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虚拟参考站(VRS)技术介绍

时间:2012-11-09浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

VRS(virtual reference station)的意思是虚拟参考站,它所代表的是GPS的网络RTK技术。它的出现使一个地区的所有测绘工作成为一个有机的整体,结束以前GPS作业单打独斗的局面。同时,它大大扩展RTK的作业范围,使GPS的应用更广泛,精度和可靠性将进一步提高,使从前许多GPS无法完成的任务成为可能,最重要的是,建立GPS网络成本反而会极大的降低。Trimble公司掌握了这项技术, 2000年,正式推出了自己的VRS技术。

RTK(real-time-kinematic)技术是GPS实时载波相位差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在1-2秒的时间里得到高精度位置信息的技术。自90年代初这项技术一经问世,极大的拓展了GPS的使用空间,使GPS只能做控制测量的局面中摆脱出来,而开始广泛运用于工程测量。直到今天,如果没有VRS的出现,RTK技术仍代表着高精度GPS的最高水平。 但RTK技术有着一定局限性,使得其在应用中受到限制,主要表现为:

1、用户需要架设本地的参考站;

2、误差随距离增长;

3、误差增长使流动站和参考站距离受到限制(<15KM);

4、可靠性和可行性随距离降低

VRS的出现,得益于现在高科技的发展。实际上,VRS系统已不仅仅GPS的产品,而是集internet技术,无线通讯技术,计算机网络管理和GPS定位技术一身的系统。VRS系统包括3个部分:控制中心,固定站和用户部分。

1、控制中心(Control center)

整个系统的核心。它即是通讯控制中心,也是数据处理中心。它通过通讯线(光缆,ISDN,电话线)与所有的固定参考站通讯;通过无线网络(GSM,CDMA,GPRS)与移动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运行,所以控制中心的软件GPS—NET即是数据处理软件,也是系统管理软件。

2、固定站

固定参考站是固定的GPS接收系统,分布在整个网络中,一个VRS网络可包括无数个站,但最少要3个站,站与站之间的距离可达70公里,(传统高精度GPS网络,站间距离不过10-20公里)。固定站与控制中心之间有通讯线相连,数据实时的传送到控制中心。

3、用户部分

用户部分就是用户的接收机,加上无线通讯的调制解调器。根据自己的不同需求,放置在不同的载体上,如:汽车,飞机,农业机器,挖掘机等等,当然测量用户也可以把它背在肩上。接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心,并接收中心的差分信号,生成厘米级的位置信息。

与常规RTK不同,VRS网络中,各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息,而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时,移动用户在工作前,先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标,控制中心收到这个位置信息后,根据用户位置,由计算机自动选择最佳的一组固定基准站,根据这些站发来的信息,整体的改正GPS的轨道误差,电离层,对流层和大气折射引起的误差,将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边,生成一个虚拟的参考基站,从而解决了RTK作业距离上的限制问题,并保证了用户的精度。VRS系统实际上是一种多基站技术。它在处理上利用了多个参考站的联合数据,目前,只有Trimble公司拥有这项多基站算法。

VRS网络可以有多个站,但最少需要3个。简单的计算一下:按边长70公里计算,一个三角形可覆盖面积为2200多平方公里。再举个简单的例子,北京市区面积900多平方公里,那么一个三角形(3个站)就可以控制整个北京市区。北京全市面积1.68万平方公里,10个站就可以完全控制北京全市。很简单的数学问题,但我们得出的结论是惊人的,与传统的GPS网络相比,VRS节约成本近70%。实际上,VRS系统可提供两种不同精度的差分信号,分别为厘米级和亚米级。我们所论述的是1-2个厘米的高精度,而若是用低精度,这个距离(70KM)可以拓展到几百公里。

VRS的主要优势表现在:费用将大幅度降低,70公里的边长使建GPS网络费用大大降低,用户不再架设自己的基准站;相对传统RTK,提高了精度。1PPM的概念没有了,在VRS网络控制范围内,精度始终在1-2个厘米;可靠性也随之提高,采用了多个参考站的联合数据,大大提高可靠性;更广的应用范围,城市规划,市政建设,交通管理,机械控制,气象,环保,农业以及所有在室外进行的勘测工作。

VRS技术的出现,标志着高精度GPS的发展进入了一个新的阶段。这种网络RTK技术,集最新兴的计算机网络管理技术、INTERNET技术、无线通讯技术和TRIMBLE优秀的GPS定位技术于一身,应用了最先进的多基站RTK算法,是GPS技术的突破。它将使GPS的应用领域极大的扩展,业内人士认为,未来5至10年,GPS网络建设将高速发展,而这种GPS网络RTK技术,将代表着GPS发展的方向。

信息标题:虚拟参考站(VRS)技术介绍

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