GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)際GNSS系統(tǒng)是個(gè)多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。本文是選自核心級(jí)電子期刊《電子科技》中的職稱論文范文：淺談GNSS差分定位及點(diǎn)位校正功能的實(shí)現(xiàn)。

　　摘 要：點(diǎn)校正就是采用一系列的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，定義GNSS接收機(jī)采集的WGS-84 數(shù)據(jù)與地方坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在經(jīng)過(guò)點(diǎn)校正模塊對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的糾正轉(zhuǎn)換后，能夠滿足實(shí)時(shí)采集所需坐標(biāo)系下空間數(shù)據(jù)的需求，為移動(dòng)終端其他擴(kuò)展功能提供了高精度的位置定位功能。

　　關(guān)鍵詞：GNSS差分定位,數(shù)據(jù)提取,可靠性分析,點(diǎn)校正

　　1. GNSS差分定位原理

　　差分GNSS定位技術(shù)就是將一臺(tái)GNSS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將這一改正數(shù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行衛(wèi)星觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。

　　為了消除各種誤差，通過(guò)使用差分GNSS來(lái)測(cè)量地面點(diǎn)的坐標(biāo)。差分GNSS是通過(guò)使用兩個(gè)或更多GNSS接收機(jī)來(lái)協(xié)同工作。在用戶接收機(jī)附近設(shè)置一個(gè)已知精度坐標(biāo)的差分基準(zhǔn)臺(tái)，用GNSS基準(zhǔn)接收機(jī)連續(xù)接收GNSS導(dǎo)航信號(hào)，將得到的位置或距離數(shù)據(jù)，與基準(zhǔn)站已知位置、距離數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定誤差，給出準(zhǔn)確修正值。然后通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將這些校正數(shù)據(jù)傳輸給它所覆蓋的區(qū)域用戶，使用戶選用這些數(shù)據(jù)修正用戶的定位解，從而改善其定位精度。

　　根據(jù)差分GNSS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GNSS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。這三類差分方式的工作原理相同，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行解算，以獲得精確的定位結(jié)果。區(qū)別是發(fā)送改正數(shù)的具體內(nèi)容不同，其差分定位精度也不同。

　　2. 差分?jǐn)?shù)據(jù)的形成與轉(zhuǎn)發(fā)

　　由于差分GNSS技術(shù)能夠方便獲取高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。其中偽距差分定位技術(shù)可使定位精度達(dá)到米級(jí)以至亞米級(jí)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)(RTK)的定位精度雖然能夠達(dá)到厘米級(jí), 但其精度受到距離的限制]。網(wǎng)絡(luò)RTK的發(fā)展彌補(bǔ)了常規(guī)RTK測(cè)量的不足,用戶可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi), 自由地使用RTK數(shù)據(jù)。

　　本文使用的Ashtech ProMark200型移動(dòng)GIS終端在不連接衛(wèi)星接收天線的情況下可以進(jìn)行偽距差分定位，連接衛(wèi)星天線后可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)載波相位差分定位。無(wú)論是偽距差分,常規(guī)RTK還是網(wǎng)絡(luò)RTK，在進(jìn)行位置解算的過(guò)程中均需要進(jìn)行差分改正數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

　　接收機(jī)主機(jī)返回接受命令后基準(zhǔn)站即被設(shè)置成功。GPS接收機(jī)此時(shí)將實(shí)時(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)編碼形成標(biāo)準(zhǔn)RTCM電文，不間斷的通過(guò)串行端口B向外進(jìn)行輸出，形成差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈。差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈的發(fā)送裝置一般為電臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及GPRS通訊模塊三種遠(yuǎn)程通訊方式。

　　3. 差分?jǐn)?shù)據(jù)接收及定位數(shù)據(jù)提取

　　市場(chǎng)上大部分提供的差分定位方式為偽距差分，部分產(chǎn)品支持載波相位差分定位方式。終端接收差分?jǐn)?shù)據(jù)的方式一般為GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在與GPS接收機(jī)組成GPS RTK時(shí)還可通過(guò)電臺(tái)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接收。目前，國(guó)內(nèi)許多城市建立了GPS連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)系統(tǒng),用戶可通過(guò)Internet訪問(wèn)其服務(wù)器獲得GPS差分修正(RTCM格式)。

　　GPS設(shè)備在接收到位置信息后，通過(guò)串口或藍(lán)牙通信將其數(shù)據(jù)傳遞給移動(dòng)GIS終端，主程序從緩沖區(qū)獲取原始數(shù)據(jù)后將GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，根據(jù)數(shù)據(jù)最后的校驗(yàn)碼驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否完整，然后從數(shù)據(jù)中截取原始數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，

　　4. GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)校正

　　在測(cè)量工作中，Ashtech GPS接收機(jī)直接測(cè)得的是WGS84坐標(biāo)系下的成果。雖然可以直接按照高斯投影的方式獲得平面坐標(biāo)，但這些坐標(biāo)是以WGS-84橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)。通常情況下需要RTD或RTK流動(dòng)站移動(dòng)GIS終端可以實(shí)時(shí)顯示國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這就涉及坐標(biāo)系之間成果轉(zhuǎn)換。在測(cè)量工作之前對(duì)差分測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)先定義轉(zhuǎn)換參數(shù)的操作就是點(diǎn)校正。

　　點(diǎn)校正就是采用一系列的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換定義GNSS接收機(jī)采集的WGS-84 數(shù)據(jù)與地方控制位置之間的關(guān)系。點(diǎn)校正功能允許進(jìn)行GNSS接收機(jī)和校正所用地方控制點(diǎn)的匹配。將WGS-84位置轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)涉及兩個(gè)方面的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換：

　　1) 基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換：即從WGS-84緯度、經(jīng)度和橢球高度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到相對(duì)于地方坐標(biāo)格網(wǎng)的緯度、經(jīng)度和橢球高度坐標(biāo)。

　　2) 地圖投影：從地方橢球緯度和經(jīng)度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地方格網(wǎng)的北向和東向坐標(biāo)到WGS-84高度的大地水準(zhǔn)面模型，得到海水面上的近似高程。

　　5 定位精度可靠性分析

　　系統(tǒng)定位模塊設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：經(jīng)過(guò)對(duì)GNSS接收機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)送和流動(dòng)站移動(dòng)GIS終端的數(shù)據(jù)接收和解算，并且系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)點(diǎn)校正之后，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)定位精度數(shù)據(jù)采集的功能。

　　由于通訊延遲，點(diǎn)校正精度等因素會(huì)影響系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的精度可靠性，選取分布較為均勻的10個(gè)點(diǎn)，通過(guò)靜態(tài)測(cè)量得到各點(diǎn)精確的BJ54坐標(biāo)后用本系統(tǒng)采集各點(diǎn)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比

　　將接收機(jī)連接好之后通過(guò)通訊模塊對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行配置，在測(cè)站坐標(biāo)對(duì)話框內(nèi)以ddmm.ssss即度、分、秒形式輸入已知點(diǎn)位經(jīng)緯度坐標(biāo)。數(shù)據(jù)端口的配置各型號(hào)接收機(jī)各有不同。以Z-X為例，安裝實(shí)際連接情況數(shù)據(jù)端口選擇C端口，電臺(tái)端口選擇D端口，連接類型選擇電纜連接。點(diǎn)擊確定設(shè)置后，基準(zhǔn)站就可以不斷的通過(guò)電臺(tái)將數(shù)據(jù)發(fā)送給流動(dòng)站接收機(jī)了。流動(dòng)站設(shè)置時(shí)選擇相應(yīng)數(shù)據(jù)端口后點(diǎn)擊確定設(shè)置，然后返回程序主界面，點(diǎn)擊打開采集數(shù)據(jù)菜單，在定位類型顯示為“固定解”時(shí)說(shuō)明流動(dòng)站及基準(zhǔn)站均設(shè)置成功。

　　基準(zhǔn)站和流動(dòng)站分別設(shè)置成功，流動(dòng)站移動(dòng)GIS終端就會(huì)不斷的接收到基準(zhǔn)站發(fā)過(guò)來(lái)的差分?jǐn)?shù)據(jù)并進(jìn)行解算。在移動(dòng)GIS終端連接RTK接收機(jī)時(shí)，解算成果穩(wěn)定后會(huì)得到高精度的固定解，然后就可以進(jìn)行正常的坐標(biāo)采集工作了。首先在點(diǎn)校正功能模塊里進(jìn)行點(diǎn)位校正，本實(shí)驗(yàn)選取實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)相距較遠(yuǎn)的HQ01和CK03點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。將已知坐標(biāo)對(duì)分別輸入至84坐標(biāo)及地方坐標(biāo)的文本框中，點(diǎn)擊輸入，輸入后下方的顯示窗口能夠顯示輸入過(guò)的數(shù)據(jù)。然后點(diǎn)擊計(jì)算參數(shù)按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算dx，dy，k，m參數(shù)。點(diǎn)擊加載按鈕將參數(shù)加載至當(dāng)前工程文件。

　　加載后系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的平面坐標(biāo)并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)保存，分別到各個(gè)已知點(diǎn)采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在定位類型顯示為“固定解”時(shí)保存點(diǎn)位坐標(biāo)。

　　準(zhǔn)備工作完成之后，到實(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集時(shí)應(yīng)避免高層建筑物遮擋，保存數(shù)據(jù)時(shí)注意定位類型應(yīng)為“固定解”類型，“浮動(dòng)解”進(jìn)行保存時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示是否保存“浮動(dòng)解”數(shù)據(jù)。各已知點(diǎn)坐標(biāo)采集后將各點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，采集結(jié)果及坐標(biāo)比對(duì)情況如下表：

　　從上表可以看出，經(jīng)過(guò)點(diǎn)校正后，系統(tǒng)所測(cè)得坐標(biāo)與靜態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)得坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，北方向誤差(絕對(duì)值)最大為22mm，最小為3mm，平均值為12mm。東方向誤差(絕對(duì)值)最大為25mm，最小為4mm，平均值為12mm。

　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在經(jīng)過(guò)點(diǎn)校正模塊對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換后能夠滿足實(shí)時(shí)采集任意坐標(biāo)系下空間數(shù)據(jù)的需求，為移動(dòng)終端其他擴(kuò)展功能的實(shí)現(xiàn)提供了高精度位置定位的基礎(chǔ)

　　參 考 文 獻(xiàn)

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