南方RTD - RTK原理及应用(7)

GPS 12 26 49 57 LADGPS 0．6 3．7 12．7 13．2 WADGPS 0．36 0．26 0．54 0．71

2.4数据链与数据格式

差分GPS定位系统是由一个基准站和多个用户台组成。基准站与用户台之间的联系，即由基准站计算出的改正数发送到用户台的手段是靠数据链完成的。数据链由调制解调器和电台组成。

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通常，坐标差分可选对讲机，而伪距差分，RTK技术则应选择电台。考虑到森林中的环境以及对定位精度的要求，实施RTK. RTD技术时可选择便携的电台及有RTCM-102 数据接口的手持式DGPS接受机。 2.4.1电台选择

目前，市面上的电台分为两类：一类为直接传输，甚高频（VHF）,超高频（UHF）, 一般以视距直接通视的方式，25 W的功率传输，作用距离达20~100km，这种设备简单易用。另一类为地波传输，包括低频（LF）和中频（MF），这种信号能沿地球表面传播，能饶过建筑物和山丘，作用距离可达1000~2000km，适合于国家级固定型GPS差分站。在森林资源调查，监测及环境评价定位中，我们选择频率为60MHz的MOTOROLA sm120 UHF电台，标称作用半径为50km, 实际在山区，林区为30km，在平原，开阔地区为50~100km。当然，林区防火了望塔上的UHF电台是实施DGPS 值得利用的资源，可有效地节省DGPS费用，并不影响一旦发生火灾时的通话（语音联系）。 2.4.2调制解调器

调制就是利用调制信号——这里指差分改正信号去改变载波的某一参数的过程。常用载波为正弦波，表征正弦波的参数为振幅，调频和调相解调是调制的相反过程，即从已调制载波中解调出用户感兴趣的信号——差分改正数等。

一般DGPS系统选择数字调幅，数字调频，数字调相。RTD技术选择频移键控（FSK），波特率1200bit/s；RTK技术选择高斯滤波的最小频移键控MSK，即GMSK，波特率为9600bit/s。

FSK利用二元数字信号调制载波频率。当数字“1”和“0”分别控制两个独立的载波频率时，便形成FSK调制。

已调信号波形为：

?S1(t)?Acos(?1t??1)\1\SFSK(t)???S2(t)?Acos(?2t??2)\0\

式中，初始相位 ? 1 , ? 2 是在（-π，π）内均匀分布的随机变量。

调制解调器与电台，GPS OEM之间一般通过RS-232C联系。

2.4.3NMEA-0183数据格式

NMEA-0183是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式0180和0182

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的基础上增加了GPS接收机输出的内容而完成的。目前广泛采用的是Ver 2.00版本。现在除少数GPS接收机外，几乎所有的接收机均采用了这一格式。为了有效地开发GPS芯片，必须熟练地掌握这一格式。因此这里将叙述部分与GPS定位有关的标准格式。

格式定义

①数据采用ANSI标准，以串口非同步传送，每个字的参数如下： 波特率 4800bit/s 数据位 8bit 奇偶校验 无 开始位 1bit 停止位 1bit

②NMEA-183的每条语句格式如下表所示。 符号(ASCⅡ) 定义 $ Access “,” C….C “*” hh 起始位 地址域 域分隔号 数据块 总和检验域 总和检验数 终止符 HEX 24 2C 2A OD,OA DEX 36 44 42 13,10 说明 语句起始位 前两位为T ALKER识别符，后三位为语句名 域分隔号 发送的数据内容 此符号后面的2位数字是总和检验 总和检验数 回车，换行 例如， GGA GPS固定数据，这是一帧GPS定位的主要数据，也是用途最广泛的数据。

2.4.4RTCM-104数据格式

国际航运事业无线电技术委员会（RTCM）于1983年11月为全球推广应用差分GPS业务设立了SC-104专门委员会，以便论证用于提供差分GPS业务的的各种方法，并制定各种数据格式。1985年11月发表了Ver1.0版本的建议文件。经过5年的实验研究，取得了丰

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富的试验资料，对文件版本进行了升级和修改，于1990年1月公布了Ver2.0版本。新版本提高了差分改正数的抗差性能，增大了可用信息量。从多次试验表明，差分定位精度由原版本的8~10m提高到5m，通常可达2~3m。如果应用载波相位信息和积分多普勒技术，则可以使定位精度提高到1m。这是鼓舞人心的事。现在的商用GPS接收机除了编制自己的格式外，都配有通用的RTCM SC-104格式，有的就采用了这一通用格式。

为了适应载波相位差分GPS的需要，1994年1月又公布了Ver2.1版本。这一版本保留了基本电文，增加了几个支撑实时动态定位(RTK)的电文。

开发GPS技术的用户已经熟悉了GPS电文。在RTCM电文的字长，字格式，奇偶校验规则和其他特性。两种格式的主要差别在于GPS电文格式中各子帧的长度是固定的，而差分GPS电文格式采用要变长度的格式。在编辑中要考虑以下因素：

①增强奇偶校验规则，以检验出数据中的误差，避免将错误改正数发送给用户，提高用户使用的可靠性。

②一般用户不需要数据链的奇偶校验，不需要在数据传输过程成中的控制。这样，在多数应用中，不需要数据链奇偶校验和编码方案。

③奇偶校验规则，搭接边界规则，求解模糊度符号，在双相调制数据传输中统一协调解决。

④采用30bit和50Hz传输率相匹配，字边界时间为0.6s的整倍数，便于定时控制。以 前采用的32bit只能在16s内有一次相遇。

RTCM-104格式共有21类63种电文形式，比较重要的有电文1-DGP改正数，电文2-ΔDGPS改正数。

时刻t的伪距改正数为：

PRC(t)?PRC(t0)?PRC(t?t0)式中， 0 为16bit的伪距改正数，RRC为8bit的伪距改正数变化率，0 为第二字码的改正Z记数。经改正后的伪距为： PR(t)=PRM(t)+PRC(t)

PR(t)为差分改正后的伪距值，PRM(t)为伪距观测值，PRC(t)为t时刻的伪距改正数。

PRC(t)t???0（单用户差分测距误差（UDRE）的1δ估值可由基准站提供，一般而言

位权方差）。

现在将电文格式和类型介绍于后：

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