GPRS通信技术在GPS RTK系统中的应用__墨水学术,论文发表,发表论

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:52

副标题#e#摘要：GPS卫星定位技术是目前最理想的空间定位技术之一。通过对以往GPS差分数据获取方式的总结，提出基于GPRS通讯技术应用于GPS差分数据获取的技术优势。通过长期使用南方GPS-S82GPS接收机的GPRS无线通讯技术与原有GPS差分系统应用模式的对比，得出GPRS在GPS测量中应用的优势所在。
　　关键词：GPRS技术；GPS测量；RTK技术；GPS差分定位技术
　　一、    引言
　　全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从20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实时动态相对定位技术即平时所说的RTK（RealTimeKinematic）技术，现已广泛应用于城市工程测量、土地测量和航空摄影测量等领域，由于其能实时求解出待定点的坐标，与GPS静态测量—数据后处理定位方式相比，RTK技术给测量工作带来了很大的便利。实现RTK作业的关键在于基准站能够把其采集到的卫星数据实时地传送给所有的移动站。现在通行的手段是利用无线电台来传输，少数还使用GSM手机通信，但这两种手段都存在一些缺陷，电台高频信号近乎直线传播，衍射能力差，即使基准站架设于高处，仍然存在许多死角；功率有限，传输距离短，特别在城区遮挡干扰严重时，只能传输两公里左右，因而不能大范围地共用基准站；需要电台、电瓶、发射天线等，设备繁琐沉重、易损坏，给作业带来很多不便。GSM手机传输信号设备简单，但费用高、速度慢，一般不能一对多，实际应用存在障碍。而采用GPRS技术可以很好地解决上述问题，特别是在城市测量中，更能发挥其优势，给测量带来很大便利和效率，下面就阐述在这方面理论技术和应用情况。在这之前我们先来阐述一下GPRS的概念。
　　GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线电业务)是采用分组数据传输的GSM核心网的增强。GPRS应用了高速分组数据技术，它的主要创新是基于分组的方式，将传输速度从目前的9.6kbps提高到170kbps。GPRS具有实时在线、延迟短、性能稳定、传输速率高、覆盖率高、资费低廉等特点。
　　二、    GPSRTK系统构成及工作原理
　　GPSRTK系统是由一个基准站和若干个移动站组成。下面我以南方公司的GPSRTK系统来阐述其工作原理。测量GPS都需要高精度的定位坐标，而在GPS卫星定位的自身精度达不到要求的情况下，大家都采用差分GPS定位技术来满足需要。差分GPS定位技术是将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根据基准站已知的精密坐标，计算出基准站到卫星距离参数的改正数，并由基准站实时地将这一改正数发送出去，GPS移动站接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
　　GPS移动站的GPRS无线数据终端是通过GPRS网络登录到具有静态IP地址的网关服务器，GPS基准站主机与网关服务器的RS-232串口相连，基准站的坐标已知，实时不断地向基站服务器输出标准格式的差分校正数据，系统管理软件从基站服务器读出差分校正数据，通过Internet和GPRS网络把数据发送到已登录到基站服务器的移动站数据终端，数据终端把接收到的差分校正数据传递给移动站主机，移动站通过计算进行实时精确定位。在实际的应用当中根据不同的实际情况会采用多种工作模式，像南方公司的GPRSRTK系统就有两种工作模式，它是把功能模块化了#p#副标题#e#，实现多种组合，在实际测量中带来更多的方便。
　　南方GPRSRTK测量系统具备以下功能特点：一是有效增加RTK的作业距离，提高信号覆盖范围，有手机信号的地方即可工作，更加方便用户的使用，无论在高楼林立的城市，还是在偏远的乡村，都不影响通讯质量。二是可与采用GPRS通讯模式的VRS网络RTK系统对接，实现GPS单机测量模式。南方公司的GPRSRTK系统工作模式主要有两种：
　　第一种，通过一台能够宽带上网或者接有ADSL的电脑连接到GPS基准站，作为基准站系统，对外发射数据信号，然后在规定范围内使用带有GPRS的移动站进行接收数据，从而完成GPSRTK工作模式。具体连接方式如下图：
　　
　　
　　
　　第二种，在GPS基准站中装入带有GPRS功能的手机卡，然后建立GPRS服务器，通过服务器向外发送GPS数据，然后用带有GPRS的RTK移动站进行接收数据，构成GPS数据链。其网连接模式如下图：
　　
　　
　　
　　这两种工作模式适合于不同的野外情况，第一种工作模式的特点是基准站与带有网络的电脑服务器要连接在一起。也就是说基准站必须架设在离电脑服务器很近的地方。第二种就没有这种架设基准站的限制了，但是它的缺点是费用高。因为此模式的基准站也是采用手机卡的GPRS功能来连接internet网络的，所以费用要高。这两种模式都可与采用GPRS通讯模式的VRS网络RTK系统对接，实现GPS单机测量模式。
　　三、    野外应用效果与以往通讯模式的比较
　　RTK系统通讯模式主要有：电台数据链、GSM、GPRS、VRS网络。经过多次野外测试和工程应用经验现做以下总结
　　
　　数据链传输方式    电台数据链    GSM手机通讯    GPRS/CDMA    VRS网络
　　工作模式    基准站电台发射差分数据，移动站电台接收模块接收数据。可以单基准站对多个移动站工作    有移动站向基准站发出拨号请求，进行数据业务传输。只能一对一进行传输工作。    有基准站和移动站同时向Internetwap网站进行数据上传或下载。可以一对多工作。    采用GSM数据业务或者GPRS数据上传或下载模式工作。可以实现多移动站同时拨号。
　　数据传输速率    较低    较快，最高10kb/s    快，高可达180kb/s    快而且稳定
　　覆盖范围    与电台的发射功率有关，南方RTK市区常可达8km，开阔地可达12km，但是在市区有死角    范围非常广，可以实现全国漫游，而且盲区少    范围非常广，可以实现全国漫游，而且盲区少    范围非常广，可以实现全国漫游，而且盲区少
　　运行费用    低，采用无线电台发射，不产生通讯费用    费用特别高，采用语音电话计算费用，费用不易控制    较低，可以实现数据通讯业务包月，费用易控制    当地测绘部门投资建立，使用单位视当地情况进行有偿使用
　　基站灵活性    灵活设基准站    灵活设基准站    灵活、固定设站    固定设站
　　工作效率
　　利用效率    因传输距离较近，很难共用基站而分别设站，大多采用1+1模式，作业效率和GPS接收机利用效率较低。    因不能一对多，大多采用1+1流动设站模式，作业效率和GPS接收机利用效率低。   &nbs#p#副标题#e#p;因能够一对多，作业距离也较远，有效实现1+n模式。相对于电台、GSM效率要高的多。    能够一对多，作业距离一般可以达到60km，实现了单台GPS作业的模式。大大的提高了作业效率和接收机利用率
　　耐用性
　　便利程度    需要电台、电瓶、发射天线等，设备繁琐沉重、易损坏，操作不便。    设备简单、轻便，操作便利。    设备简单、轻便、耐用，操作便利。    单台GPS作业，简单方便，不用设临时基准站。
　　
　　四、    结论
　　GPRS通讯模式相比于电台、GSM通讯模式而言，通过Internet访问数据处理中心的GPRS服务器,有两个优点：
　　1）数据速度快，GPRS是数字传播方式，速度是GSM传输的速度的两倍。
　　2）随着速度的增加，其数据延迟也降低了。
　　3）相比于GSM通讯费用低，GPRS数据传输费用远比打电话接入的费用低。
　　GPSRTK用GPRS数据链替代了电台作业模式下的电台数据链，使得作用距离大大延长。GPS与GPRS技术的结合，使得任何地点的移动站用户都可以方便的享受RTK基站提供的数据服务。
　　五、    参考文献
　　【1】钟章队,蒋文怡,李红君.GPRS通用分组无线业务.人民邮电出版社.2001
　　【2】张勤,李家权.GPS测量原理及应用.北京:科学出版社.2005
　　【3】王惠南.GPS导航原理与应用.北京:科学出版社.2003
　　【4】《南方测绘》技术论坛
　　【5】马洪伟,盛翊智.GPRS技术在无线传输数据中的应用.微机发展.2005/15/3
　　【6】李云，杨玉.ITS系统中GPRS智能移动终端的设计.电讯技术.2004/44/4