天硕如何应对长距离单基线RTK定位的？

天硕导航技术团队  2023年4月7日

全球导航卫星系统（GNSS）已经称为测量制图的重要工具之一，例如最常使用的实时动态（RTK）GNSS定位方法。众所周知，RTK定位方法需要用户手中的移动站接收机接收来自基准站接收机播发的差分数据，进行解算定位。但传统的RTK GNSS定位方式仅保证了基线长度小于20公里的高精度定位解算（厘米级）。但在基站较远或需要使用特定远距离基站的时候，高精度定位就成了更大的挑战。


影响RTK精度的主要误差来源，有如下几点：

1.轨道误差
目前，随着定轨技术的不断完善，轨道误差仅有5-10cm，影响到基线的相对误差不到1ppm。

2.卫星钟差
目前，钟差可通过对卫星钟运行状态的连续监测而精确地确定，钟差对传播距离的影响不会超过6m，影响基线的相对误差约0.2ppm。

3.电离层误差
电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切相关，电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化，白天为夜间的5倍，冬季为夏季的5倍，太阳黑子活动最强时为最弱时的5倍，在太阳黑子爆发期内，RTK测量无法进行。

4.对流层误差
对流层误差同点间距离和点间高差密切相关，高度角90°时可使电磁波的传播路径差达2-3m，当高度角为10时高达20m左右。

5.多路径误差
多路径误差是 RTK定位测量中最严重的误差。多路径误差取决于天线周围的环境。多路径误差一般为几个厘米，高反射环境下可超过10cm。

6.信号干扰
信号干扰可能有多种原因，如无线电发射源、雷达装置、高压线等，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。


以上误差均具有较强的空间相关性，且影响程度与基线长度有一定的正向相关性。那么给长基线测量带来重大误差的影响因素主要是哪些呢？我们又该如果避免与解决这些误差源给定位结果带来的影响呢？

· 对于小于10km的短基线测量，轨道误差，卫星误差的影响可以忽略不计，对于大20-30km的长基线测量，轨道误差可以达到2-3cm。

· 对于电离层误差，利用双频接收机将L1和L2 的观测值进行线性组合来消除电离层的影响；利用两个以上观测站同步观测量求差(短基线)；利用电离层模型加以改正。天硕Extreme RTK 处理引擎中已加入改正模型以对观测进行修正。用户在使用接收机测量作业时，应尽量避开电离层活跃的时间段。可通过http://ionosphere.cn查看全球电离层实时状态。

↑全球电离层实时状态（图片来源：http://ionosphere.cn）↑

· 对于对流层误差，可以设置卫星高度截止角不得小于15，且利用两个以上观测站同步观测量求差(短基线)以及利用对流层模型加以改正。

· 对于多路径误差可以采取选择地形开阔、不具反射面的点位；采用扼流圈天线或具有削弱多径误差的各种技术的天线，以及基地站附近铺设吸收电波的材料等方法修正。
· 对于信号干扰误差，在选点时必须远离这些干扰源，离无线电发射台应超过200m，离高压线应超过50m才可以有效削减误差。

天硕在已在硬件与处理引擎多个层面采用各种技术以减少以上误差源所带来的定位影响，以Oscar接收机为例，RTK精度为水平8mm+1ppm，垂直15mm+1ppm；对应40km长基线为例，精度可以保证在水平8+40=48mm，垂直15+40=55mm，满足用户的测量需求。