Trimble RTX实时定位精度评估

陈超贤 李祖宁 陈光 洪明泉 王紫燕 林静茹

摘要：通过对布设于浮台上高频GPS接收机数据进行实时RTK处理来验证Trimble RTX实时定位的精度，经过对比测试认为RTX技术的水平精度可达10cm以内，高程向可达20cm以内。同时测试发现高频GPS实时处理技术能够实现对浮台精确运动轨迹的实时监测，通过与强震仪的模拟仿真位移记录对比验证高频GPS位移记录及其精度是稳定和可靠的，可以作为有效的“地震位移计”来使用，可以应用于地震烈度速报、地震预警和快速获取震源破裂过程，尤其在特大地震发生后发挥其独特的作用。

关键词：Trimble RTX;单点定位;GPS;实时;RTK

1、简介

高频精密单点定位技术是获取高精度地表形变，建筑、桥梁形变的有效手段，高频精密单点定位技术可以直接获取高精度位移信息，而且不存在限幅，但存在着信噪比低，信号稳定性差等缺陷。目前天宝公司针对高频精密单点定位需求提供了Trimble RTX全球高精度定位服务，标称精度可达4cm以内[1]。为了对该服务精度进行验证，以福建省地震局开展的水库气枪震源激发浮台为载体，在浮台上的四个角分别布设四台高频GPS接收机和四台强震仪[2]，分别通过高频RTK实时处理技术，强震仪数据位移仿真及RTX实时处理技术得到浮台运动的三分量位移轨迹，并对位移轨迹数据进行分析对比处理来检验Trimble RTX实时定位技术的精度，经测试在实际观测中Trimble RTX的水平精度在10cm以内，高程精度在20cm以内。

2、Trimble RTX技术介绍

Trimble RTX技术基于在全球部署的120个左右的跟踪基站形成的全球跟踪基站网络，对GNSS观测值进行实时跟踪和存贮，将GNSS观测值时发送给分别位于欧洲和美国的控制中心，控制中心对全星座精密卫星轨道、钟差和大气建模，得到全球精密定位改正数。全球精密位置改正数通过L波段卫星或者网络的方式广播给服务授权的终端用户，形成了无需CORS基准站及VRS网络的精密单点定位的效果，如图1所示。目前已经形成支持包括中国北斗、美国GPS、俄罗斯Glonass、欧洲Galileo、日本QZSS在内的全星座，全频率，通过L波段通讯卫星覆盖全中国（全球）的定位服务网络[3]。

3、基于浮台的高频精密单点定位精度评估

2018年6月1日至6月25日福建省地震局在沙溪口水库和山美水库实施水库气枪震源激发。为了实现对气枪震源激发浮台运动的实时三维监控，布设了4台高频GPS接收机，其中3台布设于浮台三个角，以监测其浮台的平动和转动，另外1台布设于近岸作为实时差分处理的参考站（图2）。同时3台高频GPS接收机的观测资料都通过网络实时传输到厦门总指挥部通过高频GNSS软件对高频GNSS实时数据流进行实时单厉元RTK解算，再通过浮台运动时实时显示软件，实现对浮台运动的轨迹监控。

为了使浮台能够成为一个良好的测试仪器平台，我们对浮台的四个角进行了挂重设计，使浮台在每次气枪激发后都基本能够回到原来的初始位置，通过统计每次气枪激发后浮台漂移然后回到平衡位置与初始激发前位置的偏差，我们可以得到浮台稳定性控制的精度，如图3所示，从图上我们可以看出，安砂沙溪口水库激发453次后浮台位移精度在1m内可达到99.6%，高度的重复性使得浮台成为一个可靠的理想的测试平台。为了验证天宝最新的实时定位技术RTX的实时解算的精度，我们对同一台接收机的数据实时解算结果进行了对比，以RTK数据技术处理的数据为对比基准。从图4到图6可以看出RTX数据解算结果的东西向精度在4.8cm，南北方向的精度在8.4cm，高程上的精度15.4cm，水平方向的精度比较好。

除了以RTK处理结果作为对RTX定位技术进行精度评估的参考基础，为了更准确验证RTX的精度，我们还在浮台的四个角安装了强震仪，通过对强震仪的数据进行仿真位移，对气枪激发时瞬间的三分量位移信号进行了处理，作为对比RTX的精度的参考。从图7可以看出高频GPS在水平向与强震仪的仿真位移稳合得比较好，特别是NS方向，垂直向的位移由于高频GPS的噪声比较大，对比精度稍微差一些。通过对布设于浮台上高频GPS接收机数据的实时RTK处理以及RTX技术实时处理数据的对比测试认为RTX技术的水平精度可达10cm以内，高程向可达20cm以内，同时测试发现高频GPS实时处理技术能够实现对浮台精确运动轨迹的实时监控。实时处理的高频GPS位移记录及其精度是稳定和可靠的，可以作为有效的“地震位移计”来使用，可以应用于地震烈度速报、地震预警和快速获取震源破裂过程，尤其在特大地震发生后发挥其独特的作用。

参考文献：

[1]徐以厅，宋济宇. Trimble RTX技术综述.测绘通报.2014.2：137-138.

[2]陈超贤等. 浮台三维GPS实时监控软件的开发及应用.中国高新技术， 2017，1（10）：6-8.

[3]KRZYZEK R. Verification of applicability of the Trimble RTX satellite technology with xFill function in establishing surveying control networks[J]. Geodesy & Cartography，2013，62（ 2） ： 217-233.

福建省地震局 福建 福州 350003

基金項目：福建省地震局青年科技基金项目：Y20193