【正文】 此外，由于個(gè)人水平有限，論文之中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，歡迎廣大讀者指出。本課題中涉及到了許多通信專業(yè)相關(guān)的知識(shí)，由于自身專業(yè)知識(shí)的局限性，本人對(duì)于信號(hào)傳輸過(guò)程中相關(guān)的通信原理不能做到詳細(xì)地解釋，敬請(qǐng)讀者理解。本人在西安科技大學(xué)臨潼校區(qū)內(nèi)選取了11個(gè)控制點(diǎn)，利用RTK進(jìn)行了精度的驗(yàn)證。為了搞清楚差分改正信息的具體內(nèi)容。第二個(gè)問(wèn)題涉及到了常規(guī)RTK測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量的基本原理，通過(guò)對(duì)RTK系統(tǒng)的組成、工作原理的論述，我對(duì)差分改正信息的產(chǎn)生、傳輸、修正有了深刻的理解。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，主要涉及到了GPS定位基本原理、差分GPS定位原理。圖32：RTK定位誤差與測(cè)量距離之間的分布圖第4章 總 結(jié)《CORS基準(zhǔn)站差分改正信息生成的探討》這一課題要探討的問(wèn)題是基準(zhǔn)站差分改正信息生成的方法。因此，甚至是毫米級(jí)的動(dòng)態(tài)定位結(jié)果。. ，為了驗(yàn)證該結(jié)論的正確性，我們?cè)谖靼部萍即髮W(xué)臨潼校區(qū)利用RTK技術(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量了11個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，并與其原有的已知坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，分析其精度結(jié)果見(jiàn)下表：點(diǎn)號(hào)△X/cm△Y/cm△Z/cm點(diǎn)位中誤差/cm流動(dòng)站距基準(zhǔn)站之間的距離/mGP1 GP2 GP3 GP10 GP11 GP9 GP14 GP44 GP47 GP13 GP16 合計(jì) 平均 西安科技大學(xué)校園控制點(diǎn)成果表和西安科技大學(xué)臨潼校區(qū)RTK實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果表見(jiàn)附表A、附表B。同理按照RTCM電文格式的約定，可以將所有的電文信息一一翻譯出來(lái)。幀長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的5位二進(jìn)制數(shù)為01001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為9。第二個(gè)字頭的前13位1001000001100代表了修正Z計(jì)數(shù)，它對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為4620，就得到了修正Z計(jì)數(shù)2772。接下來(lái)的6位000001代表電文類型，它對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為1，即電文1。字頭引導(dǎo)字 01100110電文類型 1基準(zhǔn)站識(shí)別符 1023修正Z計(jì)數(shù) 序列號(hào) 1幀長(zhǎng) 9基準(zhǔn)站健康狀況 0011001100000011111111111100111100100000110000101001000100111110100000000001100110101000010000101010011101100100000110011111111011010011111100101011100110101000011110100000010010100110100011111111001100001010011000000100111010111000110000110111111010101111111011000100010001100011010101010101010011011表格 01：電文1參數(shù)UDER衛(wèi)星號(hào)偽距改正數(shù)(m)偽距變化率(m)/sIOD1155913221212915611413812549 解譯時(shí)首先尋找引導(dǎo)字01100110，然后依次作為起點(diǎn)，對(duì)電文進(jìn)行解譯。下文中左邊的一組數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)解碼后得到的一組二進(jìn)制RTCM電文。然后根據(jù)電文約定的格式對(duì)電文信息進(jìn)行解譯，以得到差分改正信息，用于流動(dòng)站誤差的修正。異或運(yùn)算規(guī)則是相同為真，相異為假。奇偶校驗(yàn)是根據(jù)該字碼的前24位數(shù)值和前一個(gè)字碼的后2位數(shù)值經(jīng)過(guò)異或運(yùn)算來(lái)驗(yàn)證的，如果驗(yàn)證一致，則該字碼通過(guò)，否則丟棄這段數(shù)據(jù)。電文解碼前首先要搜索引導(dǎo)字，找到后假設(shè)引導(dǎo)字有效，然后進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)通過(guò)后則可以進(jìn)行解碼，否則重新搜索引導(dǎo)字。例如：101100的補(bǔ)碼為010011。如果前一個(gè)字碼的最后一位d30位是0，則該字碼保持不變，奇偶校驗(yàn)碼也不變。第三步：取補(bǔ)碼。由于首先發(fā)送的是低位數(shù)據(jù)，因此接收機(jī)收到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行字節(jié)滾動(dòng)，滾動(dòng)規(guī)則是字節(jié)順序前后顛倒，例如：01001101滾動(dòng)后就變成了10110010。但是只有低位的6位有效，所以當(dāng)接到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)應(yīng)在64～127之間時(shí)才是有效的，否則應(yīng)予以刪除。找到引導(dǎo)字后，軟件接著會(huì)掃描輸入的字碼。RTCM電文解碼時(shí)，接收機(jī)軟件首先以引導(dǎo)字為突破口，作為整個(gè)電文解碼的起始位置。然后將差分改正信息編碼成標(biāo)準(zhǔn)的RTCM電文格式進(jìn)行傳輸。第五個(gè)字節(jié)為奇偶校驗(yàn)碼，用于檢驗(yàn)該字碼的正確性?；鶞?zhǔn)站健康狀況反映了基準(zhǔn)站的運(yùn)行情況。利用修正Z計(jì)數(shù)可以得到準(zhǔn)確的GPS時(shí)。修正Z計(jì)數(shù)是一個(gè)時(shí)間計(jì)算器，它源于航電文中的Z計(jì)數(shù)，Z計(jì)數(shù)經(jīng)過(guò)截短后便形成了13bit的修正Z計(jì)數(shù)。電文類型占6bit,用6位二進(jìn)制數(shù)表示電文的類型，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)后可找到對(duì)應(yīng)的電文類型，電文的范圍為1～64，分別對(duì)應(yīng)著RTCM的64中電文類型。第一個(gè)字頭的開(kāi)始是一個(gè)固定的8bit(01100110)引導(dǎo)字，之后接電文類型、基準(zhǔn)站識(shí)別符、修正Z計(jì)數(shù)、幀長(zhǎng)、序列號(hào)、幀長(zhǎng)和基準(zhǔn)站健康狀況。每個(gè)電文由數(shù)據(jù)幀組成，每個(gè)數(shù)據(jù)幀由N+2個(gè)30bit字組成。已經(jīng)完成定義的26種電文中，7種已經(jīng)投入使用，9種備用，9種已經(jīng)投入試用，一種因故廢用。詳情參考附錄表格。隨著技術(shù)的不斷完善，、。該委員會(huì)主要從事差分GPS服務(wù)的方法論證和數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)的制定。所GPS接收機(jī)生產(chǎn)商在生產(chǎn)接收機(jī)時(shí)都根據(jù)該格式進(jìn)行生產(chǎn)，從而保證了信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化和通用性。由于流動(dòng)站的接收機(jī)型號(hào)各異，性能也有所差異，為了保證所有的接收機(jī)都能接收到差分改正信息，就必須對(duì)差分改正信息的格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)RINEX后處理數(shù)據(jù)格式詳見(jiàn)附錄E。為了規(guī)范數(shù)據(jù)和方便用戶使用，參考站軟件會(huì)將這些數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RINEX格式并存放在FTP服務(wù)器上，供用戶后處理使用。. 使用FTP服務(wù)器分發(fā)RINEX格式的數(shù)據(jù)差分GPS按照數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性可分為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS和后處理差分GPS。后者，是指所有參考站將原始觀測(cè)數(shù)據(jù)不斷地傳送到服務(wù)器，由服務(wù)器上的參考站軟件進(jìn)行計(jì)算差分改正數(shù)據(jù)，并將計(jì)算結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的格式發(fā)送給用戶。這時(shí)需要設(shè)備能兼容相應(yīng)版本的RTCM、Leica、CMR或CMR+電文格式。一種是參考站上接收機(jī)差分改正信息的輸出；另一種是服務(wù)器上差分改正信息的管理和發(fā)布。同時(shí)，通訊設(shè)備要求配備路由器，以供多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)服務(wù)器。這種計(jì)算方法由于需要用戶發(fā)送測(cè)站坐標(biāo)和觀測(cè)值給服務(wù)器，有需要服務(wù)器返回改正值，因此是一種雙向通訊。這種方法需要用戶向服務(wù)器發(fā)出修正請(qǐng)求，然后服務(wù)器根據(jù)不同的用戶觀測(cè)值一一進(jìn)行改正。由于這種計(jì)算方法是一種單向通訊方式，對(duì)于服務(wù)器的壓力較小，同時(shí)能提高用戶定位的保密性。流動(dòng)站可以根據(jù)一個(gè)參考站的改正數(shù)據(jù)處理基線，也可以根據(jù)幾個(gè)參考站的改正信息處理基線，從而得到測(cè)站的坐標(biāo)。常用的網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)的計(jì)算方法有兩種：方法一：服務(wù)器將網(wǎng)路數(shù)據(jù)連同網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)編成RTCM電文一塊發(fā)送給流動(dòng)站，由流動(dòng)站自行改正。. GPS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)的計(jì)算GPS連續(xù)運(yùn)行參考站通過(guò)永久開(kāi)放的數(shù)據(jù)通訊連接，使得原始數(shù)據(jù)不斷地從參考站網(wǎng)的接收機(jī)中輸出到服務(wù)器。因此，在一個(gè)相對(duì)廣闊的區(qū)域通過(guò)建立相對(duì)較少的GPS參考站就可以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域的差分改正。與一般的差分GPS相比，廣域差分GPS存在以下優(yōu)點(diǎn)：廣域差分GPS是根據(jù)誤差的來(lái)源將誤差進(jìn)行分類求解后將誤差值作為改正數(shù)進(jìn)行流動(dòng)站的定位誤差修正的。前者一般可以采用Internet網(wǎng)、LAN、WAN、GMS、GPRS、CDMA等方式。監(jiān)測(cè)站是指各個(gè)參考站，這些參考站連續(xù)地跟蹤并接收GPS信號(hào)、氣象信號(hào)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到主站。用戶設(shè)備和GPS衛(wèi)星星座這里不再贅述。通過(guò)建立區(qū)域性的誤差改正模型，對(duì)于區(qū)域內(nèi)任何位置通過(guò)內(nèi)插都能求出該點(diǎn)精確的大氣層延遲誤差。為了確定衛(wèi)星鐘差，通過(guò)在基準(zhǔn)站上配備高精度的原子鐘，從而減弱該項(xiàng)誤差的影響。這種誤差影響隨著參考站與流動(dòng)站之間的距離的增大而增大。常規(guī)GPS定位采用的是廣播星歷，又稱為預(yù)報(bào)星歷，它是根據(jù)精密定軌結(jié)果進(jìn)行外推后得到的一種星歷。廣域差分GPS定位的主要優(yōu)點(diǎn)是它根據(jù)誤差來(lái)源將星歷誤差、衛(wèi)星鐘差和大氣延遲差這三種誤差分別求出來(lái)了，所以定位結(jié)果精度高，可靠性強(qiáng)。該方法的基本思想是，在一個(gè)廣闊的區(qū)域內(nèi)，利用相對(duì)較少的基準(zhǔn)站構(gòu)成差分GPS網(wǎng)，各個(gè)參考站將距離改正數(shù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行統(tǒng)一處理。它將誤差根據(jù)來(lái)源不同劃分為星歷誤差、衛(wèi)星鐘差和大氣延遲差，然后通過(guò)實(shí)時(shí)求解各個(gè)誤差來(lái)對(duì)流動(dòng)站的定位誤差進(jìn)行修正的一種定位方法。因此，隨著參考站與流動(dòng)站之間距離的增大，定位的誤差會(huì)越來(lái)越大。另外，局域差分GPS系統(tǒng)對(duì)空間的相關(guān)性要求較高，為了維持空間的相關(guān)性，在一個(gè)廣大的區(qū)域需要建立許多的參考站，因此，系統(tǒng)的建設(shè)成本非常高。而實(shí)際上不同的定位誤差影響的特征是不同的。另一種是根據(jù)各參考站的空間分布，建立一個(gè)與流動(dòng)站空間位置有關(guān)的加權(quán)平均值模型，并將該模型發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)流動(dòng)站的位置自行內(nèi)插誤差值。該系統(tǒng)提供的改正數(shù)主要采用兩種方法求得。局域差分是指在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個(gè)參考站，構(gòu)成參考站網(wǎng)。這種方法由于是利用一個(gè)參考站的差分改正信息進(jìn)行誤差修正的，因此，這種方法定位的精度不高，可靠性也不強(qiáng)，覆蓋范圍也有限，一般在15公里之內(nèi)。. GPS連續(xù)運(yùn)行參考站測(cè)量方法單基準(zhǔn)站差分GPS是利用一個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站的差分改正信息來(lái)對(duì)流動(dòng)站定位結(jié)果進(jìn)行修正的一種動(dòng)態(tài)定位方法。目前，GPS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)主要給城市測(cè)量、GIS和用戶導(dǎo)航等提供實(shí)時(shí)的差分改正數(shù)據(jù)。一臺(tái)運(yùn)行GPS參考站軟件的服務(wù)器等夠遠(yuǎn)程控制整個(gè)參考站系統(tǒng)。GPS參考站軟件在服務(wù)器計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，它控制數(shù)據(jù)的下載和發(fā)布。GPS參考站上的接收機(jī)連續(xù)不斷地接收GPS信號(hào)，同時(shí)將接收到的信號(hào)以一定的文件長(zhǎng)度連續(xù)地發(fā)送到控制中心的服務(wù)器上。因此，在此就不再贅述。數(shù)據(jù)處理中心通過(guò)運(yùn)行GPS參考站軟件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有參考站進(jìn)行管理和控制。三個(gè)及以上的GPS參考站可組成一個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)，用于服務(wù)于一定的區(qū)域。電源用于天線供電，可以選用交流電源作為常用電源，同時(shí)要配置備用電源，以保證在斷電情況下系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行一段時(shí)間。接收機(jī)不斷的從衛(wèi)星上接收信號(hào)，產(chǎn)生連續(xù)的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流通過(guò)發(fā)射天線被傳送到數(shù)據(jù)處理中心，或者直接發(fā)送到附近的流動(dòng)站為用戶提供實(shí)時(shí)差分改正。從實(shí)質(zhì)上講，RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK和CORS三者都是利用載波相位差分技術(shù)進(jìn)行定位的。該系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是基準(zhǔn)站的連續(xù)性、永久性和多功能性。然后通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送給用戶，由用戶根據(jù)流動(dòng)站的位置自行計(jì)算系統(tǒng)誤差值。或者，數(shù)據(jù)處理中心將系統(tǒng)誤差模型發(fā)送給用戶，由用戶自行內(nèi)插。最后根據(jù)所有基準(zhǔn)站的系統(tǒng)誤差改正值建立系統(tǒng)誤差改正模型。主輔站技術(shù)(MAX)主輔站技術(shù)是指在所有的基準(zhǔn)站中選擇出一個(gè)基準(zhǔn)站作為主站，其他測(cè)站為輔助站。它是指數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)所有基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的誤差模型，用戶接收機(jī)先采用偽距單點(diǎn)定位確定測(cè)站位置，然后將測(cè)站坐標(biāo)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心在測(cè)站所在位置生成一個(gè)虛擬的參考站，并估計(jì)出相應(yīng)的殘余系統(tǒng)誤差。隨著基準(zhǔn)站之間距離的增大和傳輸數(shù)據(jù)量的增大，電臺(tái)通訊已經(jīng)不能滿足要求，網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)通訊可以采用光纖、光纜、數(shù)據(jù)通信線等有線通信方式和GSM、GPRS、CDMA等無(wú)線通訊方式?；鶞?zhǔn)站的已知坐標(biāo)要具備很高的精度和可靠性。網(wǎng)絡(luò)RTK的系統(tǒng)組成主要包括：基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理及播發(fā)中心、數(shù)據(jù)通訊鏈路、用戶接收機(jī)部分和衛(wèi)星星座部分。這樣，即使基準(zhǔn)站之間的距離擴(kuò)大到50～100公里，流動(dòng)站仍能獲得厘米級(jí)的定位精度，而且可靠性相對(duì)較強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)RTK是在一個(gè)范圍較大的區(qū)域均勻地布設(shè)若干個(gè)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站之間的距離擴(kuò)大到50～100公里。. 網(wǎng)絡(luò)RTK網(wǎng)絡(luò)RTK是在常規(guī)RTK的基礎(chǔ)之上而提出來(lái)的一種增強(qiáng)系統(tǒng)。因此，RTK的工作半徑只能在15公里之內(nèi)。所以RTK定位的精度受參考站與流動(dòng)站之間的距離影響較大。因此被廣泛地應(yīng)用于圖根控制測(cè)量、施工放樣、地形測(cè)量、工程測(cè)量等領(lǐng)域。利用RTK技術(shù)用戶可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位結(jié)果，而且定位的效率非常高，測(cè)一個(gè)點(diǎn)僅需要幾秒鐘就可以。RTK定位成果的精度和可靠性很大程度上取決于解算軟件的質(zhì)量和性能，因此RTK解算軟件必須具備以下功能：○ 能快速地確定整周未知數(shù)；○ 能進(jìn)行基線向量解算；○ 能對(duì)解算成果進(jìn)行精度評(píng)定和可靠性分析；○ 能進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)通訊鏈路主要包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)器和無(wú)線電臺(tái)兩部分組成。參考站的接收機(jī)必須架設(shè)在高精度的已知點(diǎn)上，同時(shí)已知點(diǎn)周圍要有良好的對(duì)空觀測(cè)條件，這樣才能保證參考站觀測(cè)衛(wèi)星的數(shù)量和質(zhì)量有所保障。RTK系統(tǒng)的組成主要由參考站、流動(dòng)站、通訊鏈路和GPS衛(wèi)星星座四部分組成。差分信息將通過(guò)通訊鏈路傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，過(guò)流動(dòng)站接收機(jī)軟件，可以實(shí)時(shí)解算流動(dòng)站坐標(biāo)，也可以根據(jù)需要進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。該技術(shù)利用基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間誤差的空間相關(guān)性對(duì)流動(dòng)站的測(cè)量誤差進(jìn)行修正，從而得到一個(gè)精度比較高的定位結(jié)果。對(duì)于較大范圍的區(qū)域，則應(yīng)用局部區(qū)域差分技術(shù)，對(duì)于一國(guó)或幾個(gè)國(guó)家范圍的廣大區(qū)域，應(yīng)用廣域差分技術(shù)。由上分析可見(jiàn)，測(cè)相偽距修正法與偽距差分法原理相同，是準(zhǔn)RTK技術(shù)；載波相位求差法，通過(guò)對(duì)觀測(cè)方程進(jìn)行求差來(lái)解算用戶站的實(shí)時(shí)位置，才是真正的RTK技術(shù)。Ⅱ）將確認(rèn)的整周模糊度代入雙差方程（220）。因此，在RTK定位過(guò)程中，要求用戶所在的實(shí)時(shí)位置，因此它的計(jì)算程序是：Ⅰ）用戶GP