实时动态测量技术

实时动态测量技术。原图链接

实时动态测量技术（英语：Real Time Kinematic，缩写RTK），又称实时运动，是实时动态载波相位差分技术的简称，一种通过基准站和流动站的同步观测，利用载波相位观测值实现快速高精度定位功能的差分测量技术。RTK是一种用于提高独立GNSS接收机精度的技术。传统的GNSS接收器（如智能手机中的接收器）只能以2-4米（7-13英尺）的精度确定位置。 现在RTK技术已得到增强，可提供2厘米以内的定位性能。 但是，由于对GNSS应用程序的依赖性越来越高，因此有必要通过增强信号健壮性来防止多重路径干扰，以及来自其他来源或卫星系统的干扰，来提高GNSS设备的可用性和可靠性。

目录

概述

定位是一种卫星导航技术，用于提高从基于卫星的定位系统（全球导航卫星系统，GNSS）（例如GPS，北斗，GLONASS，伽利略和NavIC）获得的位置数据的精度。除了信号的信息内容外，它还使用信号载波相位的测量，并依靠单个参考站或内插虚拟站来提供实时校正，从而提供高达厘米级的精度。特别是针对GPS，该系统通常称为载波相位增强或CPGPS。[2]它在土地测量，水文测量和无人机飞行中都有应用。

背景

卫星导航接收器与卫星之间的距离可以根据信号从卫星传播到接收器所花费的时间来计算。为了计算延迟，接收器必须将信号中包含的伪随机二进制序列与内部生成的伪随机二进制序列对齐。由于卫星信号到达接收器需要花费时间，因此卫星的序列相对于接收器的序列会延迟。通过越来越多地延迟接收器的序列，最终将两个序列对齐。

产生的距离测量的准确性基本上是接收机电子设备准确处理来自卫星的信号的能力以及其他误差源的能力的函数，这些误差源例如是非缓解的电离层和对流层延迟，多径，卫星时钟和星历误差等。

载波相位跟踪

RTK遵循相同的一般概念，但是使用卫星信号的载波作为其信号，而忽略了其中包含的信息。RTK使用固定基站和流动站以减少流动站的位置误差。基站将校正数据发送到流动站。

如前一部分所述，到卫星的距离实质上是通过将载波波长乘以卫星与流动站之间的整个周期数并加上相位差来计算的。确定周期数并非易事，因为信号的相位可能会偏移一个或多个周期。这导致的误差等于估算的周期数乘以波长的误差，对于L1信号，该误差为19 cm。解决这个所谓的整数歧义搜索问题会导致厘米精度。可以使用复杂的统计方法来减少错误，该方法可以比较C / A信号的测量结果，并且可以比较多个卫星之间的结果距离。

如果人们继续假设锁定的准确度为1％，则使用此技术可能带来的改进可能非常高。例如，在GPS的情况下，在L1信号中广播的粗采集（C / A）码在1.023 MHz处改变相位，但是L1载波本身为1575.42 MHz，在1000倍内改变相位更频繁。因此，L1载波相位测量中的±1％误差对应于基线估计中的±1.9 mm误差。

实际考虑

实际上，RTK系统使用单个基站接收器和多个移动单元。基站重新广播它观测到的载波的相位，移动单元将自己的相位测量值与从基站接收到的相位测量值进行比较。有几种从基站向移动站发送校正信号的方法。实现实时，低成本信号传输的最流行方法是使用无线电调制解调器，通常在UHF频段中。在大多数国家/地区中，某些频率是专门为RTK分配的。大多数土地测量设备均具有内置的UHF波段无线电调制解调器作为标准选件。 RTK可以提供距基站约20 km的精度增强。

尽管它们的绝对位置仅精确到与所计算的基站位置相同的精确度，但是这允许这些单元将它们的相对位置计算在毫米以内。这些系统的典型标称精度水平为1厘米±2百万分之一（ppm），垂直为2厘米±2ppm。这些参数限制了RTK技术在常规导航中的实用性，但该技术非常适合于测量等角色。在这种情况下，基站位于已知的勘测位置（通常是基准位置），然后移动单元可以通过相对于该点进行定位来生成高度准确的地图。RTK还发现可用于自动驾驶/自动驾驶系统，精密耕作，机器控制系统和类似角色。

所述RTK网络延长使用RTK与含的基准站的网络中的更大的面积。操作的可靠性和准确性取决于参考站网络的密度和功能。连续运行参考站（CORS）网络是RTK基站中广播校正，通常是通过因特网连接的网络。由于一个以上的站有助于确保正确的定位并防止单个基站的错误初始化，因此提高了CORS网络的准确性。

前景

随著研发的进一步发展，能够进行实时运动（RTK）样式处理的廉价多频，多星座GNSS芯片的进一步小型化，更低的功耗和扩展，正日益提高GNSS在大众市场应用中的采用率和吸引力。

RTK（实时运动学）主要受到其对双向通信的要求的限制，从而限制了网络可以支持的用户数量。 PPP（精确点定位）的收敛时间长，通常不符合大众市场用户的需求。 PPP-RTK的杂交消除了这两个问题，并且对于大众市场来说似乎很有希望。为了使高精度GNSS服务获得主流成功，它们不仅需要提供广泛而可靠的覆盖范围，而且还必须在利基社群的吸引力范围之外促进创新。这已经在某些领域发生了，设备制造商与校正数据服务提供商合作，使他们可以将服务成本捆绑到最终用户支付的设备成本中。