详解RTK,RTD,SBAS,WAAS,PPP,PPK,广域差分等技术之间的关系与区别

小编年前写了一篇关于RTK技术的文章,有粉丝留言问小编RTK,RTD,SBAS,WAAS,PPP,PPK,广域差分等技术的区别与联系。今天小编就为大家讲解一下这几种技术之前的区别与联系。

先不论这几种技术的之间的所属关系,小编就按照这个顺序一一来讲解。

首先,了解一下这几种技术的含义或概念。RTK小编已经说过的,没有看过的可以点击链接传送过去阅读:《什么是RTK?》

01 RTD

RTD:英文全称Real Time Differential,中文意思是实时动态码相位差分技术。工作方法是基准站将伪距(或者坐标)修正值(差分值)发给用户接收机,用户接收机根据差分值与本身的观测值算出精确位置的方法。

在之前使用RTK测量时,连接CORS时候会先出现红色的 RTD,然后才是 RTK固定。其实RTD与RTK在某些原理上是相同的,所以小编在这里放在一起讲。

首先从相同层面的地方来讲,RTD(Real Time Differential)与RTK(Real Time Kinematic)都是属于差分GPS也就是DGPS,并且都是实时、动态、相对定位的。

然后不同的地方,RTD计算的是伪距,根据基准站已知坐标和各卫星的坐标,求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较,得出伪距改正数,将其传输至用户接收机,属于码(C/A码、P码)差分技术。

而RTK计算的是两个测站载波相位观测值,即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标。属于载波(L1、L2、L5)相位差分技术。

在实时动态测量中,最先在码相位测量上引入差分技术,所以把实时动态码相位差分测量称作常规差分GPS测量技术。也就是一般的DGPS/差分定位。

因为RTD使用的是伪距测量,所以精度较低只有亚米级,通常用户汽车导航等非高精度定位领域。

02 SBAS

SBAS:英文全称Satellite-Based Augmentation System,中文意思是广域差分增强系统,如果不知道这是什么意思,那么说星基增强系统相信大家都知道。广域差分增强系统也就是星基增强系统。

SBAS属于GNSS增强的一种,以一种基于卫星的增强的系统,相对而言,还有基于地面的增强系统GBAS和基于飞机的增强系统ABAS。如果想要详细了解,可以参考小编之前的文章:涨知识,了解一下星基增强系统与地基增强系统》。小编在这里就简单的讲一下SBAS。

SBAS系统是为了实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进而诞生的一个增强系统,主要由四部分组成:地面参考基站,主控站,上传站和地球同步卫星等。我们来看一下工作原理:

由大量分布极广的差分站(位置已知)对导航卫星进行监测,获得原始定位数据(伪距、载波相位观测值等)并送至中央处理设施(主控站),后者通过计算得到各卫星的各种定位修正信息,通过上行注入站发给GEO卫星,最后将修正信息播发给广大用户,从而达到提高定位精度的目的

目前全球各国都建立了完善的SBAS系统,包括美国的WAAS、欧洲的EGNOS、日本的MSAS与、印度的GAGAN。

不过SBAS主要应用于航空和航海,我们平时测量时很少会用到星基增强系统,主要要用到的是地基增强系统。关于星基系统与地基系统可以参考小编之前的文章。

03 WAAS

正如小编前面所说,WAAS是属于SBAS的一种广域增强系统,WAAS全称Wide Area Augmentation System,译为广域增强系统,是由美国运输部(DOT)和联邦航空管理局(FAA)联合开发的一个系统,主要应用在航空领域,如飞机的GPS导航等。

WAAS的出现是为了解决GPS无法为飞机提供非常精确的高度信息和航向指导,距离跑道的距离以及沿着进近的所有点的高程信息。在此之前美国空管部分主要用的是ILS(仪表着落系统)和MLS(微波着落系统),前者实施困难又麻烦,后者的开发过程中,GPS接收器又开始出现。

WAAS由三个主要部分组成:地面部分,空间部分和用户部分。地面部分参考站接受和监测GPS信号,并进行校正改正,然后发送到空间段中的卫星以重新广播到用户段。

WAAS地面参考站

WAAS的出现提高了飞机导航的定位精度,同时也降低了机场导航设施建设的成本以及安装在飞机上的单个接收器的成本。

04 PPP

PPP全称Precise Point Positioning,译为精密单点定位,属于单点定位也叫绝对定位,精密单点定位是指利用载波相位观测值以及由IGS等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差来进行高精度单点定位的方法。

也可参考小编之前的文章《了解PPP与基于地基增强系统的增强PPP技术》.

PPP技术要晚于RTK技术出现,PPP是GNSS定位技术中继RTK/网络RTK技术后出现的又一次技术革命,它的出现改变了以往只能使用差分定位模式才能实现高精度定位的局面,为全球高精度GNSS定位提供了一种有效的新方法。

PPP目前根据一天的观测值所求得的点位的平面位置精度可达1~3cm,高程精度可达2~4cm。

05 PPK

PPK全称Post Processed Kinematic,是一种与RTK相对应的定位技术,这是一种利用载波相位观测值进行事后处理的动态相对定位技术,而RTK是实时的。

因为是进行事后处理,所以用户无需配备数据通信链(可以节省流量费用了),观测更方便、自由,适合于无需实时获取定位结果的应用领域。

06 广域差分

广域差分GPS也就是WADGPS,属于差分GPS的一种,差分GPS按照同样模型与原理的分类方法还有单基准站差分GPS和多个基准站的局部区域的差分GPS。

为什么会出现广域差分GPS呢?顾名思义,当差分GPS需要覆盖很大的区域时(如需覆盖我国大陆和邻近海域时),采用单基站和多个基站的局部区域差分GPS会遇到一些困难,需要建立大量的基准站来组网,耗时耗钱。其次,有些地方无法建立基准站和信号发射站,会产生大片空白区域。

所以这个时候,广域差分GPS技术就出来了,在一个相当大的区域中,较为均匀地布设少量的基准站组成一个稀疏的差分GPS网,各基准站独立进行观测并将观测值传送给数据处理中心,由数据处理中心进行统一处理,以便将各种误差分离开来。

然后将卫星星历改正数、卫星钟钟差改正数以及大气延迟模型等播发给用户,这种差分系统统称为广域差分系统。

像全球差分GPS(World-wide DGPS)就是属于广域差分GPS的一种特例。上面小编所说的WAAS技术就是广域差分GPS技术,并进一步完善和补充了广域差分GPS技术。

07 总结

关于上述几种技术之间的关系与区别,小编在这里总结一下RTK、RTD、PPK、SBAS、WAAS属于差分GPS技术。PPP属于单点定位(绝对定位非差分)。

RTK与RTD的区别,一个是载波相位差分、一个是码差分,并且RTK的定位精度要高一些。

RTK与PPK的区别,一个是实时提供数据信息,一个是事后处理。

WAAS是SBAS系统一个具体的实例,包含在SBAS系统内。

这些技术名称的总结,由于分类时所依据的标准的不同和理解上的差异,目前在不同的参考资料上所使用的名称比较混乱,可能会出现同名同义或异名异义的情况,要注意区别。

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