RTK测量“无固定解”浅析

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随着卫星定位技术的快速发展,人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的快速高精度定位技术就是RTK(实时动态定位:Real-Time Kinematic),常规RTK测量是根据GPS的相对理论,将一台接收机设在基准站,另一台或几台接收机设置为移动站,同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时,通过数据链将观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息按照一定数据格式一起传送给移动站,移动站通过数据链接收来自基准站的数据,并对数据解调后,利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件,与本机采集的GPS观察数据组成差分观测值,进行实时处理,给出待测点的坐标、高程及实测精度。

但是在日常RTK测量的应用中,时常会出现无固定解的情况,导致测量测绘工作无法按时完成或者测量测绘结果精度无法保证。根据RTK原理我们知道RTK系统由基准站、移动站、数据链组成,三者缺一不可,由此可以判定无固定解主要是这三方面的问题。

一、基准站

接收机连续接收所有可视GPS卫星信号,由于GPS卫星处在约两万公里的高空,从卫星发出的信号到接收机接收,中间经过电离层、对流层及多方面的干扰,信号十分微弱。所以当无固定解的时候,就有可能是基准站接收到卫星信号差有关系,从基站的工作原理可以得出以下几个方面:

1、基站未接收到足够的卫星(卫星可数少于5颗);

2、基站接收到卫星信号有很强的干扰;

3、基站接收到有信号反射物反射的卫星信号。

解决办法:基站的架设要选在视空条件较好的地方,必须远离各种强电磁干扰源(如高压线、电视台、手机信号塔等),由于RTK的数据链采用超高频(UHF)电磁波,故电台天线尽量设置离基站2米以上的距离,同时减少多路径效应的影响,基站周围无大面积信号反射体(如大面积水域,大型建筑物等)。

二、移动站

在正常条件下,地面两点间距离较短时,系统能够模拟电离层和对流层的影响,其残余影响也可通过对观察值差分处理予以消除或者减弱,但是空中随时可能发生剧烈变化,卫星信号到达基站和移动站将有不同的影响,且基线越长,影响越大,当电离层剧烈活动时,将导致周跳或失锁。故RTK测量中无固定解时,主要是移动站无法确定整周未知数,即初始化。这里面主要有几个因素:

1、接收机观察卫星的数量;

2、移动站至基准站的距离。

解决办法:减少RTK在一些特殊的情况的使用(比如有强干扰、视空条件受限的测区),移动站尽量不要距离基站超过10公里。

三、数据链

能否实时接收基准站的差分信号是RTK是否成功的决定因素,也是制约RTK测程的关键因素。当今测绘仪器绝大多数采用UHF电台播发差分数据。所以移动站无法出现固定解的时候,与数据传输有相当大的关系,这里主要有以下几点:

1、传输距离,数据链的传输距离是由接收机天线高度、地球曲率、地形及大气折射等因素决定;

2、数据传输格式,由于基站和移动站相距较远,电台传过来的差分改正数延迟比较大,就会造成得不到固定解,比如RTCM3数据格式,数据量比较大的,可以使用数据量比较小的数据 ,以减小延迟比如CMR。

解决办法:测区无法改变,在地形相对恶劣,电磁波传输较差的地方将电台天线放置在高处,增大电台的发射功率,选用数据发射量较小的数据格式。
我们日常的RTK应用中,尽量根据RTK的工作原理及影响因素来判定无固定解的原因,尽快找出无固定解的具体因素,及时的处理,帮助我们更好更快更精确的完成测量测绘工作。

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