高精度定位的幾種解決方案

crazy_baoli發表於2019-01-10

高精度定位解決途徑

常見的高精度定位解決途徑有三種：RTK、SBAS、“中國精度”星基增強服務。

 

1. RTK

載波相位差分技術又稱RTK（Real Time Kinematic）技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準站採集的載波相位發給使用者接收機，進行求差解算座標。載波相位差分可使定位精度達到釐米級。目前測量中常用的動態測量方法主要是RTK和連續執行參考站系統（ Continuous Operational Reference Systems）簡稱CORS。

1.1 傳統RTK

所謂RTK定位是將參考站的單點定位的觀測結果與參考站的已知座標進行比較，計算出參考站至衛星的距離改正數，並將改正數傳送給移動臺，移動臺則根據參考站的改正數，實時對定位結果進行改正，從而提高定位精度。目前單基站RTK定位方法中有偽距法和載波相位法，因載波相位差分法比其他幾種方法的精度要高，因此目前市場上主流RTK儀器的解算方法也多為載波相位差分法。

1.2 CORS

CORS可以定義為一個或若干個固定的、連續執行的GNSS參考站，利用現代計算機、資料通訊和網際網路（LAN/WAN)技術組成的網路，實時地向不同的型別、不同需求、不同層次的使用者自動地提供經過檢驗的不同型別的GNSS觀測值（載波相位，偽距），各種改正數、狀態資訊、以及其他有關的GNSS服務專案的系統。它是在RTK技術的基礎上發展而來。
CORS技術在用途上可以分成單基站CORS、多基站CORS和網路CORS。

  1. 單基站CORS：就是隻有一個連續執行站。類似於一加一或一加多的RTK，只不過基準站是由一個連續執行的基站代替，基站同時又是一個伺服器，通過NRS-SERVER軟體實時監控衛星狀態，儲存靜態資料和實時通過網路向移動站（使用者終端）傳送差分資訊。
  2. 多基站CORS：就是分佈在一定區域內的多個基站聯合作業，基站與基站之間的距離不超過50公里，他們都將資料傳送到一個伺服器。移動站作業時，只要傳送它的位置資訊到伺服器，系統自動計算移動站與各個基站之間的距離，將距離近的基站差分資料傳送給流動站，確保達到最佳的測量精度。多基站CORS作業原理與單基站基本相同。
  3. 網路CORS：就是採用網路參考站系統軟體，對分佈在一定區域內的多臺基準站的座標和實時觀測資料進行系統綜合誤差改正建模，儘可能消除區域內流動站觀測資料的系統綜合誤差，從而獲得高精度的實時定位結果。
    1. RTK和CORS區別

CORS就是固定的永不斷電的基站,優點就是作用距離遠,作業方便,缺點是費電,維護費用高,侷限某個地區；RTK就是可移動的基站作業,優點是機動性強、可以跨地區工作,缺點是做點校正繁瑣。

無論是RTK還是CORS都需要基站的支援才能使用，目前國內部分城市已經建成覆蓋全市區的CORS，移動站需要登入才能使用。

 

2. SBAS（DGPS）

SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增強系統，通過地球靜止軌道（GEO）衛星搭載衛星導航增強訊號轉發器，可以向使用者播發星曆誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正資訊，實現對於原有衛星導航系統定位精度的改進，從而成為各航天大國競相發展的手段。目前，全球已經建立起了多個SBAS系統，如美國的WAAS（Wide Area Augmentation System）、俄羅斯的SDCM（System for Differential Corrections and Monitoring）、歐洲的EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）、日本的MSAS（Multi-functional Satellite Augmentation System）以及印度的GAGAN（GPS Aided Geo Augmented Navigation）。

上述SBAS系統的工作原理大致相同。首先，由大量分佈極廣的差分站（位置已知）對導航衛星進行監測，獲得原始定位資料（偽距、衛星播發的相位等）並送至中央處理設施（主控站），後者通過計算得到各衛星的各種定位修正資訊，通過上行注入站發給GEO衛星，最後將修正資訊播發給廣大使用者,從而達到提高定位精度的目的。

SBAS服務可以免費使用，但部分地區沒有訊號覆蓋。在定位板卡模組中以引數“DGPS”給出定位精度，一般精度為0.4m。

 

3. 中國精度

      “中國精度”星基增強服務系統由合眾思壯於2015年6月面向全球釋出，使衛星導航使用者在無需架設基站的情況下，在全球任一地點單機實現釐米級定位增強服務。 “中國精度”是中國首傢俱備世界級領先水平的覆蓋全球運營的星基增強服務系統。

 整個系統由五部分組成：1、參考站；2、資料處理中心；3、注入站；4、地球同步衛星（INMARSAT）；5、使用者站。

參考站由分佈在全球近100個參考基站，每時每刻都在接收來自GPS衛星的訊號，參考站獲得的資料被送到資料處理中心，經過處理以後生成差分改正資料或差分改正模型，差分改正資料通過資料通訊鏈路傳送到衛星注入站並上傳到INMARSAT同步衛星，向全球釋出。

使用者站的GPS接收機實際上同時有2個接收部分，一個是GPS接收機，一個是L波段的通訊接收器，GPS接收機跟蹤所有可見的衛星然後獲得GPS衛星的測量值，同時L波段的接收器通過L波段的衛星接收改正資料。當這些改正資料被應用在GPS測量中時，一個實時的高精度點位結果就出來了。

中國精度提供三檔定位精度服務：

4cm (RMS) 使用H10服務

15cm (RMS) 使用H30服務

50cm (RMS) 使用H100服務

價格：定位板卡：5000元左右，H30服務：9800/年/板卡

 

 

附錄：高精度定位板卡廠商

1. 合眾思壯

P326

GNSS技術引數

接收衛星訊號：GPS L1/L2/L2C(L5，無B3時支援)、GLONASS G1/G2,P1/P2, BeiDou B1/B2/B3以及Galileo，QZSS 

SBAS跟蹤：3通道並行跟蹤

水平定位精度

單機：1.2米（RMS）

DGPS：0.3米（RMS）

RTK：8mm+1ppm 

中國精度：4cm (RMS) 使用H10服務

　　　　　15cm (RMS) 使用H30服務

　　　　　50cm (RMS) 使用H100服務

 

2. 華測

B380

GNSS技術引數

接收衛星訊號：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:L1/L2、SBAS:L1

水平定位精度

單機：3米（RMS）

RTK：1.0cm + 1ppm(RMS)

 

3. 和芯星通

UB4B0

GNSS技術引數

接收衛星訊號：BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、QZSS L1/L5、SBAS L1

水平定位精度

單機：1.5米（RMS）

DGPS：0.4米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

 

4. 司南導航

k708

GNSS技術引數

接收衛星訊號：GPS L1C/A, L1P, L2P, L2C,L5、BDS B1I, B2I, B3I、GLONASS G1C, G2C, G1P, G2P、SBAS L1C/A

水平定位精度

單機：1.5米（RMS）

RTD：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

E-RTK：20cm+1ppm

 

5. 北雲

BY381

GNSS技術引數

接收衛星訊號：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:G1/G2

水平定位精度

單機：1.5米（RMS）

DGPS：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

 

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