GPS 和 RTK 定位

refers：
https://blog.csdn.net/u012241570/article/details/80802675

GPS定位的基本原理

测量出已知位置的卫星到地面GPS接收器之间的距离，然后接收器通过与至少4颗卫星通讯，计算与这些卫星间的距离，就能确定其在地球上的具体位置。普通GPS的定位精度 ≥ 1米，信号误差有50%的概率会达到2米以上。这一点被手机GPS导航坑过的人肯定有所体会。另外，GPS无法支持精准定高，误差可能高达十几米。

GPS 定位产生误差的原因

1、大气层影响：大气层中的电离层和对流层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，从而让GPS信号产生延迟。

2、卫星星历误差：由于卫星运行中受到复杂的外力作用，而地面控制站和接收终端无法测定和掌握其规律，从而无法消除产生的误差。

3、卫星钟差：卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别。卫星上使用铯原子钟，所以两者的时间也许不同步，就像你的手表跟你家客厅挂钟的时间不同步一样

4、多路径效应：GPS信号也有可能是在不同的障碍物上反射后才被接收到，这就是所谓的“多路径效应”。

RTK

RTK（Real - time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，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。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

RTK简介

RTK工作原理

基准站建在已知或未知点上；基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户；用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算，求得基准站和流动站间坐标增量（基线向量）。站间距30公里,平面精度1-2厘米

综述

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，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。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。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。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整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，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和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

RTKLIB是日本东京海洋大学（Tokyo University of Marine Science and Technology）开发的一个开放源程序包，供标准与精确GNSS全球导航卫星系统应用。RTKLIB包括一个可移植的程序库和几个应用程序（AP）库。

RTKLIB的特点：

（1）支持标准的和精确的定位算法：

GPS，GLONASS，QZSS准天顶卫星系统,北斗和SBAS

（2）支持多种定位模式与GNSS实时和后处理：

单点，DGPS / DGNSS，动态的，静态的，移动基线，定点，PPP运动，PPP静态和PPP定点

（3）支持多种标准格式和协议GNSS：

RINEX 2.10，2.11，2.12 OBS /NAV/ GNAV / HNAV，RINEX 3.00 OBS / NAV，RINEX 3.00CLK，RTCM V.2.3，V.3.1 RTCM 1.0，NTRIP，RTCA/DO-229C，NMEA 0183，SP3-C，IONEX 1.0，ANTEX 1.3，NGS PCV和EMS 2.0.

NVS Technologies AG公司NV08C系列GNSS模块经测定支持RTKlib应用。

技术

随着卫星定位技术的快速发展，人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的高精度定位技术就是RTK(实时动态定位：Real-Time Kinematic)，RTK技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量，并利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度(分米甚至厘米级)的定位。

RTK技术在应用中遇到的最大问题就是参考站校正数据的有效作用距离。GPS误差的空间相关性随参考站和移动站距离的增加而逐渐失去线性，因此在较长距离下(单频>10km，双频>30km)，经过差分处理后的用户数据仍然含有很大的观测误差，从而导致定位精度的降低和无法解算载波相位的整周模糊。所以，为了保证得到满意的定位精度，传统的单机RTK的作业距离都非常有限。

为了克服传统RTK技术的缺陷，在20世纪90年代中期，人们提出了网络RTK技术。在网络RTK技术中，线性衰减的单点GPS误差模型被区域型的GPS网络误差模型所取代，即用多个参考站组成的GPS网络来估计一个地区的GPS误差模型，并为网络覆盖地区的用户提供校正数据。而用户收到的也不是某个实际参考站的观测数据，而是一个虚拟参考站的数据，和距离自己位置较近的某个参考网格的校正数据，因此网络RTK技术又被称为虚拟参考站技术(Virtual Reference)

差分就是把GPS的误差想方设法分离出。在已知位置的参考点上装上移动基站，就能知道定位信号的偏差。将这个偏差发送给需要定位的移动站，移动站就可以获得更精准的位置信息。