靜態(tài)差分GPS(Static differential GPS)是由兩個(含)以上接收儀,進行較長時間(通常為半小時以上)的測量,其包含了一組接收儀間基線向量的決定。
偽距差分原理
偽距差分是目前用途最廣的一種技術(shù)。幾乎所有的商用差分GPS接收機均采用這種技術(shù)。國際海事 無線電委員會推薦的RTCM SC-104也采用了這種技術(shù)。
在基準站上的接收機要求得它至可見衛(wèi)星的距離,并將此計算出的距離與含有誤差的測量值 加以比較。利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸 給用戶,用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后,用戶利用改正后的偽距來解出本身的位置, 就可消去公共誤差,提高定位精度。
隨著GPS技術(shù)的進步和接收機的迅速發(fā)展,GPS在測量定位領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應用。但是,針對不同的領(lǐng)域和用戶的不同要求,需要采用的具體測量方法是不一樣的。一般來說,GPS測量模式可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種模式,而靜態(tài)測量模式又分常規(guī)靜態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式,動態(tài)測量模式分準動態(tài)測量模式(后處理動態(tài),走走停停)和實時動態(tài)測量模式,實時動態(tài)測量模式分DGPS和RTK方式。下面分別介紹如下:
1、常規(guī)靜態(tài)測量
這種模式采用兩臺(或兩臺以上)GPS接收機,分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端,同步觀測4顆以上衛(wèi)星,每時段根據(jù)基線長度和測量等級觀測45分鐘以上的時間。這種模式一般可以達到5mm十1ppm的相對定位精度。 常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng),建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢校基線、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。
2、快速靜態(tài)測量
這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站,連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機依次到各待測測站,每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。 需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測;流動點與基準點相距應不超過20km。
3、準動態(tài)測量
這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站,連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站,每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種方法不同于快速靜態(tài),除了觀測時間不一樣外,它要求移動站在搬站過程中不能失鎖,并且需要先在已知點或用其它方式進行初始化(采用有OTF功能的軟件處理時例外)。
這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測;流動點與基準點相距應不超過20km。
另外,有一種連續(xù)動態(tài)測量,也屬于這種模式。這種測量是在一個基準點安置接收機連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。流動接收機在初始化后開始連續(xù)運動,并按指定的時間間隔自動記錄數(shù)據(jù)。這種方法常用于精密測定運動目標的軌跡、測定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。
4、實時動態(tài)測量:DGPS和RTK
前面講述的測量方法都是在采集完數(shù)據(jù)后用特定的后處理軟件進行處理,然后才能得到精度較高的測量結(jié)果。而實時動態(tài)測量則是實時得到高精度的測量結(jié)果。這種模式具體方法是:在一個已知測站上架設(shè)GPS基準站接收機和數(shù)據(jù)鏈,連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星,并通過數(shù)據(jù)鏈向移動站發(fā)送數(shù)據(jù)。移動站接收機通過移動站數(shù)據(jù)鏈接收基準站發(fā)射來的數(shù)據(jù),并在機進行處理,從而實時得到移動站的高精度位置。
DGPS通常叫做實時差分測量,精度為亞米級到米級,這種方式是基準站將基準站上測量得到的RTCM數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿诱荆苿诱窘邮盏絉TCM數(shù)據(jù)后,自動進行解算,得到經(jīng)差分改正以后的坐標。
RTK則是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量,它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。它的工作思路與DGPS相似,只不過是基準站將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站(而不是發(fā)射RTCM數(shù)據(jù)),移動站接收機再采用更先進的在機處理方法進行處理,從而得到精度比DGPS高得多的實時測量結(jié)果。這種方法的精度一般為2厘米左右。
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