GPS-RTK(E650)培訓說明書

1、開放 聯(lián)合 共贏E650培訓什么是GPS，它的產(chǎn)生和發(fā)展 GPS的英文全稱是:Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System，簡稱GPS，有時也被稱作NAVSTAR GPS。其意為“導(dǎo)航星測時與測距全球定位系統(tǒng)”，或簡稱全球定位系統(tǒng)。 GPS系統(tǒng)由美國從1973年開始研制，起初完全是一個軍用導(dǎo)航系統(tǒng)，從1983年開始用于解決大地測量問題。系統(tǒng)的最終構(gòu)成在1993/1994年間完成。GPS的組成它由空間部分、地面控制部分、用戶部分三部分組成。2.1空間部分 由24顆衛(wèi)星加N顆主動式備用衛(wèi)星組成。衛(wèi)星分布在軌道傾角為55

2、度的六個近似圓形的軌道面上。軌道運行的周期為精確的11小時58分恒星時。 最終的衛(wèi)星分布能保證在地球上任何一個地方任何時間至少可以同時看到4顆衛(wèi)星。2.2地面控制部分 包括一個主控站，三個注入站，五個監(jiān)測站組成。它們的作用在于：連續(xù)的監(jiān)測與控制衛(wèi)星系統(tǒng)；確定GPS系統(tǒng)時間；預(yù)報衛(wèi)星星歷與衛(wèi)星鐘狀態(tài)；周期性的更新每顆衛(wèi)星上的導(dǎo)航電文。2.3用戶部分 各種類型的用戶接收機和相關(guān)設(shè)備等。其作用是捕獲衛(wèi)星信號，并對接收到的衛(wèi)星信號進行變換、放大和處理，測量出衛(wèi)星信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地解算出測量點的三維坐標、速度和時間。 GPS信號及其結(jié)構(gòu)GPS衛(wèi)星發(fā)射的信

3、號由載波、測距碼和導(dǎo)航電文三部分組成。3.1載波 可運載調(diào)制信號的高頻振蕩波稱為載波。GPS衛(wèi)星所有的載波有兩個，由于它們均位于微波的L波段，故分別稱為L1載波和L2載波。 L1載波是由衛(wèi)星上的原子鐘所產(chǎn)生的基準頻率f0（f0=10.23MHz）倍頻154倍后形成的，即f1=1575.42MHz，波長為19.03cm。 L2載波是基準頻率f0倍頻120倍后形成的，即f2=1227.60MHz，波長為24.42cm。 其中L1載波攜帶偽碼(C/A碼)、P碼（Y碼）和導(dǎo)航信息, L2主要攜帶P碼（Y碼）。而導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷, 包含GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它系統(tǒng)參數(shù)。采用兩個不

4、同頻率的載波主要目的是為了教完善的消除電離層延遲。 3.2測距碼 測距碼是用于測定從衛(wèi)星至接受機間的距離的二進制碼。從性質(zhì)上講屬于偽隨機噪聲碼。根據(jù)性質(zhì)和用途的不同，測距碼可分為粗碼（C/A碼）和精碼（P碼或Y碼） 3.3導(dǎo)航電文 導(dǎo)航電文是由GPS衛(wèi)星向用戶播發(fā)的一組反映衛(wèi)星在空間的位置、衛(wèi)星的工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘的修正參數(shù)、電離層延遲修正參數(shù)等重要數(shù)據(jù)的二進制代碼，也稱數(shù)據(jù)碼。GPS定位原理 定位原理其實就是距離后方交會，簡單地講，就是天上衛(wèi)星的位置已知，GPS接收機把它到這些衛(wèi)星的距離測出來，然后通過距離公式把坐標反算出來，但是具體的實現(xiàn)方式不同類型的GPS都不同，比如有偽距定位和載波相位定

5、位等等。誤差來源GPS定位中出現(xiàn)的各種誤差，按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩大類，其中系統(tǒng)誤差無論從誤差的大小還是對定位結(jié)果的危害性來講都比隨機誤差大得多，而且它們又是有規(guī)律可循的。其從誤差源來講大體可分為三大類。5.1與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 a.衛(wèi)星星歷誤差 b.衛(wèi)星鐘的鐘誤差 c.相對論效應(yīng)5.2與信號傳播有關(guān)的誤差 a.電離層延遲 b.對流層延遲 c.多路徑誤差5.3與接收機有關(guān)的誤差 a.接收機鐘的鐘誤差 b.接收機的位置誤差 c.接收機的測量噪聲差分知識6.1差分的意義 GPS單機只能獲得幾米到幾十米的精度，這是由GPS系統(tǒng)本身的構(gòu)造和GPS信號結(jié)構(gòu)決定的，即使再怎么提高GPS接收機硬件的

6、工藝水平也很難獲得更好的精度。如何解決這個問題呢？這就需要差分的方式。對于前面提到的GPS的誤差來源，采用一定的數(shù)學方法和公式(主要是列方程組相減)，可以消除一部分公共誤差，準確地講，差分是一種消除GPS誤差的方式。6.2差分GPS和幾種差分模式按照差分源可以分為三種差分方法，位置差分、偽距差分、相位差分。a.位置差分原理這是一種最簡單的差分方法，任何一種GPS接收機均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。 安裝在基準站上的GPS接收機觀測4顆衛(wèi)星后便可進行三維定位，解算出基準站的坐標。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標與基準站的已知坐標是不一樣的， 存在

7、誤差?；鶞收纠脭?shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對其解算的用戶站坐標進行改正。 最后得到的改正后的用戶坐標已消去了基準站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。以上先決條件是基準站和用戶站觀測同一組衛(wèi)星的情況。 位置差分法適用于用戶與基準站間距離在100km以內(nèi)的情況。b.偽距差分這是應(yīng)用最廣的一種差分。在基準站上，觀測所有衛(wèi)星，根據(jù)基準站已知坐標和各衛(wèi)星的坐標，求出每顆衛(wèi)星每一時刻到基準站的真實距離。再與測得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機，提高定位精度。這種差分，能得到米級定位精度，如沿海廣泛使用的“信標差分”。c.載波相位

8、差分 載波相位差分技術(shù)又稱RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機，進行求差解算坐標。載波相位差分可使定位精度達到厘米級。大量應(yīng)用于動態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域。E650 主機操作說明概述 E650 是北京合眾思壯科技有限責任公司研制的一款高度集成的 RTK 測量系統(tǒng)（下稱E650） 。它將雙頻 GPS 天線、雙頻 GPS 接收機、數(shù)據(jù)鏈、GSM/GPRS、藍牙、鋰電池和數(shù)據(jù)存儲集成于一體，可以輕松安放在三腳架或者對中桿上進行測量作業(yè)。內(nèi)置 GPS 模塊采用高精度 GPS 接收板，同時可以跟蹤 26

9、通道（24GPS2SBAS） ，跟蹤性能優(yōu)越。整機高度密封，防水、防塵、防震，低功耗。該機操作非常容易，用戶只需輕輕一按，便可以穩(wěn)定工作，準確的得到所需的測量結(jié)果。大容量的存儲空間可以讓您采集無憂。E650 測量系統(tǒng)的主機可以當基準站使用，也可以作流動站使用，方便用戶隨時隨地交換使用。E650 主機系統(tǒng)可以靈活升級，從而不斷滿足您新的要求。 E650 可廣泛應(yīng)用于控制測量、工程測量、地形測繪、GIS 數(shù)據(jù)采集及勘界測量、面積測量和變形監(jiān)測等施工應(yīng)用范圍。E650 主機 主機是 E650的核心部分，內(nèi)置雙頻 GPS 接收機、雙頻 GPS 天線、數(shù)據(jù)鏈、GSM/GPRS、數(shù)據(jù)存儲、電池、藍牙模塊。

10、具有接收衛(wèi)星信號、進行移動通信和存儲數(shù)據(jù)等功能，如圖所示：E650 內(nèi)置高容量可充鋰電池，充滿電后可支持 E650 連續(xù)工作 10 小時以上（具體因工作方式和工作環(huán)境不同而有變化） 。 E650 具有防水防塵功能(IPX7)。 E650 具有一定防跌落能力，1.5 米桿跌落不影響使用。 E650 能夠在-30到+60的環(huán)境下正常工作。在-30到+70的恒溫環(huán)境下存儲 24 小時不影響正常工作。 E650 冷啟動捕獲時間小于 60 秒，重新捕獲時間小于 30 秒(丟星 60 秒時)。E650 操作簡單，操作界面上只有三個按鍵和四個雙色指示燈，即可完成基本的操作和指示。GSM 天線如下圖所示：GS

11、M 天線用于移動通信時信號的發(fā)射和接收，使用時將其接入主機的 GPRS 接口，并將固定螺帽擰緊。 使用時請仔細對準螺紋，慢慢擰入，以防損壞接頭插座。電源適配器當 E650 使用外部電源供電或為內(nèi)部鋰電池充電時，用電源適配器的一端連接市電，另一端連接 E650 主機外部電源接口。 該適配器的技術(shù)參數(shù)如下： z 輸入：100-240V AC. 50/60HZ z 輸出：12.0VDC 3.0A E650 目前在開機狀態(tài)下不同時支持充電功能。必須在關(guān)機狀態(tài)，插上電源適配器，電源適配器指示燈紅燈亮表示正在給 E650 充電，指示燈綠燈亮表示充電已完成。 同時 E650 基準站可以通過外接的電源線， 給

12、 E650 供電或者充電。電壓的范圍是： 10V24V DC，電源線紅線接正極，黑線接負極，E650具有反接保護功能。 （注意不要超過額定的工作電壓。 ）注：將 Fisher 頭的紅點與 E650 主機前面的外部電源接口的紅點相對應(yīng)插入。主機性能指標 系統(tǒng)特性 內(nèi)置雙頻 GPS 測量模塊：并行 26 通道，同時可以跟蹤 12 顆 GPS 衛(wèi)星（24通道）和 2顆 SBAS 衛(wèi)星（WAAS 通道）；L1/L2 載波相位，C/A碼，P1、P2 碼；衛(wèi)星高度角：0°-89°可調(diào)。 內(nèi)置高精度雙頻 GPS 天線。 支持多種數(shù)據(jù)輸入/輸出格式（NCT，CMR，RTCM）。 提供外接電

13、源輸入接口。 提供兩個 RS-232 接口、1個 USB 接口。 提供 1PPS、輸出和事件標志輸入。 提供簡單明了的操作界面，包括 LED顯示和按鍵輸入。 提供簡單可拆卸的 SIM 卡接口。 提供外接 UHF 天線和 GSM/GPRS天線接口。 電源系統(tǒng) 全內(nèi)置可充鋰電池組方便和可靠。 電壓：8.4V 容量：8400mAh 使用時間：10 個小時以上（視具體使用環(huán)境而略有不同） 充電時間：<6 小時 外接電源和內(nèi)部電池自動切換, 不影響工作狀態(tài)。 精度指標 靜態(tài)測量： 平面精度（RMS）：±5mm+1ppm*D 高程精度（RMS）：±10mm+1ppm*D D為距離

14、（Km） 動態(tài) RTK測量： 平面精度（RMS）：±1cm+1ppm*D 高程精度（RMS）：±2cm+1ppm*D D為距離（Km） 數(shù)據(jù)通訊及存儲 數(shù)據(jù)通訊：雙串口 RS232 接口（COMA 和 COMB）和一路USB2.0 (Basic Speed)。 內(nèi)存空間：128MFlash 存儲，斷電可保存十年以上。 物理及環(huán)境參數(shù) 一體化，鋁合金外殼 全防水防塵設(shè)計，IPX7 標準 抗 1.5 米自由桿跌落 主機重量：2kg(含電池組) 外形尺寸：171×152×106mm 工作溫度：-30-+60 儲存溫度：-30-+70 電源管理 供電方式及指示

15、E650 有兩種供電方式：內(nèi)部鋰電池或外接電源供電。當用內(nèi)部鋰電池供電時，電池的電量會被實時檢測到，當電池電量不足時， E650 會報警提示， 具體的電池狀態(tài)指示見電池狀態(tài)指示燈。 E650 提供完善的供電方式，連接外部電源時，電池自動停止供電，E650 轉(zhuǎn)由外部電源供電方式。 在關(guān)機狀態(tài)下，接上外接電源，即能夠?qū)?E650 內(nèi)部鋰電池進行充電，方便使用，充電時間小于 6小時。 內(nèi)部鋰電池供電 E650 內(nèi)置高容量可充鋰電池，便于野外操作，內(nèi)部鋰電池充好電后可使 E650 連續(xù)工作10 小時以上（實際使用時間視環(huán)境不同而有所變化） 。 外部供電 可以使用電源適配器來給 E650 主機供電， 也

16、可以使用外接專用的電源電纜給設(shè)備供電。 按鍵介紹：【I】-開關(guān)機鍵 功能： 1、 開關(guān)機。 2、 與【FN】組合完成 E650恢復(fù)出廠默認參數(shù)。 開機: 開機過程嚴格按照下面步驟進行： 1) 確保 E650 處于關(guān)機狀態(tài)。 2) 按下【I】（持續(xù)時間大于 3 秒）直到聽見“嘀”一聲，放開 【I】。 3) 3 個綠色指示燈同時點亮 0.5 秒，然后熄滅。 4) 依次點亮一個綠燈（其它指示燈熄滅），次序為 BATT 綠燈，GPS 綠燈，REC 綠燈，LINK 綠燈。 5) 所有指示燈熄滅。 6) 開機成功，各指示燈切換到正常顯示狀態(tài)。 上述過程缺一不可，否則都不是正常開機。 關(guān)機 : 關(guān)機過程嚴格

17、按照下面步驟進行： 1) 確保 E650 處于開機狀態(tài)。 2) 按下【I】（持續(xù)時間大于 3 秒）直到聽見“嘀” 三聲，放開【I】。 3) 4 個紅色指示燈開始閃爍直到關(guān)機。 4) 關(guān)機成功，所有指示燈熄滅。 【RESET】-強制關(guān)機鍵 功能：強制 E650 關(guān)機。 持續(xù)按下【RESET】鍵 5 秒以上，然后放開，E650 斷電關(guān)機，所有指示燈熄滅。該功 能只有在 E650 出現(xiàn)故障或無法正常關(guān)機情況下才使用。 【FN】-功能鍵 功能： 1、 啟動和停止數(shù)據(jù)記錄。 2、 啟動基準站。 3、 與【I】組合完成 E650 恢復(fù)出廠默認參數(shù)。 啟動數(shù)據(jù)記錄 :用于啟動數(shù)據(jù)記錄，過程如下： 1) 確保

18、 E650 處于開機狀態(tài)和非記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)。 2) 確保 E650 接收到了 4 顆以上衛(wèi)星信息（即 GPS綠燈連續(xù)閃 4 次以上）。 3) 按下【FN】超過 3 秒（每秒 E650 會“嘀”一聲），直至第三聲長音，放開【FN】。 4) REC 綠燈根據(jù)記錄間隔有規(guī)律閃，E650 進入記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)。 停止數(shù)據(jù)記錄 :用于停止記錄數(shù)據(jù)，過程如下： 1) 確保 E650 處于開機和記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)。 2) 按下【FN】超過 3 秒（每秒 E650 會“嘀”一聲），直至第三聲長音，放開【FN】。 3) REC 綠燈滅，停止記錄數(shù)據(jù)，E650 進入非記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)。 系統(tǒng)恢復(fù)出廠默認參數(shù) :用于將 E650設(shè)

19、置恢復(fù)到出廠默認狀態(tài)。過程如下： 1) 確保 E650 處于關(guān)機狀態(tài)。 2) 同時按下【I】和【FN】（大約 10 秒）直到聽見“嘀”一聲。 3) 放開【I】和【FN】。 4) 3 個綠色指示燈同時點亮 0.5 秒，然后熄滅。 5) 依次點亮一個綠燈（其它指示燈熄滅），次序為 BATT 綠燈，GPS 綠燈，REC 綠燈，LINK 綠燈。 6) 所有指示燈熄滅。 7) 設(shè)置完畢，E650 參數(shù)恢復(fù)到默認狀態(tài)，各指示燈切換到正常顯示狀態(tài)。 接口描述 ： 【PWR】-外部電源接口 功能：外接 12V直流電源給 E650 供電。 當 E650 選擇外部電源供電時，用外部供電線纜 Fisher頭的一端插

20、入該接口，另一端連接 12V直流電源。 【A】【B】-串口通訊接口 功能：和 PC 機通訊。 用外部串口通信線纜 Fisher頭的一端插入該接口，另一端連接 PC 機的串口。 【GPRS】-GSM 天線接口 功能：連接 GSM 天線，進行 RTK測量時，如果選擇 GPRS鏈路，那么 GSM 天線必須保證與 GPRS接口連接完好。 E650U手簿軟件（E650R）外業(yè)操作流程E650R軟件在測量作業(yè)中的操作步驟介紹新建模板 新建項目連接主機設(shè)置基準站設(shè)置流動站點校正 RTK測量 E650基本操作步驟(包括手簿軟件操作的簡單過程) :1 架設(shè)基準站(基本配件:三腳架/基座/一臺E650主機/基座鏈

21、接頭/測高片)1.1 架設(shè)三腳架.1.2 架設(shè)基座和主機把基座放置在三腳架上,盡量靠正中間,保留之后基座位置調(diào)整的空間;1.3 初步對中1.3.1調(diào)整腳螺旋使其大致平整,不要讓它處于旋盡的狀態(tài),要讓它處在可以上下調(diào)整的狀態(tài).1.3.2觀察基座對中目鏡,微調(diào)調(diào)焦螺旋(大環(huán)小環(huán)均要調(diào)節(jié)),至可清晰見到鏡中的黑色小環(huán)和清晰看到地面1.3.3雙手抬起三腳架其中兩條腳架,以第三條腳架為中心腳,微微移動,使控制點中心點基本處在黑色小環(huán)中,即可1.4 初步整平1.4.1 逐支調(diào)節(jié)腳架長短1.4.2 令基座上的圓氣泡整平器的氣泡基處在圓心內(nèi)1.5 精確整平1.5.1 旋轉(zhuǎn)基座上部(注意:如不可旋轉(zhuǎn),請檢查基座

22、靠底部的固定螺絲是否擰緊,或檢查基座是否有損壞),使管氣泡整平器與其中兩個腳螺旋的連線平行,兩個腳螺旋反向的同時微微旋轉(zhuǎn),微調(diào)使管氣泡處在正中位置;1.5.2 旋轉(zhuǎn)基座上部(注意:如不可旋轉(zhuǎn),請檢查基座靠底部的固定螺絲是否擰緊,或檢查基座是否有損壞),使管氣泡在剛才的方向垂直方向上,微微旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋(注意:只需調(diào)節(jié)一個,原來調(diào)整過的兩個腳螺旋不要調(diào)節(jié)),微調(diào)使管氣泡處在正中位置1.5.3 若基座上部旋轉(zhuǎn)180度后,發(fā)現(xiàn)管氣泡有偏移一格或以上的,需進行校正.1.6 精確對中完成上面整平過程后,再次觀察對中鏡,輕輕擰松基座的固定螺絲(基座最下方),微微平移基座,令控制點中心處于黑色小環(huán)內(nèi),使之

23、對中.1.7 反復(fù)對中整平觀察對中鏡和整平氣泡,反復(fù)上面對中整平方法,使之同時達到對中和整平的要求l 如果反復(fù)多次后均不能同時對中整平,請檢查整平氣泡是否水平,或檢查基座是否損壞l 如果不能自已完成,請聯(lián)系專業(yè)人員.8把測高片用基座鏈接頭固定在主機上,注意測高片小勾朝上;將主機放上基座的相應(yīng)位置,擰緊固定好基座.2 設(shè)置基準站2.1 開啟基準站的主機E650在開機后會初始化所有模塊,“Link”閃爍紅燈,在紅燈不閃后，可以開始操作2.2 開啟手簿2.2.1 檢查藍牙（第一次使用）2.2.1.1 觀察手簿屏幕有個“”藍牙標志，剛開機會有短時間的灰色初始化狀態(tài)，當顯示藍色時代表藍牙可用2.2.2

24、打開E650R軟件2.2.2.1管理坐標系管理 管理模板管理2.2.2.2項目-新建項目(或打開已有的項目)2.2.2.3配置-連接主機(連上基準站的主機) 配置-設(shè)置基準站(注意：若用三腳架架設(shè)的話,要選擇天線斜高)2.2.2.4完成設(shè)置:配置連接主機-斷開與主機藍牙連接（注意：不要斷開數(shù)據(jù)鏈路）3 架設(shè)流動站(基本配件:對中桿/一臺E650主機/測高片(可選)3.1 拼接對中桿3.2 對中桿接上主機3.3 打開主機電源3.4 固定手簿托架l 把手簿托架固定在對中桿適合自己高度的位置上l 手簿托架支架頭的指北針要處在自己可見位置上3.5 固定手簿l 手簿固定在手簿托架上(注意:手簿觸筆在手簿

25、的的上部外側(cè),請不要弄掉手簿上的觸筆)l 按下手簿托架支架頭的按鈕,拉出手簿托架,調(diào)節(jié)適合自己的角度后固定回去4 設(shè)置流動站4.1 開啟主機4.2 設(shè)置流動站4.2.1 配置-連接主機(選中流動站主機的序列號,如果不存在時要先搜索,再保存)4.2.2 配置-設(shè)置流動站(注意:選擇天線垂高)注意：在設(shè)置成功流動站后，要啟動鏈路 5 測量點校正6 測量測量數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理在手簿中的操作在E650R之中有三個數(shù)據(jù)管理的部分，分別是管理數(shù)據(jù)管理、測量RTK數(shù)據(jù)、工具坐標管理。這三個部分個有分工，工具坐標管理，其中的數(shù)據(jù)是工具中各種功能的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對工具外的模塊沒有任何作用；測量RTK數(shù)據(jù)，主要是實際測量

26、數(shù)據(jù)的管理，將測量數(shù)據(jù)記錄在手簿內(nèi)，并將記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)出到其他部分，以便應(yīng)用。管理數(shù)據(jù)管理是上述之外的所有數(shù)據(jù)管理職能。管理數(shù)據(jù)管理導(dǎo)入：就是打開一個點文件，然后再選擇一個保存的路徑，可以把一個文件中的點導(dǎo)入到另一個文件中。導(dǎo)出：就是把此點數(shù)據(jù)管理中的數(shù)據(jù)選擇一個文件夾導(dǎo)出。瀏覽：就是打開一個點文件。增加、刪除、編輯：就是對已經(jīng)存在的點文件進行增加、刪除和編輯的操作。（在此界面中，可以把在電腦上編輯的點文件導(dǎo)入進來，而無需在手簿上增加）注：在增加點之前，必須打開一個文件。測量RTK數(shù)據(jù)管理如圖上圖所示， 在主界面下點 擊測量RTK數(shù)據(jù)進入本界面。 我們測量中的數(shù)據(jù)采集點和各種放樣中保存的實際放樣點都可以在此界面下查看。 也可以把數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出的操作，點擊導(dǎo)出，選擇目標文件夾。 輸入文件名稱和要保存的文件格式保存即可，如果需要應(yīng)用到 PC 機上，只要把手簿和電腦用微軟的同步軟件連接上，找到文件的所在，復(fù)制到 PC 機上即可。工具坐標管理在工具所