RTK-GPS动态定位精度测试方法研究
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2020-01-19
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RTK-GPS 动态定位精度测试方法研究
谷川
同济大学测量与国土信息工程系，上海 (200092)
摘 要：由于 RTK-GPS 定位原理比较复杂，影响其精度的因素有很多，对其定位精度很难
有一个比较直观的认识和准确的量化。为了使人对 RTK-GPS 的精度和优越性有更深入的了
解，推广 RTK-GPS 技术的应用，测试了 RTK-GPS 动态定位的背景噪声，并且设计了三种
模拟运动装置，分别是直线运动、正弦运动以及圆圈运动三种常见的运动方式，测试了三种
运动模式下 RTK-GPS 的定位精度和效果。测试结果表明，设计的测试 RTK-GPS 精度的方
法能够使人比较直观的了解 RTK-GPS 的定位精度和优越性，对于推广 RTK-GPS 动态定位
技术在大型工程建筑物和自然灾害动态监测中的应用具有一定的积极意义。
关键词：RTK-GPS；动态定位；精度测试；背景噪声；直线运动；正弦运动；圆圈运动
中图分类号：TB22 文献标示码：A
1. 引言
当前，工程建筑物以及自然灾害动态监测可采取的方法主要有两种：基于智能全站仪的
实时动态变形监测系统以及基于 RTK-GPS 的实时动态变形监测系统。两种方法既可单独采
用，也可以结合起来使用。例如，在笔者参与的苏通大桥成桥检测实验中就同时采取了这两
种动态变形监测方法，采用测量机器人测量桥体在加载下的位移，RTK-GPS 测量大桥两个
塔柱顶端的水平位移，取得了很好的效果。
对于智能全站仪，由于其测量精度由仪器的测角和测距精度决定，其精度测试比较简单，
且全站仪的技术也已经比较成熟，一般情况下全站仪所能取得的测量精度均略高于仪器的标
称精度。对于 RTK-GPS 来讲，由于其定位原理比较复杂，且受到多种因素的影响，对其精
度很难有一个准确的量化和直观的认识。在苏通大桥进行成桥检测之前，由于大桥管理单位
对 RTK-GPS 技术持保留意见，为证明 RTK-GPS 技术在动态变形监测领域的优越性和所能
达到的高精度，测试了 RTK-GPS 动态定位的背景噪声；并且设计和加工了几种运动模拟机
械装置，对 RTK-GPS 动态定位的精度进行了测试，有力地说明了 RTK-GPS 技术的先进性
和可靠性，对 RTK-GPS 的推广应用具有一定的积极意义。
随着 RTK-GPS 技术的发展和完善，特别是其精度和采样频率的提高以及软件部分的进
步，其用于建筑物动态监测和振动特征分析的可能性也成为现实。科研人员对利用 RTK-GPS
技术对建筑物进行动态变形特征测量进行了大量的研究，该领域出现了很多的研究文献和成
果，例如，M. Çelebi 进行了建筑物的长周期动态测量
[1]
；Peter Breuer et al. 将 GPS 技术应用
到 Stuttgart 电视塔和 Opole 电厂工业烟囱在弱风力作用下的变形测量
[2]
；L. Xu et al. 采用
GPS 技术对中国第二长的悬索桥——虎门大桥进行了时频分析
[3]
；Y. Tamura, et al. 利用
RTK-GPS 技术测量了一个 108m 高的铁塔在风力作用下的响应
[4]
；A. Nickitopoulou, et al. 分
析了 GPS 技术用于大柔度工程建筑物动态和准静态测量的精度、局限性以及优势所在
[5]
；
X. Meng, et al. 同时利用 GPS 和三轴加速度计探测了 Wilford 悬索人行桥的动态行为
[6]
。
2. RTK-GPS 动态定位精度测试
笔者测试了 RTK-GPS 动态定位的背景噪声，并且模拟了直线运动、正弦运动以及圆圈
运动三种常见的运动方式，测试了 RTK-GPS 在这三种运动模式下所能达到的定位精度。精
度测试采用的设备是两台 Trimble R8 GPS 接收机。
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