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VBS-RTK即時動態定位技術

一、概述:

VBS-RTK即時動態定位技術是e–GNSS即時動態定位系統之核心定位技術。其係採用多個衛星定位基準站所組成的 GNSS 網絡來評估基準站涵蓋地區之定位誤差,再配合最鄰近的實體基準站觀測資料,產製一個虛擬的基準站做為 RTK 主站,所以移動站並不是接收某個實體基準站之實際觀測資料,而是經過誤差修正後的虛擬觀測數據,也就是 RTK 主站是經過人為產製的虛擬化基準站,其意義如同在移動站附近架設實體的基準站一樣,故被稱之為虛擬基準站即時動態定位技術,簡稱VBS-RTK。

相較於於傳統單主站式RTK即時動態定位技術之最大瓶頸,在於主站系統誤差改正參數之有效作用距離,因GNSS 定位誤差的空間相關性會隨著基準站與移動站距離的增加而逐漸失去線型誤差模型的有效性,因此在較長距離的情況下(一般大於10公里),經過差分計算處理後之觀測數據仍然含有很大的系統誤差,尤其是電離層的殘餘誤差,將導致整週波未定值(Ambiguity)求解的困難,甚至無法求解,以致於造成定位成果不佳。故為克服單主站式RTK 定位技術的缺陷,利用虛擬基準站即時動態定位技術求解區域性 GNSS 多基準站網絡誤差模型如對流層、電離層及軌道誤差等,將可有效增加傳統單主站RTK定位之作業範圍,亦即採用多個衛星定位基準站所組成的 GNSS 網絡來評估衛星定位基準站涵蓋地區的 GNSS 定位誤差,並配合最鄰近的實體基準站觀測資料,建構一個虛擬基準站(Virtual Base Station,VBS)做為RTK主站使用,此時該虛擬基準站的觀測數據將會與移動站衛星定位接收儀實際接收的觀測數據及誤差模型具有極高的相關性,當再進行RTK差分計算處理後,系統誤差即可徹底消除,使用者當然可以快速且方便地獲得高精度、高可靠度及高可用性之即時動態定位成果。

二、VBS-RTK基本定位原理:

VBS-RTK即時動態定位技術的基本觀念既是由多個GNSS基準站全天候連續地接收衛星資料,並經由網際網路或其它通訊設備與控制及計算中心連接,彙整計算產生區域改正參數資料庫,藉以計算出任一移動站附近之虛擬基準站的相關資料,所以在基準站所構成的基線網範圍內,RTK使用者只需在移動站上擺設衛星定位接收儀,並將相關定位資訊透過以全球行動通訊系統 (GSM)為基礎的整合封包無線電服務技術(General Packet Radio Service,GPRS)等無線數據通訊傳輸技術及美國國家海洋電子學會(National Marine Electronics Association,NMEA)專為GNSS接收儀輸出資料所訂定之標準傳輸格式傳送至控制及計算中心,並據以計算虛擬基準站之模擬觀測量後,再以「國際海運系統無線電技術委員會」(Radio Technical Commission for Maritime,RTCM)所制定之差分GNSS標準格式回傳至移動站衛星定位接收儀,進行 ”超短基線” RTK定位解算,即可獲得公分級精度定位坐標。

imageRTK.gif

三、VBS-RTK解算流程:

VBS-RTK定位技術進行即時性動態定位實際運作解算驟如下:

(一)基準站區域網資料前級處理:包含建立基準網觀測資料庫,並同時進行基準站之網形平差計算。

(二)基準站區域網解算:控制及計算中心彙整計算各基準站連續觀測資料及精確坐標,建立區域性誤差修正資料庫。

(三)建立虛擬基準站觀測數據:移動站利用無線數據通訊傳輸技術將衛星定位接後,由控制及計算中心依移動站位置坐標進行系統誤差內插計算,並結合最近的基準站實際觀測資料組成VBS 虛擬觀測資料後,以RTCM格式回傳至移動站。

(四)移動站坐標解算:移動站接收儀進行”超短基線” RTK定位解算。

eGNSS02.gif