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一、引言
随着科技的发展,海上勘探定位手段也发生了革命性的变化,卫星
定位基本取代传统光学仪器定位和无线电定位,定位的精度和速度也
有了数量级的提高。目前在海上勘探工程中较为常用的有二种:一是
利用无线电指向标/差分全球定位系统(RBN-DGPS)定位,二是利
用GPS实时动态相位差分(RTK)定位。
二、RBN-DGPS系统
RBN-DGPS即无线电指向标/差分全球定位系统(RadioBeacon
DGPS)是利用无线电指向标播发DGPS修正信息向用户提供高精
度服务的导航系统。RBN-DGPS基本的工作原理是建立在基准站和
用户站对GPS卫星的同步同轨迹的基础上,通常认为,若基准站和
用户站同步观测同一颗卫星,且基准站和用户站间隔在一定距离内
(一般不超过150km),则这两种站上的观测值相应于同一卫星的同
一轨道弧段,它们之间包含相同的误差。基准站实时计算卫星伪距差
值(GPS自身定位伪距值与已知伪距值的差量),借助于RBN的
信号调制发送功能,调制成载波差分数据改正信号,在有效范围内实
时、连续地发送。用户站在运动中接收差分数据改正信号,作为GPS
本机定位的数据修正量,实时修正GPS自身定位的偏差。交通部设
立了20个RBN-DGPS无线电指向标发射台,每个发射台的作用距
离约300km,覆盖我国整个沿海地区,一套完整的RBN-DGPS系统
主要由基准台、发射机、监控台和监控中心组成。基准台由两台高性
能的12通道GPS接收机和两个MSK调制器组成,接收机天线安放
在已知点上,通过接收到的卫星信号,计算出相对于每颗卫星的伪距
修正信息,并按规定的数据格式传至调制器,调制器再将接收机传来
的修正信息调制到无线电指向标载频上,以中波(283.5-325.0kHZ)
发布DGPS改正信息。用户应用信标GPS机进行接收RBN-DGPS
信号。
以中海达K7信标GPS机为例,它能自动搜索和选择邻近无线电信
标台,接收其GPS差分改正数RTCMSC-104Type9电文,进行伪
距差分定位。它能实时显示出所选坐标系上当前位置的大地坐标、航
速和航向、离设计路由的距离,从而引导施工船只定位。
RBN-DGPS系统精度稳定,数据链传输的质量和可靠性均达到
较高的水平,数据传输的误码率很低。目前定位精度在l~10m之间,
这与距发射台的远近相关,距离愈远,定位精度愈差。由于采用的是
伪距差分,精度很难进一步提高,而且三维坐标中高程误差是平面误
差的2倍,这在某些勘探定位工作中需要较高的高程精度时,难以满
足精度要求。
三、RTK定位技术
RTK即实时动态相位差分(Real-Timekinematic)。RTK定位
技术采用载波相位观测值,是一种直接应用L1和L2载波(波长分
别为19cm和24cm)相位的定位技术,它能够实时地提供测站点在
指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度(1cm+1ppm)。
在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息
一起传送给流动站。流动站通过数据链接收来自基准站的数据,同时
采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流
动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始
化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下
完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后,即可进行每个历
元的实时处理,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪
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