RTK

RTK（Real - time kinematic，實時動態）載波相位差分技術，是實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法，將基準站採集的載波相位發給用戶接收機，進行求差解算坐標。這是一種新的常用的衛星定位測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分方法，是GPS套用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新的測量原理和方法，極大地提高了作業效率。

基本介紹

• 中文名：載波相位差分技術
• 外文名：Real - time kinematic
• 簡寫：RTK
• 屬於：常用的GPS測量方法

RTK簡介

RTK工作原理

基準站建在已知或未知點上；基準站接收到的衛星信號通過無線通信網實時發給用戶；用戶接收機將接收到的衛星信號和收到基準站信號實時聯合解算，求得基準站和流動站間坐標增量（基線向量）。站間距30公里,平面精度1-2厘米

綜述

高精度的GPS測量必須採用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基於載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，並達到厘米級精度。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據連結收來自基準站的數據，還要採集GPS觀測數據，並在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不足一秒鐘。流動站可處於靜止狀態，也可處於運動狀態；可在固定點上先進行初始化後再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，並在動態環境下完成整周模糊度的搜尋求解。在整周未知數解固定後，即可進行每個曆元的實時處理，只要能保持四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結果。

RTKLIB是日本東京海洋大學（Tokyo University of Marine Science and Technology）開發的一個開放源程式包，供標準與精確GNSS全球導航衛星系統套用。RTKLIB包括一個可移植的程式庫和幾個應用程式（AP）庫。

RTKLIB的特點：

（1）支持標準的和精確的定位算法：

GPS，GLONASS，QZSS準天頂衛星系統,北斗和SBAS

（2）支持多種定位模式與GNSS實時和後處理：

單點，DGPS / DGNSS，動態的，靜態的，移動基線，定點，PPP運動，PPP靜態和PPP定點

（3）支持多種標準格式和協定GNSS：

RINEX 2.10，2.11，2.12 OBS /NAV/ GNAV / HNAV，RINEX 3.00 OBS / NAV，RINEX 3.00CLK，RTCM V.2.3，V.3.1 RTCM 1.0，NTRIP，RTCA/DO-229C，NMEA 0183，SP3-C，IONEX 1.0，ANTEX 1.3，NGS PCV和EMS 2.0.

NVS Technologies AG公司NV08C系列GNSS模組經測定支持RTKlib套用。

技術

隨著衛星定位技術的快速發展，人們對快速高精度位置信息的需求也日益強烈。而目前使用最為廣泛的高精度定位技術就是RTK(實時動態定位：Real-Time Kinematic)，RTK技術的關鍵在於使用了GPS的載波相位觀測量，並利用了參考站和移動站之間觀測誤差的空間相關性，通過差分的方式除去移動站觀測數據中的大部分誤差，從而實現高精度(分米甚至厘米級)的定位。

RTK技術在套用中遇到的最大問題就是參考站校正數據的有效作用距離。GPS誤差的空間相關性隨參考站和移動站距離的增加而逐漸失去線性，因此在較長距離下(單頻>10km，雙頻>30km)，經過差分處理後的用戶數據仍然含有很大的觀測誤差，從而導致定位精度的降低和無法解算載波相位的整周模糊。所以，為了保證得到滿意的定位精度，傳統的單機RTK的作業距離都非常有限。

為了克服傳統RTK技術的缺陷，在20世紀90年代中期，人們提出了網路RTK技術。在網路RTK技術中，線性衰減的單點GPS誤差模型被區域型的GPS網路誤差模型所取代，即用多個參考站組成的GPS網路來估計一個地區的GPS誤差模型，並為網路覆蓋地區的用戶提供校正數據。而用戶收到的也不是某個實際參考站的觀測數據，而是一個虛擬參考站的數據，和距離自己位置較近的某個參考格線的校正數據，因此網路RTK技術又被稱為虛擬參考站技術(Virtual Reference)

技術套用

關鍵技術

RTK技術的關鍵在於數據處理技術和數據傳輸技術，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數據（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數據傳輸給流動站接收機，數據量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現。

隨著科學技術的不斷發展，rtk技術已由傳統的1+1或1+2發展到了廣域差分系統WADGPS，有些城市建立起CORS系統，這就大大提高了RTK的測量範圍，當然在數據傳輸方面也有了長足的進展，電台傳輸發展到現在的GPRS和GSM網路傳輸，大大提高了數據的傳輸效率和範圍。在儀器方面，不僅精度高而且比傳統的RTK更簡潔、容易操作！

如何套用

1．各種控制測量傳統的大地測量、工程控制測量採用三角網、導線網方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業不知精度如何，採用常規的GPS靜態測量、快速靜態、偽動態方法，在外業測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完成後，回到內業處理後發現精度不合要求，還必須返測，而採用RTK來進行控制測量，能夠實時知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質量如何，這樣可以大大提高作業效率。如果把RTK用於公路控制測量、電力線路測量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強度、節省費用，而且大大提高工作效率，測一個控制點在幾分鐘甚至於幾秒鐘內就可完成。

RTK 在工程測量的套用

2．地形測圖 過去測地形圖時一般首先要在測區建立圖根控制點，然後在圖根控制點上架上全站儀或經緯儀配合小平板測圖，現在發展到外業用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟體來進行測圖，甚至於發展到最近的外業電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地貌等碎部點，這些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業去返測，採用RTK時，僅需一人背著儀器在要測的地貌碎部點呆上一二秒種，並同時輸入特徵編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區域測完後回到室內，由專業的軟體接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，採用RTK配合電子手簿可以測設各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設，公路管線地形圖的測設，配合測深儀可以用於測水庫地形圖，航 海海洋測圖等等。

3．施工放樣是測量一個套用分支，它要求通過一定方法採用一定儀器把人為設計好的點位在實地給標定出來，過去採用常規的放樣方法很多，如經緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產套用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會藉助於很多方法才能放樣，如果採用RTK技術放樣時，僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中，背著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便，由於GPS是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。

注意事項

該方法要求接收機在觀察過程中，保持對所測衛星的連續跟蹤。一旦發生失鎖，便需重新進行初始化的工作。

成功案例

（RTK助力皖電東送工程）

“皖電東送”淮南至上海特高壓輸變電工程淮河大跨越主體工程完工.運用了國際最頂級特高壓輸電技術的皖電東送工程，今天在近200米高空，成功完成了淮河大跨越施工，再次實現了我國電網建設的突破。

特高壓是指交流1000千伏及以上和直流正負800千伏及以上的電壓等級。和一般輸電線路相比，特高壓具有輸送容量大，輸送距離遠，電量損耗低等優點。但同時，它的技術難度和對設備的要求都是很高的，上世紀60-90年代，前蘇聯、美國、日本、義大利等國開展了特高壓交流輸電前期研究，都沒能形成成熟的技術和裝備。而在我國不但在特高壓理論創新、技術攻關、工程實踐等方面取得了全面突破，並且已經成為世界上首個，也是唯一一個成功掌握，並且實際運用了這項尖端技術的國家。

套用高精度GPS採集測量技術，可以憑藉精確的GPS定位功能、厘米級採集精度、實時數據互動、高穩定的性能等特性在電力勘察設計、施工、放樣等方面發揮作用，為設計、施工及決策人員提供精確的數據來源，為電力系統信息化的建設和管理提供可靠的依據。

目前我國已經建成並商業化運行3條特高壓輸電線路，包括“皖電東送”工程，正在建設的還有三條特高壓線路，按照規劃，我國將在特高壓骨幹網的基礎上建成覆蓋全國的智慧型電網，進一步緩解能源分布與使用不協調的矛盾。

推廣方向

北斗套用

RTK接收機進入基於北斗衛星導航系統的多星套用時代，成為國際首款，國內首創，擁有完全自主智慧財產權的多系統多頻率的RTK接收機。基於北斗衛星導航系統的多星測量型接收機，採用獨有的kRTK核心技術和高可靠的載波跟蹤算法適應各種環境變換，為用戶提供高質量定位結果。

BDS(北斗)B1、B2

GPS L1-C/A, L1/L2-P(Y), L2-C, L1和L2載波相位

SBAS, L1-C/A, L5， 支持WAAS、EGNOS、MSAS

預留GLONASS通道；預留Galileo定位系統通道，支持

雙星系統

雙星系統（GPS+GLONASS雙系統導航定位）是GPS RTK發展的熱點，它可接收14-20顆衛星左右，是常規RTK所無法比擬的，該技術使GPS設備具備最短時間達到厘米級精度的能力與最強的抗干擾遮擋能力。

單頻雙星系統（GPS+GLONASS，或GPS+BDS），RTK或PPP可以得到1CM的定位精度。

VRS

VRS（Virtual Reference Station虛擬參考站）正在改善著RTK定位的質量和距離，增強RTK的可靠性，並減少OTF初始化的時間。VRS技術，可以在50Km左右時使RTK定位平面位置精度為1—2cm，並無需設立自己的基準站。其套用領域將逐漸涵蓋陸地測量、地籍測量、航空攝影測量、GIS、設備控制、電子和煤氣管道、變形監測、精準農業、水上測量、環境套用等諸多領域。

GPS

GPS為代表的衛星導航套用產業已成為當今國際公認的八大無線產業之一，也是全球發展最快的三大信息產業（蜂窩網Mobile cellular/PCS、 網際網路Internet/Intranet/Extranet和全球定位系統GPS）之一。GPS與計算機、通信、GIS、RS等技術的集成與融合必將使GPS技術的套用領域得到更大範圍的拓廣。

RTK(Real-Time Kernel)

實時核心，RTOS(Real-Time Operation Syetem的核心部分)，以中斷的方式實現任務實時調度。

常用於嵌入式系統。