網絡RTK數據通信研究論文

網絡RTK數據通信研究論文

　　摘要：利用網絡ＲＴＫ和測深儀組合測量的方式獲取瞬時水底高程可以有效消除水面涌動、潮汐、水面傾斜、測深動態吃水等因素產生的測量誤差。不同于傳統ＲＴＫ模式，網絡ＲＴＫ無需架設基站，布設控制點，且不受與基站距離限制。但網絡ＲＴＫ的使用與網絡通信信號息息相關，在大型湖泊往往存在通信盲區。以江蘇省“十二五”省級基礎測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目為例，針對網絡ＲＴＫ特點，提出使用數據轉發手簿與數據播發電臺進行數據通信的方法。該方法不僅達到了增強網絡ＲＴＫ傳輸信號的目的，同時擴大了網絡ＲＴＫ的使用范圍。

　　關鍵詞：網絡ＲＴＫ；水下地形測量；數據轉發手簿；數據播發電臺

　　引言

　　傳統湖泊水下地形測量主要有２種：①通過利用水位站觀測水位數據內插以時間為序列的水面高程得到水位高程模型推算測點測時的水面高程。該方法受到測區有無水位站、水面波動、水位高程模型是否準確等因素影響，使得測區的水位變化規律與水位站的水域變化規律不完全一致，容易產生較大誤差。②利用自主架站的ＲＴＫ無驗潮模式獲取測點的瞬時大地高并利用參數轉換或似大地水準面模型求得該點的正常高。該方法受到測區周邊是否有控制點，基準站與流動站間距離等因素的限制。現行的利用網絡ＲＴＫ的無驗潮模式進行水下地形測量方法無需建立水位站、觀測水位、布設控制點，且不受與基站距離的限制。但是，網絡ＲＴＫ的方法也有它的弊端，最致命的弱點就是它受到網絡通信信號的限制。本文綜合分析網絡ＲＴＫ在湖泊水下地形測量中的應用特點，以江蘇省“十二五”省級基礎測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目為例，提出增強網絡ＲＴＫ數據通信的可行性方法，從而達到擴大其使用范圍的目的。

　　１網絡ＲＴＫ通信原理

　　網絡ＲＴＫ也稱多參考站ＲＴＫ，是一項基于傳統ＲＴＫ技術、計算機科學技術、通訊網絡技術的高精度、高可用性的實時動態定位技術。其中流動站的基本原理為：流動站實時采集坐標通過通訊網絡將坐標傳輸到ＣＯＲＳ中心，ＣＯＲＳ中心根據用戶坐標，結合其自身通過參考站網獲取的衛星觀測數據和參考站坐標計算出差分改正數再經過通訊網絡，將差分改正數發送給流動站；流動站利用自身的衛星觀測值加上差分改正數，得到實時高精度的載波相位觀測值，因而計算出高精度坐標。因此，網絡ＲＴＫ的正常運轉需要流動站接收機、參考站接收機、ＣＯＲＳ中心系統軟件等協同作業，且需要多次使用通信網絡進行數據傳輸。以ＪＳＣＯＲＳ為例，網絡ＲＴＫ的通信是使用中國移動ＧＰＲＳ完成，用戶需在流動站端配備中國移動ＳＩＭ卡進行。由于解算的實時性，要求雙向數據傳輸持續穩定，對移動通訊信號質量要求較高。因此，如何解決在移動通訊數據難以到達的區域的數據通信問題（如大型湖區因湖面寬廣，湖區中心很難有穩定的中國移動網絡進行數據通信）成為一個技術難題。

　　２網絡信號增強方案

　　２．１相關硬件

　　數據轉發手簿內置一種ＧＮＳＳ數據鏈組合模塊，該模塊可在定位后完成ＣＯＲＳ服務參數、ＩＰ地址、端口號、用戶名、密碼等參數的設置。同時它具備ＧＰＲＳ模塊、內插ＳＩＭ卡，可通過ＧＰＲＳ或者ＷＩＦＩ與ＣＯＲＳ中心完成通信，接收差分改正數（圖１）。數據播發電臺是一款大功率可調頻的電臺設備，傳送距離可達２０ｋｍ以上。它既可通過串口接收數據轉發由手簿轉發的數據，也可通過廣播電臺的形式接收。無論使用哪種模式接收，均可將差分數據通過廣播形式播出。

　　２．２工作原理

　　既然在大型湖區中心ＧＰＲＳ通信信號十分微弱，我們仍可以采取一種方法避開在測區使用ＧＰＲＳ通信。我們將數據轉發手簿放置在手機信號穩定的岸邊，接收差分改正數。通過數據播發電臺將這些數據以廣播形式播出，傳送給湖區作業的各條測船。如果岸邊與測點所在區域相距過遠，可以在二者之間再加設一臺數據播發電臺起到數據中繼的作用（圖２）。這樣的工作模式在保證與ＣＯＲＳ中心進行連續穩定的數據傳輸的同時降低了流動站的通訊要求：它將信號傳輸從持續穩定雙向通訊降低為單向通訊，使網絡ＲＴＫ可以順暢無阻地在通信信號薄弱的地方使用。

　　３測試實例

　　為驗證該方案可行性與正確性，本文以江蘇省“十二五”省級基礎測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目的實測數據為例，做了以下２組測試。

　　３．１可行性驗證

　　測試隨機抽取江蘇五大湖之一高郵湖水域部分測線４條，每條測線約４ｋｍ，５０個測點。分別用常規網絡ＲＴＫ方法與本文敘述的改進網絡ＴＲＫ方法進行觀測。測試從數據連續性、固定解點數等方面驗證本方法的可行性（表１）。表１中，Ｄ為測線各點距岸邊的平均距離，單位為ｋｍ；“／”前數據為常規網絡ＲＴＫ測試結果，“／”后為改進網絡ＲＴＫ方法的測試結果。這可以看出改進方法在長距離范圍數據通信穩定性有了明顯提升。

　　３．２正確性驗證

　　選取湖區控制點，使用改進網絡ＲＴＫ方法算檢測各控制點（表２）。從檢測結果看出，此方法的ＲＴＫ成果滿足相關規范的精度要求。

　　４結語

　　（１）本文所述的網絡ＲＴＫ改進方法降低了數據通信要求，各模塊的協同作業可以保證差分數據的完成性，使流動站能夠正常作業，同時并不損失精度，數據通信穩定性也大幅度的增強，添補了盲區數據通信的空白，為大型湖泊水下地形測量提供了一種可操作的方法。（２）同時，這種網絡ＲＴＫ的通信方法不僅局限于湖區的水下地形測量，在山區的工程測量、海洋觀測、海島測量等也有極大應用前景。

　　參考文獻

　　［１］歐陽永忠，陸秀平，孫紀章．ＧＰＳ測高技術在無驗潮水深測量中的應用［Ｊ］．海洋測繪．２００５，１（２５）：６－１３．

　　［２］黃俊華，陳文深．連續運行衛星定位綜合服務系統建設與應用［Ｍ］．北京：科學出版社，２０００．

　　［３］楊汀．網絡ＲＴＫ定位精度影響因子與ＧＮＳＳ數據網絡傳輸研究［Ｄ］．徐州：中國礦業大學，２０１０．

　　［４］黃德全．現代測量技術－ＧＰＳ衛星定位及海底地形測量［Ｍ］．中國教育文化出版社，２００５．

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