网络RTK长时间无法得到固定解原因分析     DATE: 2020-03-11 10:42

1 引言
网络RTK是在CORS网络系统的基础上形成的一种移动定位测量技术,又被称为虚拟参考站技术(Virtual Reference)。它克服了传统RTK技术的缺陷,与传统RTK比较有极大的优势。
网络RTK作为一种较为新兴的测量方式,在应用时常常会遇到各种各样的问题:反映在终端接收机上往往是得不到固定解,使测量工作无法进行。本文就这个问题展开论述,分析网络RTK得不到固定解可能产生的各种原因,以提高在网络RTK使用过程中处理常见问题能力,使其服务于生产。

2 网络RTK工作原理

2.1 C0RS的构成
CORS主要由以下几个子系统构成:固定参考站、控制中心、数据通讯和用户部分。如图1所示:

网络RTK
单基站网络RTK系统
 
固定参考站是固定的GPS接收系统,它分布在整个网络中。一个CORS网络可包括3个以上参考站,站与站之间的距离可达70km。固定参考站与控制中心之间有通讯线相连,数据可实时地传送到控制中心。控制中心是整个系统的核心,既是通讯控制中心,也是数据处理中心。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既是数据处理软件,也是系统管理软件。CORS的数据通讯包括固定参考站到控制中心的通讯以及控制中心到用户的通讯。前者是通过通讯线(光缆,ISDN,电话线等)实现两者的通讯,后者的通讯是通过无线网络(GSM、CDMA、GPRS等)来完成的。用户部分就是用户的GPS接收机、无线通讯的调制解调器以及相关的设备。

2.2 网络RTK定位原理
RTK技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量,并利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差,从而实现高精度(分米甚至厘米级)的定位。在网络RTK技术中,线性衰减的单点GPS误差模型被区域型的GPS网络误差模型所取代,即用多个参考站组成的GPS网络来估计一个地区的GPS误差模型,并为网络覆盖地区的用户提供校正数据。而用户收到的也不是某个实际参考站的观测数据,而是一个虚拟参考站的数据和距离自己位置较近的某个参考网格的校正数据。因此网络RTK技术又被称为虚拟参考站技术(Virtual Reference),是CORS系统动态定位测量的应用。
网络RTK正常工作必须满足固定参考站和移动站接收机同时接收到5颗以上GPS卫星信号。接收机同时接收到控制中心发出的校正数据信号,从而解求出测站点位置坐标。

3 网络RTK长时间无法得到固定解原因分析
从图1可以看出,CORS系统的运行受固定参考站的状态、通信网络的状态、控制中心以及用户接收机的影响。而作为CORS终端接收机长时间无法得到固定解时,我们从以下几点来分析原因,寻求解决问题的方法

3.l 固定参考站的影响
C0RS固定参考站的选取一般都充分考虑了卫星接收仰角和周围有无多路径效应等因素的影响,卫星的信号接收都比较优良。CORS采用的是多基站的整体解算,因而个别站点的变化对网络RTK作业的影响较小,可能会短暂性地对初始化时间有所影响,但不会造成网络RTK长时间无法得到固定解的现象。虽然网络RTK受站点距离及流动站至CORS站点距离的影响很小,但必须在其网络有效覆盖范围内。CORS参考站之间有效距离可以到70km,其作业范围可扩展到距离参考站网17km处。所以当出现网络RTK长时间无法初始化得到固定解时,分析一下作业区域是否在参考站网有效覆盖范围内。

3.2 通信系统的影响
从固定参考站到控制中心的通信是由固定专线连接的,一般不会出现问题,即使个别站点出现无法传输也对网络RTK作业的影响较小,一般这种情况控制中心会及时发现并进行相应处理的,不会影响到用户接收机网络RTK长时间无法得到固定解。从控制中心到用户接收机使用的是电信部门GSM/GPRS/CDMA等无线传输的,那么在手机没有信号或信号不稳定的区域,用户接收机肯定是长时间无法得到固定解,所以当网络RTK长时间无法得到固定解时,我们必须检查作业地区的通信网络是否有覆盖、是否稳定、网络延迟是否严重。

3.3 控制中心的影响
控制中心一般有专业人员值班,24小时不问断向用户提供数据,一般出现问题的几率很小。我们在作业过程中出现网络RTK长时间无法得到固定解,在自己通过排除其它可能因素仍然无法得到固定解时,可以拨打控制中心电话寻求帮助。

3.4 用户设备检查
除了常规检查外,我们着重检查固件版本是否过低、设置是否正确、用户名和密码输入是否正确、通信费用是否用完等。GPS接收机都存在固件和软件的更新和升级问题,随着GNSS和CORS系统的不断发展与完善,终端设备必然需要相应的更新和升级。如果不能及时更新和升级,往往会导致用户无法正常作业。某些仪器可以根据作业的实际环境进行设置的修改来改善作业效果,但不是所有的仪器都可以通过改变设置来改善作业的效果。建议设置操作在仪器厂商技术人员的指导下进行。用户无法正常登陆服务器,还要检查CORS中心授权的用户名和密码输入是否正确,大小写是否一致 如设备需要手工输人域(节点 源列表)。需要检查输入是否与C0RS中心授权源列表(节点、域、mount point)一致。另外还有可能用户名和密码被借用或盗用,这个可以和控制中心联系帮助分析解决。

3.5 测站点位置的影响
网络 RTK作业过程中要求接收机可视空间至少保持5颗共视卫星。目前,大多数CORS系统支持GPS、GLONASS和BGS三种导航系统,网络RTK进行双星作业需要与系统至少保持共视3颗GPS和2颗GLONASS卫星。由于GPS和GLONASS两种导航系统在空间各均匀分布有24颗卫星,所以有效卫星数是极容易满足的。只有在室内、屋檐下、树林、高大建筑物等有遮挡的环境下时,才会出现有效卫星数不足导致网络R]1K无法得到固定解的现象。一般来说,测站点在大于1O。高度角的情况下仍然得不到固定解时,那么我们还要分析测站周围有无干扰、有无多路径现象,如周边有无较大的电磁场干扰源、大面积水域等。这种情况网络RTK可能会偶尔出现“伪固定”的现象,即出现三维特别是高程方向上较大的偏差,此种情况下务必要多测几次来进行成果检核,要坚持“首次固定不记录,二次固定再记录”。避免流动站接收机首次锁定卫星获得初始化后,获得错误的整周模糊度,影响测量结果。

4 网络RTK长时间无法得到固定解应对措施
一般情况下,在应用网络RTK定位长时间不能获得固定解时,最简单的办法是断开通讯链接,重启GPS接收机,再次尝试进行初始化操作。重试次数超过3次仍不能获得固定解时应取消本次测量,对现场观测环境和通讯链接以及仪器设备进行分析,逐个排除上述原因,若问题仍然得不到解决,可将现场情况向CORS运营中心通报寻求帮助。由于无线通讯网络问题导致网络RTK长时间无法初始化得到固定解,而所测点位又无法更改时,我们可以采取补救措施。作业人员可在测点记录1 S采样率不少于5 min的原始观测数据,用进行静态或动态后处理的方法来进行补救,使生产得以继续进行。

5 结束语
网络RTK应用前景很广,它在使用过程中出现长时间无法得到固定解的原因较多,我们在生产时遇到此类问题不可急躁,应逐一分析排查产生的原因,寻求解决问题的办法。