GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK在鐵路測量中的優(yōu)勢及相關(guān)設(shè)置

屈凱鋒

(中鐵第一勘察設(shè)計院陜西鐵道工程勘察有限公司，陜西寶雞 721001)

1 GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK在鐵路測量中的意義

傳統(tǒng)的RTK作業(yè)方式主要依靠電臺發(fā)射差分信號，要求基準(zhǔn)站和流動站之間的天線必須滿足“電磁波通視”，即電磁波能從基準(zhǔn)站通過直射、繞射和反射等傳播方式有效地到達(dá)流動站，若基準(zhǔn)站的發(fā)射天線和流動站的接收天線均沒有足夠的高度，電磁波在傳播過程中不斷被地面吸收而迅速衰減，嚴(yán)重地限制了RTK的有效工作半徑。隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路選線條件極為苛刻，途經(jīng)區(qū)域的地形條件越來越復(fù)雜，丘陵區(qū)，山區(qū)所占的比重越來越大，傳統(tǒng)的電臺RTK在丘陵區(qū)，山區(qū)有效工作半徑較小，往往1 km以外就不能正常收到差分信號，這樣嚴(yán)重的影響了鐵路測量的工作效率，增加了工人的勞動強度。而GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK是依靠移動和聯(lián)通的公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，只要數(shù)據(jù)鏈處于移動基站范圍之內(nèi)，通信就可以正常進行，不受距離、區(qū)域、環(huán)境的影響。因此，GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK在鐵路測量中有著非常重要的意義。

2 與傳統(tǒng)電臺RTK相比GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK的優(yōu)勢

1)傳輸距離不受環(huán)境和距離影響。傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺受環(huán)境和距離的影響非常嚴(yán)重，當(dāng)參考站和流動站之間受到城市中的高樓、野外高山阻擋時，測量工作無法順利進行。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈由于依靠移動和聯(lián)通的公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，只要數(shù)據(jù)鏈處于移動基站范圍之內(nèi)，通信就可以正常進行，不受距離、區(qū)域、環(huán)境的影響。移動和聯(lián)通的通信網(wǎng)絡(luò)基本已覆蓋全國各地，相當(dāng)多的省份覆蓋率接近100%，而且移動和聯(lián)通的覆蓋面可以互補，兩個網(wǎng)絡(luò)都沒有覆蓋的地方，已經(jīng)很少，并會越來越少。對于特殊測量環(huán)境時，GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈更能體現(xiàn)它的優(yōu)勢。例如:測量點處于地下、山洞。

2)壽命長，不衰減。傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺使用一到兩年后，傳輸距離明顯變短，使用戶的測量范圍變得越來越小，這個問題一直困擾著廠家和測量單位。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈的使用從根本上改變了這個局面，并且隨著網(wǎng)絡(luò)狀況的改進，數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量還會有所提高。隨著3G時代的來臨，數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量還將大大提高。

3)不用申請單獨無線電頻點。近年來，隨著無線通訊事業(yè)的發(fā)展，空中的頻點資源越來越少，同時，免費的無線電愛好者頻段，使用的用戶越來越多，干擾越來越大。測量用戶從費用上考慮，使用數(shù)傳電臺時，很少使用付費頻段，這樣，在使用免費頻段時，由于干擾的增大，明顯影響了數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。隨著空中的頻點資源的耗盡，免費頻段還將越來越窄，問題加劇。同時，當(dāng)測量點距離機場、港口、軍事目標(biāo)等較近時數(shù)傳電臺禁止或限制使用，測量工作無法進行。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈由于使用的是移動或聯(lián)通的公網(wǎng)頻點，回避了這個問題。

4)使用方便。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈盡管使用的是新興技術(shù)，但從用戶使用的角度來看，同傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺相比，并沒有增加用戶使用的難度。同時，軟件管理上，WEB服務(wù)器的信息發(fā)布，使用戶更加方便地配置參考站同流動站的對應(yīng)關(guān)系，查閱數(shù)據(jù)鏈的工作狀態(tài)。硬件上，斷線重?fù)艿裙δ艿氖褂茫宫F(xiàn)場數(shù)據(jù)鏈的使用者不需要對數(shù)據(jù)鏈進行過多的干預(yù)。

5)成本低效率高。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈的一次性采購成本只是數(shù)傳電臺的幾分之一。數(shù)傳電臺使用幾年后，由于不斷衰減，可能要更換。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈在沒有硬損傷的前提下，基本不用更換。在使用費用上，GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈在做包月之后，測量單位月花費平均在50元以內(nèi)，最高不超過100元。隨著通訊公司資費的下調(diào)，費用還會降低。另外，通過在黔張常項目丘陵山區(qū)試驗，采用傳統(tǒng)電臺RTK技術(shù)進行鐵路客運專線放線工作，若選擇1臺基準(zhǔn)站，兩臺流動站，人員配備5人，平均1 d能放中線1 km左右。而同樣的人員，在地形條件相同的條件下，采用GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK，平均1 d能放中線接近4 km，由此可看出，采用GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK放線的工作效率可提高4倍以上。采用電臺RTK放線，由于電臺在山區(qū)“電磁波通視”極差，所以沿線路必須加密控制點，平均每1 km就要加密一對控制點，大大增加了測量的成本，而采用GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK放線則不受控制點密度的影響，平均8 km一對就能控制精度了，而且，大大的減少了外業(yè)作業(yè)時間，提高了測量效率，降低了項目成本，確保了工期，取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3 GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK模塊設(shè)置

1)安裝VRS＆P2P軟件。在提供的軟件安裝包內(nèi)找到SETUP.EXE，雙擊進入安裝界面，按系統(tǒng)提示依次安裝即可。2)數(shù)據(jù)模塊的設(shè)置。打開之前安裝好的軟件，進入如圖1所示的界面。首先，進入選項設(shè)置區(qū)域界面如圖2所示。串口選擇:下拉列表，供用戶選擇本設(shè)置軟件使用的串口;打開串口:按鈕，用來打開/關(guān)閉用戶選擇的串口;選項設(shè)置方式:下拉列表，提供用戶使用VRS/P2P的選項，在這里我們選擇DJZ模式;然后，進入用戶串口設(shè)置區(qū)域界面如圖3所示。用戶串口設(shè)置——用來設(shè)置VRS/P2P終端與用戶設(shè)備的串口通訊格式，包括“波特率”“數(shù)據(jù)位”“校驗位”和“停止位”下拉列表，用戶可以根據(jù)設(shè)備的實際使用情況選擇對應(yīng)的通訊格式，確認(rèn)后點擊“設(shè)置”按鈕進行設(shè)置，如果設(shè)置成功，軟件會返回成功提示，否則返回失敗提示。如果提示失敗，首先請檢查本公司的VRS/P2P產(chǎn)品是否連接正常(設(shè)置狀態(tài));其次檢查軟件是否選擇了正確的設(shè)置串口;如果都正確請重新設(shè)置。接著，進入用網(wǎng)絡(luò)撥號設(shè)置區(qū)域如圖4所示。

圖1 VRS/P2P設(shè)置及測試界面

圖2 選項設(shè)置界面

圖3 用戶串口設(shè)置界面

圖4 網(wǎng)絡(luò)撥號設(shè)置界面

網(wǎng)絡(luò)撥號設(shè)置——用來設(shè)置VRS/P2P產(chǎn)品的接入“網(wǎng)絡(luò)名稱”“用戶名”和“密碼”以及“撥號”;使用不同類型的VRS/P2P產(chǎn)品“撥號”設(shè)置不同，注意使用GPRS類型“撥號”是“*99＊＊＊1#”;而CDMA 類型“撥號”是“#777”;接入的“網(wǎng)絡(luò)名稱”“用戶名”和“密碼”軟件都已給出;撥號待自己選定后即可點擊“設(shè)置撥號”按鈕進行設(shè)置，如果設(shè)置成功，軟件會返回成功提示，否則返回失敗提示，如果失敗請重新設(shè)置。

然后，進入P2P設(shè)置區(qū)域如圖5所示。

圖5 P2P設(shè)置界面

P2P設(shè)置——點對點設(shè)置有2種設(shè)置界面，用戶根據(jù)自己的使用情況選擇“IP登錄方式”是“固定IP”還是“動態(tài)域名”，圖5即是不同登錄方式下的設(shè)置界面。相同部分是“端口號”和“設(shè)備ID”，不同的是選擇固定IP時，只要輸入“中心固定IP”，而“動態(tài)域名”需要輸入“DNS服務(wù)器IP”和“域名”。設(shè)備ID號:屏蔽即是數(shù)據(jù)前不加ID號、使用即是加上ID號，這里都使用屏蔽。協(xié)議類型:分為UDP/TCP;這里都用UDP。心跳時間:UDP時都用“允許”。選擇“IP登錄方式”“固定IP”還是“動態(tài)域名”根據(jù)實際情況決定，使用域名需要到提供域名的網(wǎng)絡(luò)運營商注冊，確認(rèn)后點擊“設(shè)置P2P”按鈕進行設(shè)置，如果設(shè)置成功，軟件會返回成功提示，否則返回失敗提示，如果失敗請重新設(shè)置。

4 GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈RTK天寶儀器設(shè)置實例

1)準(zhǔn)備工作。a.配備天寶CDMA數(shù)據(jù)鏈終端3個;b.到電信營業(yè)廳辦理幾張CDMA的卡，選擇合適的套餐，以每月工作200 h計算:選用CMR+格式流量最小:約72 M;選用RTCM2.3G格式流量較大:約300 M。

2)手簿的升級。如果你手簿的Survey Controller的版本低于12.XX，請通過附件的升級包升級到12.XX。下面以11.XX升級到12.XX為例，操作過程如下:

運行軟件包中的setup.exe，選擇簡體中文選擇安裝Trimble Survey Controller＞。

如圖6所示，此時注意手簿，選擇OK，然后安裝語言包。觀察手簿，注意進度，等到進度條完全安裝完畢，進入Survey Controller→“Configuration”→“Controller”→“Language”→“Chinese(Simplified)”→“yes”。然后再進入Survey Controller就成中文的了。

圖6 文件發(fā)送界面

3)手簿的操作。打開手簿，配置Survey Controller在Survey Controller的界面下點擊“配置”→“測量形式”→“新建”，輸入形式名稱“GPRS/CDMA-RTK”形式，類型選擇“GPS”。點擊“配置基準(zhǔn)站選項”→測量類型選擇“RTK”，播發(fā)格式選擇“CMR+”，輸出的附加代碼復(fù)選框不選，其他選項不變。點擊“接受”。點擊“配置基準(zhǔn)站電臺”，類型選擇“自定義電臺”，接收機端口選擇“端口2”，波特率選擇“38400”，奇偶檢驗選“無”CTS已啟用復(fù)選框不選。然后“接受”。點擊“配置流動站選項”，把天線測量類型改成“天線底部”，其余選項使用默認(rèn)值，就和基準(zhǔn)站一致了。然后，點擊“接受”。點擊“配置流動站電臺”→“自定義電臺”→經(jīng)由控制器發(fā)送復(fù)選框選上，控制器端口選擇“藍(lán)牙”→連接到電臺選擇模塊的相應(yīng)號碼即可(先在“配置→控制器→藍(lán)牙→搜索”出來模塊藍(lán)牙號)。沒有藍(lán)牙的模塊，選擇com1端口，用線纜連接，然后“接受”→“存儲”。注意:基準(zhǔn)站和模塊之間需用數(shù)據(jù)線連接，外業(yè)操作和普通RTK操作相同。

5 結(jié)語

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路選線條件極為苛刻，途經(jīng)區(qū)域的地形條件越來越復(fù)雜，丘陵區(qū)，山區(qū)所占的比重越來越大，但是工期越來越緊，傳統(tǒng)的電臺RTK在丘陵區(qū)，山區(qū)有效工作半徑較小，嚴(yán)重的影響了鐵路測量的工作效率，增加了工人的勞動強度。本文通過對GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈和傳統(tǒng)電臺優(yōu)缺點的對比，分析了GPSRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈在鐵路測量中的優(yōu)越性，得出了在實際鐵路測量工作中有效的提高了工作效率，減輕了工人的勞動強度，大幅的節(jié)約了測量成本的結(jié)論，并結(jié)合實例給出了數(shù)據(jù)模塊及儀器詳細(xì)簡便的設(shè)置方法，有利于技術(shù)人員的快速學(xué)習(xí)和掌握。

［1］王 平.虛擬參考站——GPS網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)［J］.測繪通報，2001(S0)：4-6.

［2］黃丁發(fā)，熊永良，袁林果.全球定位系統(tǒng)(GPS)——理論與實踐［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.