RTK原理教學(xué)課件

匯報(bào)人:文小庫2024-02-02RTK原理目錄CONTENCTRTK技術(shù)概述差分定位技術(shù)基礎(chǔ)載波相位觀測與整周模糊度解算RTK作業(yè)模式與操作流程誤差來源分析與處理策略RTK技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用案例分析總結(jié)與展望01RTK技術(shù)概述RTK定義與特點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，是一種基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。RTK（Real-TimeKinematic）定義高精度、高效率、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。在良好環(huán)境下，RTK定位精度可達(dá)厘米級(jí)，且能夠?qū)崟r(shí)提供流動(dòng)站的三維坐標(biāo)信息。RTK特點(diǎn)發(fā)展歷程應(yīng)用領(lǐng)域RTK發(fā)展歷程及應(yīng)用領(lǐng)域從20世紀(jì)80年代的初步探索，到90年代的逐步成熟，再到21世紀(jì)的廣泛應(yīng)用，RTK技術(shù)經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善。RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測量、導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。如工程測量、地形測圖、地籍測量、航空攝影測量、車輛導(dǎo)航等。RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈三部分組成。基準(zhǔn)站負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)并計(jì)算差分改正數(shù)，流動(dòng)站接收衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站的差分改正數(shù)，并實(shí)時(shí)解算自身位置。系統(tǒng)組成RTK工作原理是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)?；鶞?zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收相同衛(wèi)星的信號(hào)，通過比較兩者之間的觀測值差異，實(shí)時(shí)計(jì)算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和精度信息。在此過程中，數(shù)據(jù)鏈負(fù)責(zé)將基準(zhǔn)站的差分改正數(shù)實(shí)時(shí)傳輸給流動(dòng)站。工作原理RTK系統(tǒng)組成與工作原理02差分定位技術(shù)基礎(chǔ)基于誤差修正的定位方法消除公共誤差實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位通過比較基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算并修正移動(dòng)站的位置誤差，提高定位精度。利用差分技術(shù)可以消除衛(wèi)星鐘差、大氣層延遲等公共誤差，進(jìn)一步提高定位精度。RTK技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，適用于高精度導(dǎo)航、測量等領(lǐng)域。差分定位原理簡介80%80%100%差分信號(hào)傳輸方式及特點(diǎn)通過無線電信號(hào)將基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站，傳輸距離較遠(yuǎn)，但受地形、建筑物等遮擋影響較大。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站，傳輸距離無限制，但需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過衛(wèi)星信號(hào)將基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站，覆蓋范圍廣，但受天氣、衛(wèi)星信號(hào)穩(wěn)定性等因素影響。無線電傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)源選擇數(shù)據(jù)處理方法多源數(shù)據(jù)融合差分?jǐn)?shù)據(jù)源選擇與處理方法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、濾波、平滑等處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和定位精度。利用多個(gè)基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，進(jìn)一步提高定位精度和可靠性。選擇穩(wěn)定、可靠的基準(zhǔn)站作為數(shù)據(jù)源，確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。03載波相位觀測與整周模糊度解算載波相位觀測是利用GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差來進(jìn)行距離測量的一種方法。相比偽距觀測，載波相位觀測具有更高的精度和穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的定位精度。載波相位觀測適用于長距離、高精度的測量應(yīng)用，如大地測量、工程測量和航空攝影測量等領(lǐng)域。載波相位觀測原理及優(yōu)勢分析整周模糊度是指在載波相位觀測中，由于接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差以及信號(hào)傳播路徑上的影響，導(dǎo)致相位觀測值中存在整周數(shù)的不確定性。整周模糊度解算是載波相位觀測中的關(guān)鍵問題，其解算方法包括最小二乘法、快速模糊度解算法（FARA）、LAMBDA方法等。這些方法通過對觀測數(shù)據(jù)的處理和分析，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)出整周模糊度的值，從而消除其對定位精度的影響。整周模糊度解算方法概述01020304在進(jìn)行載波相位觀測前，需要對接收機(jī)進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，包括時(shí)間校準(zhǔn)、頻率校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)等，以確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)際應(yīng)用中注意事項(xiàng)與技巧分享在進(jìn)行載波相位觀測前，需要對接收機(jī)進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，包括時(shí)間校準(zhǔn)、頻率校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)等，以確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行載波相位觀測前，需要對接收機(jī)進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，包括時(shí)間校準(zhǔn)、頻率校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)等，以確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行載波相位觀測前，需要對接收機(jī)進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，包括時(shí)間校準(zhǔn)、頻率校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)等，以確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。04RTK作業(yè)模式與操作流程靜態(tài)相對定位原理：利用兩臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī)在不同測站上進(jìn)行同步觀測，通過處理觀測數(shù)據(jù)來確定測站之間相對位置的一種定位模式。實(shí)施步驟選擇合適的測站，確保測站間通視良好且無遮擋物。在各測站上安置接收機(jī)，進(jìn)行天線高量取和定向。啟動(dòng)接收機(jī)開始觀測，并記錄觀測數(shù)據(jù)。觀測結(jié)束后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出并進(jìn)行后處理，得到測站間的相對位置。靜態(tài)相對定位模式介紹及實(shí)施步驟動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位模式介紹及實(shí)施步驟動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位原理：在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)接收機(jī)，對所有可見衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)發(fā)送給用戶接收機(jī)。用戶接收機(jī)在接收基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的同時(shí)，采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。010203實(shí)施步驟選擇合適的基準(zhǔn)站位置，確保基準(zhǔn)站能夠接收到所有可見衛(wèi)星信號(hào)。在基準(zhǔn)站上安置接收機(jī)，并進(jìn)行必要的設(shè)置和校準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位模式介紹及實(shí)施步驟啟動(dòng)基準(zhǔn)站接收機(jī)開始連續(xù)觀測，并通過無線電傳輸設(shè)備發(fā)送觀測數(shù)據(jù)。用戶接收機(jī)在接收到基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)后，開始采集自身GPS觀測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，得到用戶的三維坐標(biāo)和精度信息。動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位模式介紹及實(shí)施步驟0102030405組合導(dǎo)航技術(shù)原理：將GPS與其他傳感器（如慣性測量單元IMU）進(jìn)行組合，利用各自的優(yōu)勢來彌補(bǔ)彼此的不足，從而提高導(dǎo)航系統(tǒng)的整體性能和可靠性。在RTK中應(yīng)用利用IMU提供的高頻率、短時(shí)間內(nèi)的精確位置信息來輔助GPS信號(hào)失鎖或遮擋時(shí)的定位。利用GPS提供的長期穩(wěn)定、高精度的絕對位置信息來校正IMU的累積誤差。通過數(shù)據(jù)融合算法將GPS和IMU的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，得到更為精確和可靠的導(dǎo)航結(jié)果。組合導(dǎo)航技術(shù)在RTK中應(yīng)用探討05誤差來源分析與處理策略由于電離層中的自由電子對GNSS信號(hào)的影響，導(dǎo)致信號(hào)傳播路徑發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測距誤差。電離層誤差對流層中的大氣密度、壓強(qiáng)和溫度變化等因素會(huì)導(dǎo)致GNSS信號(hào)傳播速度發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生測距誤差。對流層誤差大氣層誤差是RTK定位中的主要誤差來源之一，會(huì)嚴(yán)重影響定位精度和穩(wěn)定性。大氣層誤差的影響大氣層誤差來源及影響分析

多路徑效應(yīng)誤差來源及影響分析多路徑效應(yīng)的產(chǎn)生由于接收機(jī)周圍環(huán)境的反射和散射作用，使得GNSS信號(hào)在傳播過程中產(chǎn)生多條路徑，導(dǎo)致接收機(jī)接收到多個(gè)信號(hào)疊加后的結(jié)果。多路徑效應(yīng)的影響多路徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致測距誤差增大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致定位失敗。抑制多路徑效應(yīng)的方法包括選擇合適的接收機(jī)位置、采用抗多路徑效應(yīng)的天線和信號(hào)處理算法等。03接收機(jī)噪聲和其他誤差的影響這些誤差雖然相對較小，但在高精度定位中仍需考慮其影響。01接收機(jī)噪聲由于接收機(jī)內(nèi)部電子元件的熱噪聲、量化噪聲等引起的測距誤差。02其他誤差來源包括地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)、天線相位中心偏差等因素引起的測距誤差。接收機(jī)噪聲和其他誤差來源探討123采用雙頻接收機(jī)和電離層模型進(jìn)行修正，或者利用差分技術(shù)消除大氣層誤差。對大氣層誤差的處理選擇合適的接收機(jī)位置，采用抗多路徑效應(yīng)的天線和信號(hào)處理算法，或者利用多路徑抑制技術(shù)進(jìn)行修正。對多路徑效應(yīng)的處理優(yōu)化接收機(jī)設(shè)計(jì)，提高信噪比；采用精確的地球自轉(zhuǎn)模型和相對論效應(yīng)修正方法；對天線相位中心偏差進(jìn)行校準(zhǔn)等。對接收機(jī)噪聲和其他誤差的處理針對不同誤差類型采取處理策略06RTK技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用案例分析工程測量在建筑工程、道路工程等領(lǐng)域，RTK技術(shù)可用于放樣、測量等作業(yè)，提高工程測量的精度和效率。地形圖測繪RTK技術(shù)可用于快速、高精度地獲取地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而生成地形圖。相比傳統(tǒng)測量方法，RTK技術(shù)具有更高的效率和精度。礦山測量RTK技術(shù)可用于礦山的地面和井下測量，為礦山的開采和安全生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。測繪領(lǐng)域：地形圖測繪、工程測量等利用無人機(jī)搭載RTK設(shè)備，可進(jìn)行高效、高精度的航空攝影測量，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)。無人機(jī)航測在低空攝影領(lǐng)域，RTK技術(shù)可用于獲取高精度的地理位置信息，為城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等提供數(shù)據(jù)支持。低空攝影航空攝影測量領(lǐng)域：無人機(jī)航測、低空攝影等利用RTK技術(shù)進(jìn)行水深測量，可獲取高精度的水深數(shù)據(jù)，為海洋資源開發(fā)、航道建設(shè)等提供數(shù)據(jù)支持。RTK技術(shù)結(jié)合多波束測深系統(tǒng)，可進(jìn)行海底地形的高精度測繪，為海洋地質(zhì)研究、海底資源勘探等提供數(shù)據(jù)支持。海洋調(diào)查領(lǐng)域：水深測量、海底地形測繪等海底地形測繪水深測量在智能交通領(lǐng)域，RTK技術(shù)可用于車輛導(dǎo)航、智能駕駛等方面，提高交通的智能化水平。智能交通利用RTK技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田的精準(zhǔn)定位和管理，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥、精準(zhǔn)灌溉等作業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域的研究中，RTK技術(shù)也發(fā)揮著重要作用，為科學(xué)家們提供了高精度、高效率的數(shù)據(jù)采集手段?？茖W(xué)研究其他領(lǐng)域：智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等07總結(jié)與展望在城市峽谷、茂密林區(qū)等復(fù)雜環(huán)境下，GNSS信號(hào)易受到遮擋和多路徑效應(yīng)影響，導(dǎo)致RTK定位精度和穩(wěn)定性下降。信號(hào)遮擋與多路徑效應(yīng)大氣層中的對流層和電離層對GNSS信號(hào)傳播產(chǎn)生影響，造成定位誤差，需要采取相應(yīng)措施進(jìn)行校正。大氣誤差隨著測量精度的不斷提高，對RTK技術(shù)的要求也越來越高，需要解決更高精度的定位、定向和形變監(jiān)測等問題。高精度應(yīng)用需求當(dāng)前RTK技術(shù)存在問題和挑戰(zhàn)多系統(tǒng)融合01隨著GLONASS、Galileo、BDS等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的不斷完善，多系統(tǒng)融合將成為RTK技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，提高定位精度和可靠性。智能化和自動(dòng)化02借助人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)RTK作業(yè)的智能化和自動(dòng)化，提高作業(yè)效率和精度。云服務(wù)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用03利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，構(gòu)建RTK云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、處理和應(yīng)用，促進(jìn)RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。未來發(fā)展趨勢和前景預(yù)測選擇合適型號(hào)的接收機(jī)和天線優(yōu)化測站布局和觀測時(shí)段采用先進(jìn)的解算算法和軟