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什么是RTK?

行业文章 2020年10月13日

RTK 代表实时运动学,是另一种提高 GPS 位置测量精度的技术,然而,它是最难理解且实施最密集的技术之一。

标准定位服务(SPS)是GPS系统实现的第一个位置固定,他们使用的是C/A代码.如果 微分校正卫星信号的时间延迟可以被消除,SPS的精度可以得到提高。使用 DPGS大约40厘米的位置精度是相当正常的。RTK是DGPS的下一步,它有两个版本:RTK浮点数,可达到分米级精度;RTK整数,可达到厘米级精度。

要了解这两个版本的工作原理,就必须了解两件事。

  • 第一,RTK打破了我们使用民用GPS接收器应该能够实现的规则。它并不是为了帮助我们而设计在系统中的一项技术。相反,它是全球定位系统制造商想出的一种方法,目的是利用C/A码达到比预期更高的精确度。
  • 其次要明白的是,它是基于载波本身,而不是基于载波所携带的C/A码或导航信息。

RTK 实时运动学

 

那么它是如何运作的呢?

在我们的"什么是SPS"页面中,我们讨论了SPS是如何基于使用C/A代码计算的伪距测量。接收器通过将其时钟与C/A码同步来实现这一点。 GPS卫星然后为它能看到的每一颗卫星生成自己的C/A码版本。如果它必须将自己的C/A代码副本延迟7毫秒,以便与天线接收到的C/A代码相匹配,那么它就知道来自该卫星的信号的旅行时间是7毫秒,然后它就可以计算出该卫星的距离有多远。

RTK的最终目的是确定天线和卫星之间有多少载波。原因很简单。每颗卫星广播一个独特的C/A代码由1,023位组成。该代码是以1.023 Mb/s的速度发送,这意味着每微秒发送一个位。在一微秒内,卫星发出的无线电信号覆盖约300米的距离。

然而,C/A码调制到的载波的频率要高得多--1575.42MHz。这意味着一个单波覆盖约19厘米。如果我们可以计算出有多少全波有卫星和天线之间,那么它将有可能计算的距离更准确。事实上,如果我们知道有多少全波,而且也可以测量部分波(相位角),那么我们就可以非常精确。

RTK 整数和 RTK 浮点解可以被视为在系统中同时运行的两种独立(但相关)的算法。如果 RTK 整数有一个有效的解,则系统将切换至该解(但是 RTK 浮点解算法将继续在后台运行)。如果 RTK 整数随后变得无效,则系统将恢复为 RTK 浮点解,只要载波相位锁没有丢失,就无需再次启动。

那么这两种算法有什么不同呢?RTK Float的目的是利用统计方法确定你的可能位置(在目前 DGPS的基础上提高 精度)。它要求至少有四颗与基站通用的卫星,(通俗地讲),在当前位置测量值周围的圆圈中寻找卫星旋转的点。与RTK Integer不同的是,Float算法从不试图解决模糊性问题--它只试图在围绕当前位置估计值画出的圆圈内确定最可能的位置。RTK Float的精度从40厘米左右开始,但最多增加到20厘米。

另一方面,RTK Integer的目的是解决模糊性问题,在它完成之前不使用。它需要五颗普通卫星,当找到一个有效的解决方案时,系统知道有n个载波加上它和卫星之间的任何部分波。它可以将其测量结果对准19厘米波长的大约0.6%。当多个测量值被组合成一个导航解决方案时,这可以得到大约1厘米的精度。

现在我们已经到了我们的''中的一个点。什么是GNSS?'系列,我们已经讨论了GNSS系统如何普遍易于使用,不会漂移,并能达到很高的精度。但生活中没有什么是完美的,不是吗?那么,什么是缺点呢?什么最能提高精度,以及 GNSS的局限性是什么??

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