准参考站点的数据，同时还需采集
GPS
系统的观测
数据，
并在系统内部组成差分观测值，
然后
进行实时地处理与计算，
最终给出厘米级的定
位数据结果，
一般用时不超过
1s
。
流动站点接收机可处于静止状态，
也可处于运动状态，
完成周模糊度的搜索求解任务。
在未知数解固定之后即可进行每个历元的实时处理工作，
只要能够保持四颗以上卫星的相位观测值跟踪以及必要的几何图形，
同时保证良好的空间
测量环境，
这样一来流动站接收机就可以随时给出厘米级的定位数据结果。
GPS-RTK
技
术的应用关键在于对
空间卫星的数据传输和处理技术。
目前，
GPS-RTK
数据处理是在卫
星运动中快速求解整周模糊度的算法
OTF
已能在
1min
之内实现整周模糊度快速准确求解，
能够较
好地解决
GPS
信号失锁状态下快速重新初始化。
而数据传输则要求
RTK
定位时基准站接收机实时地
把观测数据
（伪距观测值，
相位观测值）
及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求
9
600
的波特率，
这在无线
电上不难实现。
2
、
GPS
的系统构成<
/p>
GPS
主要由空间卫星星座
、地面监控站及用户设备三部分构成。
GPS
空间卫星星座由
21
颗工作卫
星和
3
颗在轨备用卫星组成。
24
颗卫星均匀分布在六个轨道的平面内，
轨道平面