平先才 陳星榮 梁向棋 呂嬌 舒曉明

摘 要：本文針對(duì)單基準(zhǔn)站單一GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，對(duì)擁有內(nèi)置無(wú)線模塊的天寶SPS985做了分析和研究，根據(jù)儀器的通訊數(shù)據(jù)格式以及其所支持的協(xié)議設(shè)置實(shí)現(xiàn)了單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，并做了利用4G路由器為天寶SPS985基準(zhǔn)站提供網(wǎng)路信號(hào)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，該方法解決了單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)不兼容的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了使用天寶SPS985網(wǎng)絡(luò)基站時(shí)，市場(chǎng)上主流的GNSS接收機(jī)間的多種差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)位鶞?zhǔn)站模式；多種GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)；多種GNSS接收機(jī)；4G無(wú)線路由

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）8-0043-02

從上個(gè)世紀(jì)70年代開始，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航定位（GNSS）精度的一步步提升，使其在建筑、漁業(yè)、氣象、電信、測(cè)繪等行業(yè)得到大幅度深層次地?cái)U(kuò)展應(yīng)用。由于GNSS具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在常規(guī)的大比例尺地形圖測(cè)繪項(xiàng)目中，利用GNSS測(cè)量技術(shù)很大程度上提高了測(cè)量作業(yè)的效率和可靠性，大大降低技術(shù)人員的作業(yè)強(qiáng)度。

但是，在實(shí)際生產(chǎn)測(cè)繪作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)我們遇到GNSS接收機(jī)品牌類型多但是同一型號(hào)儀器的數(shù)量少的時(shí)候，往往需要架設(shè)兩個(gè)甚至多個(gè)基準(zhǔn)站，這個(gè)時(shí)候整個(gè)過(guò)程就略顯繁瑣，也會(huì)浪費(fèi)一部分人力物力資源。于是設(shè)想，使用其中某一個(gè)GNSS接收機(jī)架設(shè)基準(zhǔn)站，其他各種品牌型號(hào)的GNSS接收機(jī)作為流動(dòng)站都能正常接收差分信號(hào)，并能保障其日常作業(yè)精度等要求，該功能的實(shí)現(xiàn)，可以為技術(shù)人員提供更加便捷高效的測(cè)繪作業(yè)。

1 常用GNSS接收機(jī)介紹

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System），簡(jiǎn)稱GNSS，它是所有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)及其增強(qiáng)系統(tǒng)的集合名詞，是利用全球的所有導(dǎo)航衛(wèi)星所建立的覆蓋全球的全天侯無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，GNSS包含了美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國(guó)的Compass（北斗）、歐盟的Galileo系統(tǒng)，SBAS廣域差分系統(tǒng)，DORIS星載多普勒無(wú)線電定軌定位系統(tǒng)，QZSS準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)，GAGAN GPS靜地衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)等，可用的衛(wèi)星數(shù)目達(dá)到100顆以上。它利用了眾多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位，并同時(shí)提供衛(wèi)星的完備性檢驗(yàn)信息（Integrity Checking）和足夠的導(dǎo)航安全性預(yù)警信息。

表1列出了5種市場(chǎng)上常用的GNSS接收機(jī)型號(hào)的通訊數(shù)據(jù)格式及支持模式。

從表1可以看出，不同品牌的GNSS接收機(jī)和同一品牌不同型號(hào)的GNSS接收機(jī)，它們通訊數(shù)據(jù)格式及支持模式都不一樣。在表1品牌型號(hào)的GNSS接收機(jī)中只有天寶系列可以支持多種協(xié)議、多種數(shù)據(jù)格式信號(hào)，但是在使用天寶系列架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基站時(shí)，差分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)手簿網(wǎng)絡(luò)上傳服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在這種測(cè)量模式下，存在以下問(wèn)題：

（1）手簿電池續(xù)航能力較差，斷電后需重新進(jìn)行基準(zhǔn)站設(shè)置；

（2）手簿網(wǎng)絡(luò)容易突然中斷；

（3）TrimbleAccess軟件基準(zhǔn)站斷開，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后需要重新手動(dòng)點(diǎn)擊“啟動(dòng)基準(zhǔn)站”。

上述問(wèn)題將導(dǎo)致在使用天寶系列架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)，基準(zhǔn)站必須有人留守，因此，為了保證測(cè)試的穩(wěn)定性、高效性及嚴(yán)謹(jǐn)性，需要優(yōu)先解決天寶GNSS接收機(jī)架設(shè)基站的問(wèn)題。

2 利用4G無(wú)線路由器為基準(zhǔn)站提供穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

本次測(cè)試通過(guò)增加一個(gè)外接電源和一個(gè)4G無(wú)線路由器為基準(zhǔn)站提供網(wǎng)絡(luò)以解決天寶儀器架設(shè)基站所存在的上述問(wèn)題，而在上述天寶儀器中，只有天寶SPS985型號(hào)有內(nèi)置無(wú)線模塊，因此本次測(cè)試以天寶SPS985為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 與4G無(wú)線路由器通訊配置

原理：使用天寶SPS985內(nèi)置無(wú)線模塊，將其從服務(wù)端切換為客戶端。

步驟：

（1）使用電腦/手機(jī)連接天寶SPS985 WIFI服務(wù)端，進(jìn)行初次配置，連接WIFI，輸入密碼，默認(rèn)密碼為abcdeabcde。本次測(cè)試使用工具為手機(jī)。

（2）連接上天寶SPS985的WIFI服務(wù)端后，訪問(wèn)WebUI，進(jìn)行設(shè)置，WebUI網(wǎng)址為：192.168.142.1，用戶名：admin，密碼：password。

（3）設(shè)置天寶SPS985 WIFI，點(diǎn)擊“WI-FI”——“客戶端”進(jìn)行配置： “啟動(dòng)Wi-Fi客戶端□”打勾——輸入已知4G路由網(wǎng)關(guān)IP地址、網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)——輸入4G路由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)名稱、密碼，點(diǎn)擊“保存并重啟”完成WIFI客戶端設(shè)置——重啟接收機(jī)，此時(shí)天寶SPS985已經(jīng)與4G無(wú)線路由建立連接。

2.2、檢查連接狀態(tài)、設(shè)置基站

（1）訪問(wèn)4G路由管理員頁(yè)面，使用手機(jī)搜索上節(jié)第三個(gè)步驟設(shè)置的無(wú)線網(wǎng)“DATANG MIFI958-TC01”，輸入密碼即可連接。

（2）連接上天寶SPS985的WIFI客戶端后，訪問(wèn)WebUI，進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)的WebUI網(wǎng)址由“192.168.142.1”改變?yōu)榭蛻舳薎P“192.168.8.221”。

（3）進(jìn)行基準(zhǔn)站坐標(biāo)設(shè)置，選擇“接收機(jī)配置”——“參考站”。①已知點(diǎn)架站：輸入笛卡爾各項(xiàng)參數(shù)，保存即可；②未知點(diǎn)架站：點(diǎn)擊“當(dāng)前位置”獲取單點(diǎn)/QZSS定位坐標(biāo)，保存即可。

到這里，天寶SPS985基準(zhǔn)站就啟動(dòng)完畢。在解決天寶SPS985儀器架設(shè)基站手簿網(wǎng)絡(luò)容易突然中斷，影響測(cè)試結(jié)果的問(wèn)題后，再利用天寶SPS985實(shí)現(xiàn)單基站模式下多種GNSS信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸。

3 單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS差分信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

在利用4G無(wú)線路由器為天寶SPS985基站提供網(wǎng)絡(luò)后，登錄天寶SPS985的WIFI客戶端IP“192.168.8.221”進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的配置，選擇“I/O配置——端口配置”，選擇要播發(fā)的數(shù)據(jù)格式，設(shè)置IP地址和數(shù)據(jù)端口（一個(gè)端口可同時(shí)播發(fā)多種數(shù)據(jù)格式，如同時(shí)播發(fā)：CMRx和RTCM），以此達(dá)到多種GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸。

根據(jù)儀器的通訊數(shù)據(jù)格式以及其所支持的協(xié)議，具體為天寶SPS985依據(jù)TCP/IP協(xié)議和NTRIP協(xié)議分別在不同端口發(fā)射CMR、CMR+、CMRx、RTCM3、RTCM2.X信號(hào)，天寶R8依據(jù)TCP/IP協(xié)議接收CMRx信號(hào)，中海達(dá)H32依據(jù)NTRIP協(xié)議接收CMR、RTCM信號(hào)，南方銀河1依據(jù)NTRIP協(xié)議接收CMR+、RTCM信號(hào)，萊卡GS15依據(jù)NTRIP協(xié)議接收CMR+、RTCM信號(hào)。

本次測(cè)試中對(duì)TCP/IP協(xié)議和NTRIP協(xié)議信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示利用4G無(wú)線路由連接天寶SPS985架設(shè)基準(zhǔn)站，再設(shè)置不同協(xié)議通訊數(shù)據(jù)格式后，在利用該方法，使用天寶R8、中海達(dá)H32、南方銀河1以及萊卡GS15都能正常的進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作，即該方法能完美實(shí)現(xiàn)單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，利用4G無(wú)線路由可以解決天寶GNSS接收機(jī)架設(shè)基站網(wǎng)絡(luò)突然中斷的問(wèn)題，在以天寶SPS985架設(shè)的單基準(zhǔn)站模式下通過(guò)I/O端口配置TCP/IP協(xié)議和NTRIP協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)多種GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸。在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，利用該方法節(jié)約了人力物力，提高外業(yè)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和速度，大大節(jié)約了儀器設(shè)備采購(gòu)成本；但目前市場(chǎng)上有內(nèi)置無(wú)線模塊的GNSS接收機(jī)較少，因此該方法的使用具有一定的局限性。但隨著2017年11月中國(guó)自主建造的第三代導(dǎo)航衛(wèi)星“北斗”已順利升空，伴隨著GNSS接收機(jī)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)同步發(fā)展，在各類應(yīng)用領(lǐng)域的不斷推廣，單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，因其兼容性極強(qiáng)，必將成為主流趨勢(shì)。采用單基準(zhǔn)站模式下多種GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)來(lái)提高測(cè)繪作業(yè)的效率將成為未來(lái)的測(cè)繪行業(yè)研制的主要方向之一。

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