GPS RTK測量中常見故障分析與排除

張 健，詹 勇，盧 俊

（長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），湖北 武漢430074）

1 引言

目前GPS已廣泛作用，利用GPS可極大提高外業測量工作效率。采用GPS RTK、GPS網、CORS站（連續運行衛星定位服務系統）等方法，可迅速獲取待測定點平面位置與高程。GPS設備從無到有，從單頻到雙頻，從單星系統到雙星系統再到GNSS系統。GPS作業方式從完全靜態，GPS RTK（單基準站），GPS網（手機卡），發展到CORS站。效率也越來越高。

筆者所在的某勘測單位，隨著單位GPS設備的增多，GPS的型號也不斷增多。從最早的Trimble 4800只能做靜態測量，再到Trimble 5700可以做RTK，經歷過5800、R7、R8、R8Ⅱ。儀器設備的功能是越來越強大，操作也越來越人性化。

2 故障分類

隨著GPS型號的增多，相關的配套設備也大量增加，例如各種接收天線盤，各種型號主機，多種專業線纜，電源傳輸線，數據傳輸線，還有一體化線纜。多種電臺，及電臺天線等等。在外業工作中，出現故障的也多種多樣，五花八門。歸納總結主要分為兩大類。一類為人為故障，包括主機設備混搭、主要配件混淆；二類為非人為故障，包括電臺設置混亂、供電電源故障、環境等。

2.1 主機設備混搭

2.1.1 向下兼容

Trimble GPS各種型號的主機是可以混搭使用，但要遵循規則，就是“向下兼容”。即R8Ⅱ型——R8——R7——5800——5700。做RTK測量時，基準站只能用最低型號的主機。

以R8II型流動站主機兩臺，R7型流動站主機一臺，5700型流動站主機一臺為例，四臺設備中，若想“一拖三”即一臺基準帶三臺流動站的作業模式，作基準站主機的就只能用5700型。

5700型主機所配的電臺只能是Trimmark3。而非R8與R7所用的PDL電臺。基準站主機型號與基準站電臺型號確定后，主機的相關配件與線纜就好確定了。

2.1.2 流動站型主機可互換

流動站型主機可以做基準站主機，但基準站型主機卻不能做流動型主機。原因是基準站型主機內未配有Trimble Internal（內置電臺），不能接收電臺發射的無線電信號。無論是流動站型主機還是基準站型主機在做基準站時，是不必須要接收無線電信號的。

單位上有兩套RTK 1＋2 5700型GPS。即1臺基準站主機，2臺流站主機。當2臺基準站主機發生故障返廠維修期間，利用4臺流動站主機也實現RTK測量。只要把任意一臺流動型主機按基準站設置，其他3臺流動型主機仍然按流動型設置即可實行“一拖三”。

2.2 主要配件混淆

2.2.1 天線盤混淆

5700型主機所配的接收天線盤為Zephyr圓盤天線，R7型主機所配的接收天線盤為專用的Zephyr Mode 2圓盤天線。與Zephyr圓盤天線相比較起來，Zephyr Mode 2圓盤天線要較之高大些。

若不注意這些環節，5700配上Zephyr Mode2高圓盤天線或是R7配上Zephyr小圓盤天線，都會使基準站接收機或流動站接收機收星信號不穩，造成通訊錯誤，致使手薄控制器死機、重啟等故障。

2.2.2 電臺混淆

5700型主機所配的電臺只能是Trimmark3。Trimmark3的供電電源與傳輸發射信號為兩個獨立接口，故而電臺有專用的供電電纜和與接收主機互通數據的數據線纜，還有發射電臺信號的傳輸線纜。并且發射電臺信號接口為螺旋接口。R7型主機也可使用Trimmark3電臺。

5800，R8及R8Ⅱ型主機所配的電臺是PDL型，PDL電臺只有兩個接口，一個是為電臺供電和接收主機差分信號的一體化接口，另一個為發射電臺信號接口。PDL電臺有一體線（帶供電與傳輸數據），發射電臺信號的傳輸線纜，發射電臺信號接口為非螺旋式接口，是卡簧式接口。

2.2.3 無線電線纜混淆

上面已經提到，電臺有Trimmark3與PDL兩種。與相配的無線電線纜就有兩種，主要差別就在接口上，一種為螺旋式接口，另一種為卡簧式接口。卡簧式接口是為PDL使用，而螺旋式接口則是給Trimmark3使用。

電臺使用及無線電線纜若出現上述錯誤時，會造成外業工作停工。更換設備及線纜等，會間接影響外業工作的進度。

建議：出外業工作前，在后方基地領取設備后，帶電調試設備。以檢查是否有無遺漏的設備配件及線纜等。進而保證外業工作的順利進行。通過仔細檢查與調試，是可以免以上所述人為故障的。

2.3 非人為故障

筆者以自己的工作經驗為例，說明如何避免此類RTK故障發生和如何處理這類故障。

3 故障實例

3.1 工作實例一

在云南金沙江支流河谷，GPS設備為Trimble R8Ⅱ1＋1兩臺套。給PDL電臺供電的電源是已經用過4個月的12V45Ah的汽車電瓶。

（1）故障現象。前一天，GPS RTK使用正常。第二天，PDL電臺開不了機，即PDL面板上LED燈不亮。

（2）故障分析。由于前一天RTK可以有正常使用，并且工作時間超過了8h。

首先檢查PDL一體線上的供電保險片，經檢查保險完好，試電，PDL電臺還是開不了機。更換備用的15A新保險后，PDL電臺依舊開不了機。

接著用萬用表檢查電瓶，發現電瓶電壓為12.7V，說明電瓶是滿電狀態。則故障只可能出在PDL電臺上。

（3）故障排除。將以上故障情況返饋給Trimble維修站，維修站也無有效解決辦法，只能將電臺發回維修站修理。在詢問過維修站技術人員后，將PDL電臺與一體化線，在當地老鄉的汽車電瓶上試電，電瓶為12V 60Ah，萬用表量測電壓為12.8V。給過多次汽車打火，給電臺試電，最終電臺開機。

（4）故障總結。由于頭一天工作時間超過8h，可以是電瓶過度放電，致使電臺自動啟動低電壓保護（休眠狀態）。在無其他維修方法下，只能以常電壓，高電流來刺激電臺，以此來激活電臺。但這種方法對PDL電臺的保護電路損傷太大，造成電子元件提前老化，最終造成PDL電臺無線電信號的有效覆蓋半徑減小。

此種處理只為應急，不提倡使用。建議工作時間不要過長，避免讓電瓶長時間，超負載工作。極力避免電瓶過渡放電，造成PDL電臺自動進入休眠狀態。

3.2 工作實例二

在重慶長江三峽庫區，GPS設備為Trimble 5700 1＋1兩臺套。給Trimmark3電臺供電的電源是12V 45Ah的汽車新電瓶。

（1）故障現象。流動站接收機在基準站電臺旁邊，收不到電臺信號，Trimmark3電臺面板顯示“TRANS”，表示電臺在有發射無線電信號。

（2）故障分析。由于在來此工地前，已經在后方調試過此套RTK了，可以實測固定RTK點。只說明設備可能“水土不服”。

（3）故障排除。現在電臺在發射無線電信號，只有流動站接收機收不到信號，并且在基準站旁邊也收不到信號。再次通過TSC1手薄，檢查流動站Trimble INTERNAL（內置電臺）的無線電頻率與基準站電臺的無線電頻率，以及無線電模式。經過檢查基準站與流動站無線電模式均為“Trimmark3／SITENET450”，無線電頻率同為“413.05MHz”。可問題仍然存在，觀察基站周邊環境時，發現距基站約300m處有一移動手機信號發射塔。調整電臺與流動站無線電頻率為“418.05MHz后，流動站接收機無線電指示燈亮了，通過TSC1手薄連接到流動站接收機后，提示獲得固定解。問題解決。

（4）故障總結。估計是各地的手機發射信號頻率不一樣，才造成了5700型在三峽庫區的“水土不服”。以后每到新測區，都要注意當地的無線電信號頻率。

3.3 工作實例三

冬季在河北與內蒙古兩地交界地，某風電場勘測區。GPS設備為Trimble R8Ⅱ1＋1兩臺套。給PDL電臺供電的電源是已經用過半年的12V60Ah的汽車電瓶。

（1）故障現象。基準站啟動正常，流動站也可啟動，但不到半個小時，流動站收不到無線電信號。

（2）故障分析。既然能測半個小時的固定解，說明一切設備都正常工作。問題只能出現在電瓶與電臺上。由于當地冬季天氣嚴寒，筆者是第一次到測區。估計是天氣太冷了，電瓶內的電解液結冰。

（3）故障排除。當地冬季室外氣溫可達－30℃左右，在這樣室外環境下，電解液肯定要上凍。要給電瓶保溫，先選個合適的包裝紙箱，周圍都鋪上棉衣，再將電瓶放在其中。這樣包裝后，電瓶的工作時間是長了些，可以還是不足。就買多個暖手寶，放在電瓶與棉衣之間。與地面之間再加一層泡沫。電臺啟動后，接線柱用塑料張包好，外面再用毛毯包起來。如此一來，電臺在這樣惡劣的天氣條件下也可工作近5h。

（4）故障總結。每到新工地之前，要了解當地天氣、氣候情況。注意及時調整設備的保護裝置。以保證外業工作的順利開展。

4 結語

結合以上工作案例，可以看出，雖然GPS RTK故障多樣，但大多集中在無線電部分收發上。無線電收發不暢，造成工作難以進行，并影響工作進度。

建議：在后方基地，提前領取設備，并在室外進行加電調試；對調試中出現的問題，冷靜分析，仔細求證，認真排查，直到問題解決；調試中存在安全隱患的配件，應盡可能更換，不把隱患帶到工作現場；提前對未曾去的工作地區加以了解，以便于現場工作的開展。

［1］徐紹銓.GPS測量原理及應用［M］.武漢：武漢測繪科技大學出版社，1998.

［2］劉基余，李征航，王躍虎，等.全球定位系統原理與應用［M］.北京：測繪出版社，1999.

［3］張希黔，黃聲享，姚 剛.GPS在建筑施工中的應用［M］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［4］李征航，黃勁松.GPS測量與數據處理［M］.武漢：武漢大學出版社，2005.