2024年3月13日发(作者：东风小康c56)
巴开发设计
北斗网络
RTK
接收机校准方法
王卓念刘晓琴
（
广州广电计量检测股份有限公司
，
广东广州
510656
）
摘要
：
介绍了北斗网络
RTK
接收机的工作原理
，
提出北斗网络
RTK
接收机的校准方法
，
并对测量不确定
度进行分析
。
该方法可满足各类
RTK
仪器的校准需求
，
且测量参数更容易溯源
。
关键词
：
北斗导航
；
网络
RTK
；
校准
中图分类号
：
TH71
文献标识码
：
A
文章编号
：
1674-2605
（
2020
）
04-0008-04
DOI
：
10.3969/,1674-2605.2020.04.008
0
引言
北斗网络实时动态
（
real
-
time
kmematic,
RTK
）
精度传递要求
％
本文提出一种基于因瓦基线尺
T
基线场
T
接收
机的溯源链
，
通过流动站位移长度来判定
RTK
测量
接收机是一种采用载波相位差分技术并支持无线网
络传输修正信息的北斗卫星导航系统
（
BeiDou
navigation
satellite
system,
BDS
）
接收机
。
它相较其他
误差的校准方法
。
该校准方法应用范围更为广泛
，
可
满足各类
RTK
仪器的校准需求
，
且精度测量参数更
容易溯源
，
适合校准工作开展
。
卫星定位接收机能提供更高精度的定位
、
测距功能
，
因此在智能网联交通
、
国土测绘
、
矿山地灾
、
水利水
电
、
农林建筑等领域都有广泛应用
2
】
。
北斗网络
RTK
1
北斗网络
RIK
接收机工作原理
北斗网络
RTK
接收机包含多种工作模式，
其中
最为主要的网络
RTK
测量模式需要已组网的参考站
、
接收机在获取地理位置信息方面发挥了重要作用
，
所
提供的数据在相关行业均与工程质量安全密切关联
，
仪表用户对其测试质量非常重视
，
对其进行校准和量
值溯源的需求也十分迫切
。
数据处理中心
、
数据通信链路进行辅助工作
。用户使
用网络
RTK
测量模式过程如图
］
所示
。
多个参考站
建立在已知坐标点并按规定的采样率进行连续观测
；
数据处理中心对各参考站的同步观测数据进行处理
、
目前常规
RTK
接收机采用现行规程
“
JJG
（
测绘
）
2301
—
2013
”
进行校准
。
但网络
RTK
接收机无需用
生成差分信息并通过网络播发
；
该区域内的流动站接
户自己搭建参考站
，
无法按照规程中直接测量流动站
收卫星信号和差分信息
，
从而实现高精度实时动态定
位
。
U
）
参考站
到参考站的距离
4
］
来开展校准工作
。
“
BSISO
17123-8:2015
”
提供了一种在无法自行搭建参考站情
况下的
RTK
测试方法
。该方法得到许多生产厂家的
认可并作为内部功能测试方法之一
，
但该试验规范声
明因测试内容不够全面
，
不建议将其作为验收或性能
参考站_
”
厂,
”
”蔬动站
\"
评估的测试问
。
“
BD
420023
—
2019
”
提供了
RTK
接
收机静态模式以及网络
RTK
模式的测试方法
。
该方
数据处理中心
（
用户站丿
（
主控站
）
法作为性能检测方法合理可靠
，
若在校准工作中使用,
基线场上的固定点坐标或者坐标系下的基线分量作
为溯源的参考值
，由接收机进行标定
。
该方法的溯源
链为接收机
-
基线场
-
接收机
，
无法满足校准工作中
38
匚
）
参考站
图
1
网络
RTK
测量模式过程
2
校准条件
2.1
环境条件
校准工作应在待校准的网络
RIK
接收机标称工
作环境下进行
。
RTK
接收机在校准场地能够接收
5
颗
高度角大于
15
。
的单星座或多星座导航定位卫星
，
且
卫星分布情况良好
，
位置精度衰减因子
(PDOP)
值应
小于
6
。
现场无线网络性能良好,无强电磁信号干扰
，
环视高度角
15
。
以上无障碍物遮挡
。
2.2
标准装置
1)
秒表
：
测量范围
(0-3600)
s,
仪表显示分辨
力不大于
0.1
s
；
2)
基线场：
基线场至少包含
3
个固定点
，
各点
之间距离不等且高度可调
，固定点绝对地心坐标精度
优于
1
m,
基线长度精度优于
1
mm=
3
校准项目和方法
3.1
初始化时间
按照网络
RTK
接收机操作方式
，
设置其工作模
式并安置在基线场内的固定点
；
用秒表记录流动站观
测卫星数据完成初始整周未知数解算的过程
；
从开启
电源到首次获得固定解的时间
h,
关机后重复
n
次取
最大值为结果
：
7
=
max{r
1
,r
2
,/
3
,w>3
(1)
3.2
RTK
测量误差
设置网络
RTK
接收机为流动站
，
工作模式为
RTK
模式以及数据链参数
。
流动站至少在
2
个固定
点进行测量并获得固定解的坐标信息
，
在每个点至少
测量
5
次
，固定点位置如图
2
所示
。
选择安置流动站
的各固定点间距
a
小于
20
m,
参考站到流动站间距
b
根据实际情况设置
。
流动站在所测固定点均获得固定
解后计算流动站各点之间的距离
、
高程差测量值
。
流动站
参考站
流动站
位置
2
图
2
RTK
测量误差校准示意图
通过观测值计算各点坐标平均值:
⑵
石=扭骚
结合观测值和式⑵计算点残差:
―严
j
—
%j
r
yij=yj-yu
⑶
计算残差平方和:
&=
心
(4)
IX
=
i,j
式中
，
各点测量次数
A
1,2,
...,5
；
固定点个数尸
1,2
；
自由
?
Vx=
v
z
=
(z
-1
)
7
=
(5
-
1)x2,
因此各点标准
Sxf
Syf
Sz
^3
2020
年第
41
卷第
4
期自动化与信息工程
39
由式
(5)
可得水平标准差呦和垂直标准差耳:
计算流动站在各固定点之间的距离
Di
和高程差
AAi
：
D
i
=
J
(无
,2
-
j\'
+
(
儿
2
-
Z.1)
2
<
(7)
AA,.
=/2.
2
-/2
;1
计算
5
组水平距离测量值
D
与参考值
D
*
之差
eDt
之*
和高程差测量值加与参考值力
差跖:
S
Di
=
Dj
—
D
式中
，
基线场上的
Q
*
和方均
*
由因瓦基线尺标定得出
。
为保障校准结果可靠
，
阪和
師
需要满足以下条
件
：
|e
ni
|<
2.5x72x5^
(9)
s
hi
<2.5xy/2xs
h
若和師不满足式
(9)
中任意一项
，则建议该项
目重新进行校准
。
若阪
?
和跖均满足上述条件,则
RTK
测量水平精度
m
D
和垂直精度
m
h
可表示为
40
3.3
静态测量误差
设置各接收机工作模式为静态模式以及数据链
参数，
至少在
3
个固定点进行测量
，各接收机必须保
证同步观测时间满足技术指标要求
，在每个点至少测
量
5
次
，
固定点位置如图
3
所示。
选择安置接收机的
各固定点间距
D
小于
20
mo
接收机在所测固定点均
获得固定解后计算各点之间的距离
、
高程差测量值
。
误差计算以及判断可参考
3.2
。
图
3
静态测量误差校准示意图
4
RTK
测量不确定度分析
以华测导航
180
RTK
测量系统为例
，
依据
3.2
校
准方法对
RTK
测量误差进行校准
，
校准工作在如图
4
所示的基线场内开展
。
在上一级溯源过程中
，
各固
定点坐标由接收机标定得出
，
固定点之间的水平距离
和高程差由因瓦基线尺标定得出
。校准过程无线网络
性能良好且卫星分布情况正常
。
图
4
北斗网络
RTK
接收机校准场地布点图
王卓念刘晓琴
：
北斗网络
RTK
接收机校准方法
在
2
个固定点分别进行
5
次测试，
按式
(2)~
式
(8)
计算水平距离
、
高程差
，
并判断测量误差是否均满足
式
(9)
。
观测数据由式
(6)
可得水平标准差
s
砂
=1.665
mm
和垂直标准差耳
=3.273
mm
。
将其他主要不确定度来
5
结语
本文根据北斗网络
RTK
接收机的工作原理
，
提
出了初始化时间
、
RTK
测量误差、静态测量误差的校
准方法
。本校准方法已通过大量的实地测试验证其可
源汇总后如表
1
所示
。
行性和适用性
，
可作为北斗网络
RTK
接收机校准的
参考依据
，
其他具有类似功能的设备也可以参照该方
评定方法
Ms/nmi
表
1
测量不确定分量
评定方法
不确定度来源
法对设备测量性能进行校准
。
参考文献
符号
分布
MA/nrni
基线引入的不确定度
?1
正态
均匀
正态
—
—
0.050
0.029
[1]
钱志鸿
，
田春生,郭银景
，
等.智能网联交通系统的关键技术与
发展
[J].
电子与信息学报
,2020,
42(1):2-19.
被校仪器显示分辨力
水平测量重复性
?2
1.665
3.273
—
—
[2]
杜仲进.基于多模
CORS
的网络
RTK
服务性能测试
[J].
地理
空间信息
,2019,
17(4):32-34,47.
垂直测量重复性
U3-h
正态
[3]
罗卫国.基于北斗的网络
RTK
实时定位服务分析
[J].
北京测
绘
,2019,33(7):787-791.
因测量重复性引入的标准不确定度包含仪器显
示分辨力
、
对中杆和各部件弓
I
入的标准不确定度
，
取
[4]
国家测绘地理信息局
JJG
(测绘
)2301
—
2013
全球导航卫星
系统
(GNSS)
测量型接收机
RTK
检定规程
[S].
北京:测绘出
其中最大者
，
将表
1
数据代入式
(11)
计算合成标准不
版社
,2013.
确定度
：
[5]
侯建明.对网络
RTK
接收机检定方法的探讨
[J].
华北国土资
源
,2013(4):96-97,102.
[6]
ISO
17123-8:2015
Optics
and
optical
instruments
-
Field
procedures
for
testing
geodetic
and
surveying
mstruments
-
Part
8:
GNSS
field
measurement
systems
in
real-time
kinematic
可得
RTK
测量不确定度
：
Ucp=
1.666
mm,
u
c
-h
=
3.273
mm
；
扩展不确定度
：
取丘
=2,
均=%-型=
3.3
mm,
Uh=
2
u
c
-h
=
6.5
mm
0
(RTK)
[S],
Switzerland:
ISO,
2015.
[7]
全国北斗卫星导航标准化技术委员会
.BD
420023
—
2019
北斗
/
全球卫星导航系统
(
GNSS)
RTK
接收机通用规范
[S].
北京:中国标准出版社
,2019.
Calibration
Method
of
BDS
Network
RTK
Receiver
Wang
Zhuonian
Liu
Xiaoqin
(Guangzhou
GRG
Metrology
&
Test
Co.,
Ltd.
Guangzhou
510656,
China)
Abstract
：
This
paper
introduces
the
working
principle
ofBDS
Network
RTK
receiver,
presents
a
calibration
method
for
BDS
Network
RTK
receiver,
and
analyzes
the
measurement
uncertainty.
This
method
can
meet
the
calibration
requirements
of
all
kinds
of
RTK
receivers,
and
the
measurement
parameters
are
more
easily
traceable.
Key
words
：
BDS;
Network
RTK;
calibration
作者简介
：
王卓念
，
男
，
1991
年生
，
硕士
，
主要研究方向
：
光电信息技术
。
：
******************
2020
年第
41
卷第
4
期自动化与信息工程
41
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接收机,校准,测量,方法,工作,进行
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