第04章 网络RTK技术和后差分解算技术
导言
4.1 网络RTK概述
    网络RTK是CORS系统产生的原因和最主要的使用之一。目前，我国大多数CORS均由测绘部门或国土部门承建，其主要目的就是进行网络RTK作业，用于测量和测绘工作。
网络RTK从最早的单站载波相位差分发展到今天采用多站进行差分解算，但是各地的CORS不是采用统一的解算方式，目前世界上有多种网络RTK解算技术，其解算的理论基础和方法都不相同，主流的网络RTK差分解算方法包括五种。
下面分别介绍五种网络RTK差分解算方法。
  4.1.1网络RTK概念
      依靠网络将参考站连接到计算中心，联合若干参考站数据解算或消除电离层、对流层等影响，以提高RTK定位可靠性和精度的方法
.特点
      ●从RTK的点到参考站覆盖的区域（面）
      ●资源共享：参考站共享，数据共享……
      ●用户界面：统一，可控
  4.1.2基本原理
      1.目标：减少或消除误差的影响
      ● 电离层延迟：建立区域电离层模型或通过误差内插进行消除。
          对流层延迟：模型消除或误差内插消除。
      ●卫星轨道和钟差：可利用精密星历消除。
    2.常规RTK和网络RTK的比较
      ● 精度比较
      ●可靠性和可用性的比较
  4.1.3网络RTK的关键技术
      1.利用多个参考站观测数据对电离层、对流层、观测误差的误差模型进行优化。
      2.多个参考站已知坐标和观测数据快速确定某类整周模糊度值，然后进一步确定误差模型的精细结构。
        3.利用上述误差模型和整周模糊度寻确定流动站的误差修正的算法。
4.利用修正后的流动站观测值和参考站坐标固定流动站整周模糊度。
        5.快速、实时性解算技术，结果精度和可靠性的检验。
4.2 主流网络RTK技术
    4.2.1 VRS技术
VRS(Virtual Reference Stations)技术，全称虚拟参考站技术，是由Herbert Landau（兰道）
博士提出的基于VRS（Virtual Reference System）理论的虚拟参考站系统，并由Spectra/Terrasat公司推向市场的模型。Trimble VRS系统是一个集GPS硬件、软件和网络通讯技术于一体新型系统。
虚拟参考站技术是利用布设在地面上的多个参考站组成GPS连续运行参考站网络（CORS），综合利用各参考站的卫星观测数据，通过软件处理建立精确的误差模型来修正相关误差。移动用户在工作前，先通过GPRS或spider软件CDMA等通讯手段向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定参考站，根据这些参考站发来的信息，服务端收到流动站请求后在其附近产生一个物理上并不存在的虚拟参考站（VRS）。虚拟参考站通过流动站用户接收机的单点定位解来确定，所以和流动站组成的基线一般只有十几米。流动站接收VRS平台发布的RTCM差分改正数后，就能得到厘米级精度的坐标解。
1．VRS算法特点
● VRS修正区分误差和观测值修正，分别估计电离层、对流层模型，可能和不同类型仪器流动站所使用的模型相冲突；
● 对于连续RTK，流动站不知道真实参考站的坐标，只知道“移动的”虚拟参考站的坐标。
● 一般情况下，流动站需要通过NMEA格式把它的点位信息发送给中央控制站，如果需要借助于GSM 等类型的双向数据通讯装置，流动站个数受限制
● 误差估计基于基线解
● 采用距离最近的三个参考站采集的同步观测值进行差分处理，每个三角形产生一组区域改正参数
● 模型建立在单站的基础上，结合所在三角形的信息在流动站点位上生成一个“虚拟参考站”
● VRS数据能够通过正常的RTCM信息发送给流动站
2．VRS工作原理和流程
（1）各个参考站通过Internet连续不断地向数据控制中心传输GPS卫星观测数据；
（2）控制中心实时在线解算网内各基线的载波相位整周模糊度值和建立误差模型；
（3）流动站将单点定位/或DGPS 确定的位置坐标（NMEA 格式），通过无线移动数据链路（如GSM/GPRS、CDMA）传送给数据控制中心，控制中心在流动站附近位置创建一个虚拟参考站，通过内插得到虚拟参考站各误差源影响的改正值，并以RTCM格式通过NTRIP协议发给流动站用户；
（4）流动站和虚拟参考站构成短基线。流动站接收控制中心发送的虚拟参考站差分改正信息或者虚拟观测值，进行差分解算得到用户厘米级的定位成果。
VRS技术是目前全球普及范围最广的网络RTK差分解算技术。其工作基本原理见图3.1所示。。
图4.1 VRS工作原理图
VRS算法的优势在于允许服务器使用整个网络的信息来计算电离层和对流层的复杂模型，在于一旦完成了数据的完整性检测，中央服务器就通过双差观测计算电离层、对流层和星历误差。这样该区域内的误差模型化，可以明显地剔除常规RTK下的系统误差。
VRS一个有争议的劣势是它在支持流动站进行动态使用方面有局限性，特别是在大型网络内在运动中进行拨号服务时段内。因为在VRS中，修正信息是在拨号时对初始的流动站位置进行优化而得到的 ，如果流动站在拨号后位置已经移动了，则这种修正对流动站的新位置不一定合适。虽然这种效果仅影响长距离运动的流动站 (几公里)，但通过采用附加的信息，流动站也能在这种情况下工作。
目前采用VRS解算方法的软件有Trimble公司的GPSNet和Topcon公司的TopNet。
    4.2.2 MAX/MAC技术
副站技术(MAX)是由瑞士徕卡测量系统有限公司基于"主副站概念"推出的新一代参考站技术。主副站技术是基于最新多、多系统、多频（L1,L2,L5）和多信号非差分处理算法，
是从参考站网以高度压缩的形式，将所有相关的，代表整周未知数水平的观测数据，如弥散性的和非弥散性的差分改正数，作为网络的改正数据播发给流动站；它本质上是区域改正数（FKP）的一种优化，选择距流动站最近的一个有效参考站作为主站，一定半径范围内至少二个其他有效的参考站作为副站，主站和副站自动组成一个单元进行网解，发送主站差分改正数和副站和主站改正数的差值给流动站，对流动站进行加权改正，最后得到精确坐标。
主副站技术的基本概念就是从参考站网以高度压缩的形式，将所有相关的，代表整周未知数水平的观测数据，如弥散性的和非弥散性的差分改正数，作为网络的改正数据播发给流动站。它是RTCM 3.0 版网络RTK 信息的基础。