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RTK的误差特性及控制方法

时间:2012-09-12浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

RTK定位的误差,一般分为两类

  1. 同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素。
  2. 同距离有关的误差:包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。

对固定基准站而言,同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱,同距离有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大,所以RTK的有效作业半径是非常有限的(一般小于20几公里)。

同仪器和干扰有关的误差

1、天线相位中心变化

天线的机械中心和电子相位中心一般不重合。而且电子相位中心是变化的,它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化,可使点位坐标的误差一般达到3-5cm。

因此,若要提高RTK定位精度,必须进行天线检验校正,检验方法分为实验室内的绝对检验法和野外检验法。

2、多径误差

多径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差取决于天线周围的环境。多径误差一般为几厘米,高反射环境下可超过10cm。

多径误差可通过下列措施予以削弱:A、选择合适的站址①测站应远离大面积平静的水面。灌木丛、草和其他地面植被能较好地吸收微波信号的能量,是较为理想的设站地址。翻耕后的土地和其他粗糙不平的地面的反射能力也较差,也可以选站。②测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信号从天线抑径板上方进入天线,产生多路径效应。③测站应离开高层建筑物。观测时,汽车也不要停放得离测站附近。B、 ①在天线中设置抑径板。②接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。

3、信号干扰

信号干扰可能有多种原因,如无线电发射源、雷达装置、高压线等,干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。

为了削弱电磁波幅射副作用,必须在选点时远离这些干扰源,离无线电发射台应超过200米,离高压线应超过50米。在基地站削弱天线电噪声最有效的方法是连续监测所有可见卫星的周跳和信噪比。

4、气象因素

快速运动中的气象峰面,可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。

因此,在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。

同距离有关的误差

同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是,其残余部分也随着至基地站距离的增加而加大。

1、轨道误差

目前,轨道误差只有几米,其残余的相对误差影响约为1ppm,就短基线(<10km)而言,对结果的影响可忽略不计。但是,对20-30km的基线则可达到几厘米。

2、电离层误差

电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差,其延迟强度与电离层的电子密度密切相关,电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化,白天为夜间的5倍,冬季为夏季的5倍,太阳黑子活动最强时为最弱时的4倍。利用下列方法使电离层误差得到有效的消除和削弱:利用双频接收机将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响;利用两个以上观测站同步观测量求差(短基线);利用电离层模型加以改正。

实际上RTK技术一般都考虑了上述因素和办法。但在太阳黑子爆发期内,不但RTK测量无法进行,即使静态GPS测量也会受到严重影响,太阳黑子平静期,小于5ppm。

3、对流层误差

对流层是高度为40km以下的大气层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复制。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的上升而降低,GPS信号通过对流层时也使传播的路径发生弯曲,从而使距离测量产生偏差,这种现象叫做对流层折射。

对流层的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关,这也使得对流层折射比电离层折射更复杂。对流层折射的影响与信号的高度角有关,当在天顶方向(高度角为90°),其影响达2.3m;当在地面方向(高度角为10°),其影响可达20m。

RTK模式时移动站和基准站有效作用半径相距不太远(一般小于20km),由于信号通过对流层的路径相似,所以对同一卫星的同步观测值求差,可以明显地减弱对流层折射的影响。这一方法在精密测量相对定位中被广泛应用。

信息标题:RTK的误差特性及控制方法

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