賽維板報丨GNSS 定位的基本原理

GNSS定位原理

GNSS 衛星定位，實際上就是將分布在天空的高軌衛星當做已知點，根據 GNSS 系統的組成原理可知，每顆 GNSS 衛星瞬間位置都可以計算出來，并且通過衛星信號發送到地面 GNSS 接收機上。當地面某個 GNSS 接收機同時接收到 4 顆以上的衛星信號時，即可以以后方交會的方式推算出地面接收機的空間坐標位置。

GNSS定位原理圖

差分定位示意圖

按定位方式，GNSS 定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測，可用于車船等的概略導航定位。

相對定位（差分定位）是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測也可采用相位觀測，大地測量或工程測量均采用相位觀測值進行相對定位，相對定位測量的是多臺GNSS 接收機之間的基線向量。

在 GNSS 觀測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時，應選用雙頻接收機。

RTK定位原理

RTK（Real - time kinematic）實時動態差分法。這是一種新的常用的 GNSS 測量方法，靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而 RTK 是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分方法，是 GNSS 應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖所應用，極大地提高了外業作業效率。

高精度的 GNSS 測量必須采用載波相位觀測值，RTK 定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。在 RTK 作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集 GNSS 觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不足一秒鐘。流動站可處于靜止狀態，也可處于運動狀態；可在固定點上先進行初始化后再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，并在動態環境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周末知數解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結果。