網(wǎng)絡(luò )RTK數據通信研究論文

　　摘要：利用網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ和測深儀組合測量的方式獲取瞬時(shí)水底高程可以有效消除水面涌動(dòng)、潮汐、水面傾斜、測深動(dòng)態(tài)吃水等因素產(chǎn)生的測量誤差。不同于傳統ＲＴＫ模式，網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ無(wú)需架設基站，布設控制點(diǎn)，且不受與基站距離限制。但網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的使用與網(wǎng)絡(luò )通信信號息息相關(guān)，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(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ特點(diǎn)，提出使用數據轉發(fā)手簿與數據播發(fā)電臺進(jìn)行數據通信的方法。該方法不僅達到了增強網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ傳輸信號的目的，同時(shí)擴大了網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的使用范圍。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ；水下地形測量；數據轉發(fā)手簿；數據播發(fā)電臺

　　引言

　　傳統湖泊水下地形測量主要有２種：①通過(guò)利用水位站觀(guān)測水位數據內插以時(shí)間為序列的水面高程得到水位高程模型推算測點(diǎn)測時(shí)的水面高程。該方法受到測區有無(wú)水位站、水面波動(dòng)、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(chǎn)生較大誤差。②利用自主架站的ＲＴＫ無(wú)驗潮模式獲取測點(diǎn)的瞬時(shí)大地高并利用參數轉換或似大地水準面模型求得該點(diǎn)的正常高。該方法受到測區周邊是否有控制點(diǎn)，基準站與流動(dòng)站間距離等因素的限制�，F行的利用網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的無(wú)驗潮模式進(jìn)行水下地形測量方法無(wú)需建立水位站、觀(guān)測水位、布設控制點(diǎn)，且不受與基站距離的限制。但是，網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的方法也有它的弊端，最致命的弱點(diǎn)就是它受到網(wǎng)絡(luò )通信信號的限制。本文綜合分析網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ在湖泊水下地形測量中的應用特點(diǎn)，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(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ通信原理

　　網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ也稱(chēng)多參考站ＲＴＫ，是一項基于傳統ＲＴＫ技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的高精度、高可用性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。其中流動(dòng)站的基本原理為：流動(dòng)站實(shí)時(shí)采集坐標通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )將坐標傳輸到ＣＯＲＳ中心，ＣＯＲＳ中心根據用戶(hù)坐標，結合其自身通過(guò)參考站網(wǎng)獲取的衛星觀(guān)測數據和參考站坐標計算出差分改正數再經(jīng)過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )，將差分改正數發(fā)送給流動(dòng)站；流動(dòng)站利用自身的衛星觀(guān)測值加上差分改正數，得到實(shí)時(shí)高精度的載波相位觀(guān)測值，因而計算出高精度坐標。因此，網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的正常運轉需要流動(dòng)站接收機、參考站接收機、ＣＯＲＳ中心系統軟件等協(xié)同作業(yè)，且需要多次使用通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸。以ＪＳＣＯＲＳ為例，網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ的通信是使用中國移動(dòng)ＧＰＲＳ完成，用戶(hù)需在流動(dòng)站端配備中國移動(dòng)ＳＩＭ卡進(jìn)行。由于解算的實(shí)時(shí)性，要求雙向數據傳輸持續穩定，對移動(dòng)通訊信號質(zhì)量要求較高。因此，如何解決在移動(dòng)通訊數據難以到達的區域的數據通信問(wèn)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(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據通信）成為一個(gè)技術(shù)難題。

　　２網(wǎng)絡(luò )信號增強方案

　�。玻�１相關(guān)硬件

　　數據轉發(fā)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(wù)參數、ＩＰ地址、端口號、用戶(hù)名、密碼等參數的設置。同時(shí)它具備ＧＰＲＳ模塊、內插ＳＩＭ卡，可通過(guò)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(fā)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(guò)串口接收數據轉發(fā)由手簿轉發(fā)的數據，也可通過(guò)廣播電臺的形式接收。無(wú)論使用哪種模式接收，均可將差分數據通過(guò)廣播形式播出。

　�。玻�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(kāi)在測區使用ＧＰＲＳ通信。我們將數據轉發(fā)手簿放置在手機信號穩定的岸邊，接收差分改正數。通過(guò)數據播發(fā)電臺將這些數據以廣播形式播出，傳送給湖區作業(yè)的各條測船。如果岸邊與測點(diǎn)所在區域相距過(guò)遠，可以在二者之間再加設一臺數據播發(fā)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(jìn)行連續穩定的數據傳輸的同時(shí)降低了流動(dòng)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(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ可以順暢無(wú)阻地在通信信號薄弱的地方使用。

　　３測試實(shí)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(shí)測數據為例，做了以下２組測試。

　�。常�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(xiàn)４條，每條測線(xiàn)約４ｋｍ，５０個(gè)測點(diǎn)。分別用常規網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ方法與本文敘述的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )ＴＲＫ方法進(jìn)行觀(guān)測。測試從數據連續性、固定解點(diǎn)數等方面驗證本方法的可行性（表１）。表１中，Ｄ為測線(xiàn)各點(diǎn)距岸邊的平均距離，單位為ｋｍ；“／”前數據為常規網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ測試結果，“／”后為改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ方法的測試結果。這可以看出改進(jìn)方法在長(cháng)距離范圍數據通信穩定性有了明顯提升。

　�。常�２正確性驗證

　　選取湖區控制點(diǎn)，使用改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ方法算檢測各控制點(diǎn)（表２）。從檢測結果看出，此方法的ＲＴＫ成果滿(mǎn)足相關(guān)規范的精度要求。

　　４結語(yǔ)

　�。ǎ保┍疚乃�述的網(wǎng)絡(luò )ＲＴＫ改進(jìn)方法降低了數據通信要求，各模塊的協(xié)同作業(yè)可以保證差分數據的完成性，使流動(dòng)站能夠正常作業(yè)，同時(shí)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(shí)，這種網(wǎng)絡(luò )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(guān)測、海島測量等也有極大應用前景。

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