單基準站模式下多種GNSS差分數據的傳輸

平先才 陳星榮 梁向棋 呂嬌 舒曉明

摘 要：本文針對單基準站單一GNSS差分數據的傳輸問題，對擁有內置無線模塊的天寶SPS985做了分析和研究，根據儀器的通訊數據格式以及其所支持的協議設置實現了單基準站模式下多種GNSS差分數據的傳輸，并做了利用4G路由器為天寶SPS985基準站提供網路信號的實驗，實驗表明，該方法解決了單基準站模式下多種GNSS差分數據不兼容的問題，實現了使用天寶SPS985網絡基站時，市場上主流的GNSS接收機間的多種差分數據傳輸。該技術可以廣泛應用于測繪領域。

關鍵詞：單基準站模式；多種GNSS差分數據；多種GNSS接收機；4G無線路由

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）8-0043-02

從上個世紀70年代開始，隨著信息技術的高速發展，衛星導航定位（GNSS）精度的一步步提升，使其在建筑、漁業、氣象、電信、測繪等行業得到大幅度深層次地擴展應用。由于GNSS具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便等特點，在常規的大比例尺地形圖測繪項目中，利用GNSS測量技術很大程度上提高了測量作業的效率和可靠性，大大降低技術人員的作業強度。

但是，在實際生產測繪作業過程中，當我們遇到GNSS接收機品牌類型多但是同一型號儀器的數量少的時候，往往需要架設兩個甚至多個基準站，這個時候整個過程就略顯繁瑣，也會浪費一部分人力物力資源。于是設想，使用其中某一個GNSS接收機架設基準站，其他各種品牌型號的GNSS接收機作為流動站都能正常接收差分信號，并能保障其日常作業精度等要求，該功能的實現，可以為技術人員提供更加便捷高效的測繪作業。

1 常用GNSS接收機介紹

全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System），簡稱GNSS，它是所有全球導航衛星系統及其增強系統的集合名詞，是利用全球的所有導航衛星所建立的覆蓋全球的全天侯無線電導航系統。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的Compass（北斗）、歐盟的Galileo系統，SBAS廣域差分系統，DORIS星載多普勒無線電定軌定位系統，QZSS準天頂衛星系統，GAGAN GPS靜地衛星增強系統等，可用的衛星數目達到100顆以上。它利用了眾多衛星導航系統中的一個或多個系統進行導航定位，并同時提供衛星的完備性檢驗信息（Integrity Checking）和足夠的導航安全性預警信息。

表1列出了5種市場上常用的GNSS接收機型號的通訊數據格式及支持模式。

從表1可以看出，不同品牌的GNSS接收機和同一品牌不同型號的GNSS接收機，它們通訊數據格式及支持模式都不一樣。在表1品牌型號的GNSS接收機中只有天寶系列可以支持多種協議、多種數據格式信號，但是在使用天寶系列架設網絡基站時，差分數據通過手簿網絡上傳服務器進行轉發，在這種測量模式下，存在以下問題：

（1）手簿電池續航能力較差，斷電后需重新進行基準站設置；

（2）手簿網絡容易突然中斷；

（3）TrimbleAccess軟件基準站斷開，網絡恢復后需要重新手動點擊“啟動基準站”。

上述問題將導致在使用天寶系列架設基準站時，基準站必須有人留守，因此，為了保證測試的穩定性、高效性及嚴謹性，需要優先解決天寶GNSS接收機架設基站的問題。

2 利用4G無線路由器為基準站提供穩定網絡

本次測試通過增加一個外接電源和一個4G無線路由器為基準站提供網絡以解決天寶儀器架設基站所存在的上述問題，而在上述天寶儀器中，只有天寶SPS985型號有內置無線模塊，因此本次測試以天寶SPS985為例進行實驗。

2.1 與4G無線路由器通訊配置

原理：使用天寶SPS985內置無線模塊，將其從服務端切換為客戶端。

步驟：

（1）使用電腦/手機連接天寶SPS985 WIFI服務端，進行初次配置，連接WIFI，輸入密碼，默認密碼為abcdeabcde。本次測試使用工具為手機。

（2）連接上天寶SPS985的WIFI服務端后，訪問WebUI，進行設置，WebUI網址為：192.168.142.1，用戶名：admin，密碼：password。

（3）設置天寶SPS985 WIFI，點擊“WI-FI”——“客戶端”進行配置： “啟動Wi-Fi客戶端□”打勾——輸入已知4G路由網關IP地址、網掩碼及網關——輸入4G路由無線網絡名稱、密碼，點擊“保存并重啟”完成WIFI客戶端設置——重啟接收機，此時天寶SPS985已經與4G無線路由建立連接。

2.2、檢查連接狀態、設置基站

（1）訪問4G路由管理員頁面，使用手機搜索上節第三個步驟設置的無線網“DATANG MIFI958-TC01”，輸入密碼即可連接。

（2）連接上天寶SPS985的WIFI客戶端后，訪問WebUI，進行設置，此時的WebUI網址由“192.168.142.1”改變為客戶端IP“192.168.8.221”。

（3）進行基準站坐標設置，選擇“接收機配置”——“參考站”。①已知點架站：輸入笛卡爾各項參數，保存即可；②未知點架站：點擊“當前位置”獲取單點/QZSS定位坐標，保存即可。

到這里，天寶SPS985基準站就啟動完畢。在解決天寶SPS985儀器架設基站手簿網絡容易突然中斷，影響測試結果的問題后，再利用天寶SPS985實現單基站模式下多種GNSS信號的數據傳輸。

3 單基準站模式下多種GNSS差分信號數據傳輸的實現

在利用4G無線路由器為天寶SPS985基站提供網絡后，登錄天寶SPS985的WIFI客戶端IP“192.168.8.221”進行數據上傳的配置，選擇“I/O配置——端口配置”，選擇要播發的數據格式，設置IP地址和數據端口（一個端口可同時播發多種數據格式，如同時播發：CMRx和RTCM），以此達到多種GNSS信號數據的傳輸。

根據儀器的通訊數據格式以及其所支持的協議，具體為天寶SPS985依據TCP/IP協議和NTRIP協議分別在不同端口發射CMR、CMR+、CMRx、RTCM3、RTCM2.X信號，天寶R8依據TCP/IP協議接收CMRx信號，中海達H32依據NTRIP協議接收CMR、RTCM信號，南方銀河1依據NTRIP協議接收CMR+、RTCM信號，萊卡GS15依據NTRIP協議接收CMR+、RTCM信號。

本次測試中對TCP/IP協議和NTRIP協議信號數據進行了實驗，結果顯示利用4G無線路由連接天寶SPS985架設基準站，再設置不同協議通訊數據格式后，在利用該方法，使用天寶R8、中海達H32、南方銀河1以及萊卡GS15都能正常的進行外業數據采集工作，即該方法能完美實現單基準站模式下多種GNSS信號的數據傳輸作業。

4 結束語

實踐證明，利用4G無線路由可以解決天寶GNSS接收機架設基站網絡突然中斷的問題，在以天寶SPS985架設的單基準站模式下通過I/O端口配置TCP/IP協議和NTRIP協議可以實現多種GNSS信號數據的傳輸。在實際生產活動中，利用該方法節約了人力物力，提高外業數據采集質量和速度，大大節約了儀器設備采購成本；但目前市場上有內置無線模塊的GNSS接收機較少，因此該方法的使用具有一定的局限性。但隨著2017年11月中國自主建造的第三代導航衛星“北斗”已順利升空，伴隨著GNSS接收機與衛星導航系統的建設同步發展，在各類應用領域的不斷推廣，單基準站模式下多種GNSS信號的數據傳輸技術，因其兼容性極強，必將成為主流趨勢。采用單基準站模式下多種GNSS信號數據傳輸的技術來提高測繪作業的效率將成為未來的測繪行業研制的主要方向之一。

參考文獻：

[1]胡曉，高偉，李本玉.GNSS導航定位技術的研究綜述與分析[J].全球定位系統，2009，34（3）.

[2]王解先.全球導航衛星系統GPS/GNSS的回顧與展望[J].工程勘察，2006（3）.

[3]丁翔羽.GNSS現代化及研究的熱點問題[J].物探裝備.2010年第20卷第1期.

[4]顧國華.GNSS科學發展與前景[J].全球定位系統，2008，33（4）.

[5]李天文.GPS原理及應用[M].北京：科學出版社，2003.