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GPRS在RTK中的应用模式
更新时间:2012年09月26日   查看次数:2992   文章来源:   

GPRS在RTK中的应用模式

一、GPS卫星定位系统 全球定位系统(Global Positioning System - GPS)是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资 200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位 实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 GPS是一种高精度卫星定位导航系统。在实验期间,它能给出高精度的定位结果。这时尽管有人提出利用差分技术来进一步提高定位精度,但由于用户要求还不迫切,所以这一技术发展较慢。随着 GPS技术的发展和完善,应用领域的进一步开拓,人们越来越重视利用差分GPS技术来改善定位性能。它使用一台 GPS基准接收机和一台用户接收机,利用实时或事后处理技术,就可以使用户测量时消去公共的误差源--- -电离层和对流层效应。特别提出的是,当GPS工作卫星升空时,美国政府实行了SA政策,其结果使卫星钟差和星历误差显著增加,使原来的实时定位精度从15m降至100m,致使一些对定位精度要求稍高的用户得不到满足在这种情况下,利用差分技术能消除这一部分误差,因此,现在发展差分GPS技术就显得越来越重要。

 二、高精度GPS定位 常规的GPS测量方法,如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分(Real -time kinematic)方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。  高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。 

 RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术,RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机,数据量比较大,一般都要求9600的波特率,这在无线电上不难实现。 三、GPRS技术在RTK中的应用 GPS RTK系统由一个基准站和一个或者多个移动站组成。 基准站:架设一台接收机和一套无线数据发射器,两者通过串口线互连。基准站做静态测量,获取实时差分数据,然后通过无线数据发射器把实时差分数据发射出去。基准站一旦架设,在整个测量过程中不需要进行移动,也不需要关闭仪器,可以认为一旦开机就是半天或者一天,甚至多天。 移动站:架设一台接收机和一套无线数据接收器,两者也是有线连接。移动站做动态测量,需要无线数据接收器能最小延迟的接收到基准站无限发射器所发射出来的实时差分数据。移动站在整个测量过程中时刻处于移动中,并且可能会间断性的关闭仪器,可以认为连续工作2、3个小时就会关闭一次。 RTK的工作方式决定了需要一条单向传输实时差分数据无线数据链,传统方式是采用数传电台,但由于数传电台本身的特点而导致在现场作业中存在一些不足,为了保证在数传电台无法稳定有效传输数据的时候不影响工作,需要在RTK系统中引入一种可以和数传电台形成优劣互补无线数据链。经过考虑我们决定采用中国移动的GPRS服务。 考虑到RTK的实际情况,对于这条即将引入RTK系统的GPRS数据链,我们提出了如下的要求,以便可以方便高效的为RTK服务。

 1. 在基准站和每个移动站各有一套GPRS终端设备:对于该终端设备,我们要求对它的体积、接口、功耗提出一定要求,体积:100*50*20左右,接口:RS232或者3 Wire Serial,功耗需达到移动设备级别;

 2. 基准站与移动站之间采用点对点的工作方式,(断线重新连接后IP地址要可以让用户输入或者自动更新)。最好可以采用点对多点的广播方式。不可以采用数据中心形式;

3. GPRS数据链的操作控制简单;

4. 对于GPRS的控制提供串口设置命令;

5. 用户数据每组不超过200 Byte ,频率1Hz,对于这样的数据流要保证GPRS数据链可以稳定通畅,延迟要确保在2-5秒左右; 6. 接收数据时出现数据和检校错误,不需要申请重发,可以忽略该组数据,但这样的错误率不能太高, UDP协议;

7. 数据传输是采用单向方式,即基准站只负责发送,移动站只负责接收;

 8. 可以考虑采用区别于VPN的移动内网IP互相访问或者穿越NAT的技术。

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