当前位置: > 科学揭秘 > 正文

GPS接收机的使用

来源:科学揭秘 作者:小慧 工程测量实用技术手册 > 时间:2019-04-26 22:54:01

1.仪器的选择与检验

(1)接收机的选择

GPS接收机是完成测量任务的关键设备,其性能要求和所需的接收机数量与测量的精度有关,工作中可根据情况按表18-40的要求选择。

表18-40 接收机的选择原则

GPS测量的精度通常是用相邻点间的距离误差来表示的。A级观测精度的常量误差不大于10(mm),比例误差不大于0.5×10-6;B级观测精度的常量误差不大于15(mm),比例误差不大于2×10-6;C级观测精度的常量误差不大于25(mm),比例误差不大于5~50×10-6。可根据不同用途选择不同的观测精度等级。

(2)检验

观测中所采用的接收设备,都必须对其性能与可靠性进行检验,合格后方能参加作业。尤其对于新购置的设备,应按规定进行全面的检验。接收机全面检验的内容,包括一般性检视、通电检验和试测检验。

1)一般性检验

主要检查接收设备的各部件及其附件是否齐全、完好,紧固部件有否松动、脱落,设备的使用手册及资料是否齐全等。

2)通电设备

检验的主要项目包括:设备通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况,以及自测试系统的工作情况。当自测试正常后,按操作步骤进行卫星的捕获与跟踪,以检验其工作情况。

3)试测设备

试测检验应在不同长度的标准基线上或专设的GPS测量检验场上进行。标准基线的相对精度应不低于被检验设备的标称精度。试测检验是接收设备检验的主要内容,凡是用于精密定位的接收设备,都应按作业时间的长短至少在每年出测前进行一次。

另外,天线底座的圆水准仪和光学对中器,也都要在每年出测前进行检验和校正。对于作业中所使用的气象测量仪表(通风干湿表、气压表、温度计),也定期送气象部门检验,以保障其正常工作。

GPS接收机属贵重的精密电子仪器,为了确保设备的安全和正常工作,用户必须制定严格的使用、运输与保管办法。

2.观测工作

观测工作主要包括:天线安置,观测作业,观测记录和观测数据的质量判定等。

(1)天线安置

天线的妥善安置是实现精密定位的主要条件之一。其安置工作一般应满足以下要求:

1)静态相对定位时,天线应尽可能利用三角架,并安置在标志中心的上方直接对中观测。在特殊情况下,方可进行偏心观测,但归心元素应以解析法精密测定。

2)当天线需安置在三角点觇标的基板上时,应先将觇标顶部拆除,以防止对信号的干扰。这时可将标志中心投影到基板上作为安置天线的依据。

3)天线底板的圆水准器气泡必须居中。

4)天线的定向标志线应指向正北,并顾及当地磁偏角影响,以减弱相位中心偏差的影响。定向的误差以定位的精度不同而异,一般应不超过3°~5°。

5)雷雨天气安置天线时,应注意将其底盘接地,以防止雷击。

天线安置后,应在观测时段的前后各量测天线高一次,两次量测结果之差不应超过3°,若满足取其平均值。

所谓天线高,系指天线的相位中心至观测点标志中心顶端的垂直距离。一般分为上、下两段。上段是从相位中心至天线底面的距离,这一段的数值由厂家给出,并作为常数;下段是从天线底面至观测点标志中心顶端的距离,这一段由用户测定。天线高的量测值为上下两段距离之和。

(2)观测作业

在开机实施观测工作之前,接收机一般需按规定经过预热和静置。观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号,并对其进行跟踪、处理和量测,以获取所需要的定位信息和观测数据。

关于利用接收机作业的具体操作步骤和方法,随接收机的类型和作业模式不同而异。而且,随着接收设备软件和硬件的不断发展,接收设备的操作方法也将有所变化,自动化的水平将不断提高。用户可按随机的操作手册执行。

一般来说,在外业观测工作中,操作人员应注意以下事项:

1)当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后,方可接通电源,启动接收机。

2)开机后接收机的有关指示和仪表数据显示正常时,方能进行自测试和输入有关测站和时段控制信息。

3)接收机在开始记录数据后,隐含应注意查看有关观测卫星数据数量、卫星号、相应测量残差、适时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。

4)在观测过程中,接收机不得关闭并重新启动,不准改变卫星高度角的限值,不准改变天线高。

5)每个观测时段,气象资料一般应在时段始末及中间各观测记录一次,当时段较长时(如超过60min),应适当增加观测次数。

6)观测站的全部预定作业项目,经检查均已按规定完成,且记录与资料均完整无误后方可迁站。

(3)观测记录

在外业观测过程中,所有的观测数据和资料均须妥善记录。记录形式主要有以下两种:

1)观测记录

观测记录由接收设备自动形成,均经保存在存储介质(如磁带、磁卡或记忆卡等)上,其内容包括:

①载波细微观测值及相应的观测历元;

②同一历元的测码伪距观测值;

③GPS卫星星历及卫星钟差参数;

④实时绝对定位结果;

⑤测站控制信息及接收机故障状态信息。

2)测量手簿

测量手簿是在接收机启动前及观测过程中,由用户随时填写的。其中,观测记事栏应记载观测过程中发生的重要问题,问题出现的时间及处理方式。

为了保证记录的准确性,测量手簿必须在作业过程中随时填写,不得事后补记。

上述观测记录和测量手簿都是GPS精密定位的依据,必须妥善保管。

3.作业模式

GPS相对定位的作业模式,亦即利用GPS确定观测站之间相对位置所采用的作业方式,它与GPS接收设备的软件与硬件密切相关。同时,不同的作业模式应作业方法、观测时间和应用范围的不同而有所差异。

近年来,特别由于GPS测量后处理软件系统的发展,为确定两点之间基线向量,目前已有多种作业模式可供选择。例如,Wild200-GPS测量系统,在其硬件和软件的支持下,作业模式就有静态相对定位、快速静态相对定位、准动态相对定位和动态相对定位等。现将这些不同作业模式的特点及其适用范围简单地介绍如下。

(1)静态相对定位模式(图18-138)

图18-138 静态相对定位

1)作业方法

采用两套(或两套以上)接收设备,分别安置在一条(或数条)基线的端点,同步观测4颗卫星1h左右,或同步观测5颗卫星20min左右。当基线超过100km时,观测时间应当适时延长。

2)定位精度

定位的相对定位精度可达5mm+1×10-6D,D为基线长度。

3)特点

这种作业模式所观测过的基线,应构成某种闭合图形(如图18-139),以便于观测成果的检核,提高成果的可靠性和GPS网平差后的精度。基线长度超过可由二十公里至几百公里。

图18-139 多台接收机相对定位

4)适用范围

①建立全球性或国家级大地控制网;

②建立地壳运动或工程变形监测网;

③建立长距离检校基线;

④进行岛屿与大陆联测;

⑤钻井精密定位。

(2)快速静态相对定位模式

作业方法:在测区的中部选择一个基准站,并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星,另一台接收机依次到各点流动设站,并且在每个流动站上观测1~2min。如图18-140所示。该作业模式要求,在观测时段中必须有5颗卫星可供观测;同时流动站与基准站相距不超过15km。

图18-140 快速静态相对定位

定位精度:流动站相对基准站的基线中误差可达5mm+1×10-6D。

特点:接收机在流动站之间移动时,不必保持对所测卫星的连续跟踪,因而可关闭电源以降低能耗。该模式作业速度快、精度高。缺点是直接观测边不构成闭合图形,可靠性较差。

适用范围:

①控制测量及其加密;

②工程测量、边界测量;

③地籍测量及碎步测量等。

(3)准动态相对定位模式作业方法:

在测区选择一基准站,并在其上安置一台接收机连续跟踪所有可见卫星;置另一台流动的接收机于起点(图18-141的1号点)观测1~2min。在保持对所测卫星连续跟踪的情况下,流动的接收机依次迁到2、3、…号流动点各观测数秒钟。

图18-141 准动态定位

该作业模式要求:在观测时段上必须有5颗以上卫星可供观测;在观测过程中流动接收机对所测卫星信号不能失锁;一旦发生失锁现象,应在失锁后的流动点上,将观测时间延长1~2min;流动点与基准点相距不超过15km。

定位精度:基线的中误差可达1~2cm。

特点:作业只需两台接收设备,效率甚高。即使偶然发生失锁,主要在失锁的流动点上延长观测1~2min,仍可继续按该模式作业。

应用范围:

①开阔地区的加密测量;

②工程定位及碎步测量;

③剖面测量和路线测量等。

(4)动态相对定位模式

作业方法:建立一个基准点,并在其上安置一台接收机连续跟踪所有可见卫星;另一台接收机安置在运动的载体上(图18-142),在出发点按快速静态相对定位法,静止观测1~2mim;运动的接收机从出发点开始,在运动过程中按预定的时间间隔自动观测。该作业模式要求:同步观测5颗卫星,其中至少4颗卫星应保持连续跟踪;同时,运动点与基准点的距离不超过15km。

图18-142 动态相对定位

定位精度:运动点相对基准点之点位精度可达1~2cm。

特点:速度快,精度高,可实现载体的连续定位。

应用范围:

①精密测定载体的运动轨迹;

②道路中心测量;

③航道测量;

④开阔地区的剖面测量等。

4.GPS测量系统的使用

以下以中国南方公司的NGS-200为例说明GPS的基本使用方法。

(1)系统性能

NGS-200型GPS接收机,是南方测绘仪器公司生产的静态单频机。主要技术指标与性能如下:

信号:借助C/A码重建的L1。载波,经载波相位平滑的C/A码伪距,广播星历,频载波相位,C/A码伪距,1575.42MHz。

通道数:8个独立的并行通道,可同时接收8颗卫星。

单点定位:15m。

静态差分定位精度:±(5mm+2×10-6D)。

高程:±(20mm+2×10-6D)。

此精度是指在WGS-84坐标系下精度;高程系指WGS-84坐标系下的椭球高。精度同处理软件有关,另外还与图形强度、星历及信号质量、观测时间长短有关。单点定位及导航精度受制于美国人为降低精度的选择性服务政策(SA政策)。

数据输出:RS-232C电平接口。

安装方式:直接安装在动态杆上或利用基座安装在三脚架上。

相位中心:接收机顶部正中。

使用环境温度:-20~+60℃。

贮存环境温度:-40~+70℃。

电源输入:直流6V。

功耗:<1.8W。

质量:1.5kg。

同步观测时间为40min左右,同步观测时间的多少与所测距离有关,当达到30km以上时,观测时段长度必须有两个小时以上;同时还与要求达到的精度有关,若要求精度高,则观测时间应长一点,精度要求稍低则可稍短一点。另外,同步观测时间还与观测时间段及卫星图形强度等因素有关。例如,如在夜间进行观测,其观测时间可比白天稍短,因为夜间电离层的影响小。

为达到高精度的大地测量要求,NGS-200型GPS测量系统采用静态相对定位模式。此时外业部分需两台或两台以上GPS接收机。同时,为方便野外观测,提高野外作业的效率,建议用户在经济条件许可下尽量多拥有几台GPS接收机。标准配置为三台套,用户可视自己需要而增减。扁平微带有源天线带内装式抑径板,根据卫星高度及运行状态自动选择卫星。

NGS-200型GPS测量系统还可扩展成RTD(Real-Time Difference),用于实时差分定位(测码)达±1m。

(2)NGS-200型GPS测量系统的硬件组成与使用

南方S-200型GPS接收机单台NGS-200由以下部分组成:接收机一台(含仪器箱);采集器托盘、采集软件一套;6V/4Ah可充电电池一只;充电器一只;基座及对点器一副;数据采集电缆线一根,电源电缆一根;《NGS-200型GPS测量系统操作手册》一本;三角架或对中杆一副。

另外,系统用户还应拥有下列软件:NGS-200基线向量处理软件,测量系统网平差及坐标转换软件;采集器与计算机通信软件及数据传输电缆。由于该系统接收机的主要元部件均来自于国外,并经过严格检测,因而接收机的品质良好。

1)组成单元特点

NGS-200型GPS接收机将天线、接收单元、数据采集单元、电源等合为一体,防水的外壳使NGS-200型GPS接收机可适应各种恶劣的气候,一体化的设计使其极为坚固且电磁兼容性能优良,简便的操作很适合野外测量。

天线单元:扁平微带有源高增益天线内置于接收机内,中心频率为1575.42MHz。

接收单元:NGS-200型GPS测量系统接收单元由8个独立的行通道组成,采集的数据为L1载波相位、C/A码伪距及广播星历。

数据采集单元:数据采集单元采用32位微控制器进行运算,保证在各种情况下都能迅速地进入一位状态(正常情况下仅需数秒)并选择最佳观测卫星。

2)电池及充电器

NGS-200型GPS接收机采用的电池为6V/4Ah的可充电镍镉电池,充足电的电池可连续给NGS-200供电12h。与之相配的大电流脉冲充电器需充电8h,便可将电池充足。充电时,将充电器插入220V交流电插座中,电缆线一端插入电池插座中,这时充电指示灯亮,当电池被充足之后,指示灯熄灭。电源电缆用于联接接收机和电池,供野外采集用。

3)基座及对中器

NGS-200型GPS接收机使用标准的三爪基座(脚架为英制)。

4)数据采集器

GPS采集器的作用是对野外观测时的GPS接收机的工作状态进行监控,并且记录野外观测的数据。NGS-200型GPS测量系统的采集器是一种掌上型电脑。

数据采集器有以下特点:

①与IBMPC兼容,内驻DOS操作系统。

②采用与Windows类似的图形界面,操作非常简便。

③该机小巧、可靠性高,功耗低。

④具有多种应用软件,如通信录、电话记录簿等,可作其他用途。

⑤该机内存有1MB和2MB两种,足够野外GPS观测时记录数据用(1MB可连续采集20h的观测数据),NGS-200型GPS测量系统的标准配套是1MB内存,可以连续采集8h数据。

⑥采集器可通过数据通信电缆与PS机进行通信。

⑦该机配有标准的RS-232C通信接口,且有一个PCMCIA插槽,与CGA显示兼容。

通常采集器的集软件、数据文件可通过数据传输电缆进行文件拷贝,也可通过PCMCIA存储卡进行拷贝。

采集器实际上是一台掌上计算机,装有许多应用软件。由于其采用与Windows类似的界面,因此在操作时是与Windows基本一致的,例如,进入应用程序时,可以按[TAB]键选择相应的图标,再按[ENTER]键即可进入应用程序,或者按图标下相应的关键字母。如需进入DOS状态,则按D(Dos);需进入文件管理,则按F(Filer)。

掌上机的功能是很多的,在这里仅仅介绍一些与GPS作业时数据采集有关的一些操作,至于其他功能的详细操作,请查阅随机的英文用户指南(User’s Guide)。

5)电池的安装(图18-143)

图18-143 NGS-200型GPS测量系统采集器的电池的安装

采集器的电池包括两个从(5号)电池及一个后备电池,随机配备好的AA电池为AA碱性电池,备电池的型号为CR2032。

①主机电池的安装

将主机背面的电池盖移去,按图标的指示安装好AA电池。

②装入和更换信息保护电池

采集器以一个钮扣电池RS2032作为辅助电池,以起信息保护作用,钮扣电池一般仅能使用一年左右,将用尽时会有信息提示即在屏幕左上角显示(“Backup Batterylow——PressESC”),且蜂鸣器鸣叫,用户必须及时更换。更换方法是:打开采集器右侧的后备电池盖,可见有一灰白色的塑料电池套,将其拉出,将电池放下(切记将有“+”标注一面朝下对电池套),然后将电池套连同电池一同推入,盖上即可。

注意:

1.更换或新装钮扣电池时,要保证装有主机使用的电池(两节AA电池);否则,数据会丢失。

2.不要在无后备电池或后备电池没电的情况下更换主电池,否则将导致所有的信息丢失。

6)主要功能键说明

[MENU]键:菜单键,在不同的状态下按此键,则出现当前状态下的操作菜单。

[Fn]键:第二功能键,按这个键后再按对应的有紫色字样的键(如[DEL]键)则可实现紫色字样的功能。

[键:[Shift]键。

[&]键:按此键,则出现类似Windows的图形界面,通过选择图标可进入各种应用程序。蓝色的键为应用程序功键。各键功能如图18-144所示。

图18-144 主要功能键

(3)应用程序使用

1)进入MS-DOS命令状态

在启动掌上机后,按[&…]键,用[←、↑、→、↓]键使方框移动至“C:>”图标处,按[ENTER]键在MS-DOS状态下键入DOS命令则可执行相应的命令,如查看文件为“C:DIR”等。在此,[↙]符号代表回车键。采集器的DOS系统文件是固化在D盘(ROM盘),其版本为MS-DOS5.0,用户不能修改增删。

2)文件管理功能

按[&]键,同上,选择[filter]图标进入文件管理器,可通F1~F10功能键来进行文件管理,很方便地进行文件的拷贝、移动、查看等,亦可以建立与其他微机的联系,进行联机操作。

3)采集器系统管理

在图形界面上选择有Setup字样的图标,或者按[S]键,即可进入系统设置应用程序。屏幕显示系统信息,包括内存的分配和电源的情况(包括主机电池及后备电池)。按[F5]键,屏幕显示3个方条,分别代表蜂鸣音量、屏幕对比度、内存分配。按[TAB]键,使Volume(音量)、Contrast(对比度)、Memory(内存)中需调整的项目变黑,用[→]来移动,右移则数值变大。

采集器内存分成三大部分:

①SystemRAM:系统RAM,用来进行掌上机管理和程序运行。

②RAM disk(DISK C):硬盘内存,作为硬盘(C盘),用来存储文件,GPS外业采集的数据文件*.STH也存在此处。

③ROM(DISK D):ROM内存,固化的系统文件和DOS系统存储在这里,不能写入。

内存分配可调,一般应在保证有足够内存运行应用程序的情况下将RAM disk部分尽量调大,以便让用户存放更多的数据文件。

(4)使用注意事项

1)如果打开的应用程序太多将导致内存空间太小从而导致应用程序不能运行。必须关闭一些暂行不使用的应用程序。关闭的方法是把选择框标移至要关闭的图标,按“F6”键关闭该应用程序。

2)若欲调整屏幕的对比度,可按如下步骤操作:

①按住[on]和[-]则背景变暗。

②按住[on]和[+],则背景变亮。

3)如果机器不工作,可先检查以下三个因素:

①主电池(5号电池)放置方向或信息保护电池正负极正确与否;

②后备电池要在安装主电池之前先进行安装;

③计算机死机。

在此三种情况下,若正常开不了机,可同是按[CTRL]+[ALT]+[DEL]热键启动。

(5)观测模式

由于GPS测量工作的实施方法与用户具体的要求密切相关,因此这里主要是对使用NGS-200型GPS测量系统建立控制网的一般过程、作业的方法和原则进行介绍。至于有特殊要求的用户还可参照国家有关部门颁发的测量规范。

GPS测量工作与经典测量工作相类似,可以分为外业和内业两大部分。其中,外业工作主要包括选点、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量的检核等;内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据的处理以及技术总结等。南方NGS-200型测量系统GPS测量的工作程序如图18-145所示。

图18-145 NGS-200测量工作流程图

GPS测量的作业模式是指利用GPS定位技术,确定观测站之间相对位置所采用的作业方式。它主要由GPS接收设备的软件和硬件来决定,不同的作业模式其作业的方法和观测时间亦有所不同,因此亦有不同的应用和范围。

南方NGS-200型GPS测量系统主要作控制测量用,采取的是静态相对定模式。具体操作根据用户的要求,还可以把NGS-200型GPS测量系统扩展成为RTD(Real-Time Difference)。下面简单介绍NGS-200型GPS测量系统测量模式。

1)静态相对定位模式

作业方法:采用两台(或两台以上)南方NGS-200接收机,分别安置在一条(或数条)基线的端点,根据基线长度和要求的精度,按NGS-200型GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段,时段从30分钟至几个小时不等。

定位精度:基线测量和精度可以±(5mm+2×10↑(-6D),D为基线长度,以km计。

作业要求:采取这种作业模式所观测的独立基线边,就构成闭合图形(如三角形、多边形),以利于观测成果的检核,增强网的强度,提高成果的可靠性和精确性。基线长度可达一百公里以上。

适用范围:建立国家大地控制网(二等或二等以下);建立精密工程控制网,如桥梁测量、隧道测量等;建立各种加密控制网,如城市测量、图根点测量、道路测量、勘界测量等。

2)RTD(测码实时差分)动态相对定位模式

作业方法:建立一个基准站,并在其上安置一台NGS-200型GPS接收机,连续跟踪所有可见卫星,并通过通信设备发射差分信号;另一台接收机,安置在运动的载体上,并让其接收差分信号,在运动的过程中,按预定的采样间隔自动观测。该作业模式要求,至少同步观测四颗以上分布良好的卫星,并在运动过程中保持连续跟踪;同时,运动点与基准站的距离,可以根据配置的情况,在30~50km范围内。

定位精度:1m(实时差分定位精度)。

特点:定位精度高、可靠、操作方便,可实现载体的连续实时定位。

应用范围:工程勘探定位;地面放样等。

实时差分测量也称为实时动态测量。加配实时差分测量的NGS-200型GPS测量系统的RTD(也称为RTK)操作见后。

(6)观测计划

NGS-200型GPS测量系统的野外作业非常简单方便,关键在于点位观测和记录,详细的过程如图18-145所示。

在施测前,建议用户根据网的布设方案、规模的大小、精度要求、GPS卫星星座、参与作业的GPS数量以及后勤保障条件(交通、通信)等,制定观测计划。

1)确定工作量

用户根据网的精度要求、接收机数目,顾及效率及网的精度、可靠性而确定工作量。具体方法可参考有关规范。这里仅强调一下观测时段、时段长度(同步观测时间)与基线长度的关系。

为了在后续分析中能取得符合精度的成果,必须保证接收机一定的同步观测时间。其取决于众多的因素:基线长度、观测卫星的数目、卫星的空间位置精度因子(PDOP)及大气层(主要指电离层)状况而定,如果用户在4颗以上的卫星且PDOP值小于4.0的情况下进行观测,那么观测时间将主要取决于基线的长度及电离层扰动。

电离层的扰动是随时间及点位的位置而变化的。由于电离层的扰动在夜间要小得多,因此夜间的观测时间通常可以减小一半,或者测程增强一倍。所以,夜间将有利于10km以上的长基线测量。除非有特别的限制条件,否则要规定精确的观测时间是不客观的。表18-41仅就一般情况下同步观测的时段数及时段的长度必须满足的要求提供一个参考值。

表18-41 GPS静态定位的观测时间长度

注:夜间可以将观测时间缩短一半,或者把距离延长一倍。

当采用边连接方式可以用下式估算所需时段总数Nr

式中ki——接收机的数目;

ηp——GPS网的点数;

ηr——相对定位的观测时段数。

2)控制点分区

若GPS网的点数较多,而参与同步观测时段的NGS-200型GPS接收机数目有限时,建议用户分区进行观测。但必须在相邻分区设置公共点,且公共点的数量一般不得不少于3个。然而相邻分区的公共点点数过少,将使网的整体性变差,从而影响网的精度;如增加公共点数,则又会延缓测量工作的进程,这一点请用户根据网的用途慎重考虑。

在一个观测分区内,用户还可根据参加作业的接收机数量,分成若干个同步观测的子区(每个子区必须有两台以上的接收机),这样整个测区就很容易进行作业管理,从而有利于作业效率的提高。

3)选择观测时段

在GPS测量中,所测卫星与观测站所组成的几何图形,其强度可取空间位置精度因子(PDOP)来表示。无论是绝对定位或相对定位,其值均不应超过一定的要求。对应各精度等级,PDOP值应不超过表18-42所列限值。

表18-42 空间位置精度因子(PDOP)的限值

注:为了保证观测的质量,实际上PDOP一般在4.0以下才采集数据。

4)确定观测进程

最佳观测时间确定后,在观测工作开始之前,须制定观测工作的进程表及接收机的调度计划。尤其当GPS网的规模较大,参加作业的仪器较多时。建议用户仔细制定和选择这些计划的优化方案,这对于顺利地实现预定的观测任务极为重要。

观测工作的进程计划,涉及网的规模、精度要求、作业的接收机数目和后勤保障条件等,在实际工作中,用户应根据最优化的原则合理制定。

(7)一个测站的观测基本操作

GPS静态测量的观测工作主要包括安置仪器、观测作业、观测记录等。

1)安置仪器

安置仪器的步骤如下:

①在选好的观测站点上安放三角架。注意周围的环境必须符合净空条件好,远离反射源,避开电磁场干扰等条件。因此,安放时用户应量避免将接收机放在树荫、建筑物下,也不要在太靠近接收机的地方使用对讲机等无线设备。

②小心打开仪器箱,取出基座及对中器,将其安放在脚架上,在测点上对中、整平基座。

③从仪器箱中取出接收机,将其安放在对中器上,并将其锁紧,再分别取出电池、采集器及其托盘,将它们安装在脚架上。

在安置仪器时用户要注意下面的几点:

①当仪器需要安置在三角点觇标点的基板时,应先将觇标顶部拆除,以防止对信号的干扰,这时,可将标志的中心投影在基板上,作为安置仪器的依据。

②基座上的水准管必须严格居中。

安置了仪器后,用户应在各观测时段的前后,各量测天线高一次,精度至毫米。量测时,由标石(或其他标志)中心顶端量至天线下沿。

采用下面公式计算天线高:

式中h——标石或其他标志中心顶端到天线下沿所量距离;

R0——天线半径(天线相位中心为准)215mm;

h0——天线相位中心至天线下沿的距离32mm。

所算H即为天线高,两次量测的结果之差不应超过3mm,并取其平均值。

2)启动仪器

①在接收机机采集器电源均关闭的情况下,分别连上电源电缆、数据采集电缆。注意数据采集电缆与采集器连接一端的10孔插头之凸槽应与采集器接口凹槽对应插入,否则将损害接收机和采集器。

②先按接收机开关靠近指示灯的一端,打开接收机电源。若指示灯为绿色,则表示电量充足;若指示灯为红色,则表示电量不足,应尽快停止测量。

用户必须注意以下几点:

①如果仪器从与室外温度相差较大的室内或汽车内取出,必须让其有一个预热的过程,时间大约为30min。

②用户在插拔电缆时,必须牢记关掉接收机电源,否则将使采集器串口设备保护性关闭而不能正常工作。

③确认外接电源及天线等各项连接无误后才接通电源,启动接收机。

3)进入监控状态

按采集器上的ON/OFF键,在采集器的DOS状态下,按[F]+[ZOOM(空格键)]组合键,使显示屏上的字符为最大状态,执行NGC**(**代表接收机产品序号的最后两位数字,在天线的下盖刻有),则出现图18-146的界面。稍后,自动进入监控状态。注意:若出现“The error!”的出错提示,则表示该采集器软件与接收机不配套,采集器将不能采集数据。若弹出“No Response”的出错提示且蜂鸣器响时,则表示电源或数据线未接通,或者串口不正常,请用户将采集器冷启动后再试(具体操作方法见有关说明)。

图18-146 进入监控状态

进入监控状态时,显示界面如图18-146所示。该监控窗口的中文意义:已经显示出了该测站的主要信息。其中:时间和日期是在GPS时间系统(GPST)下的时间和日期,与当地的时间有所区别(大约与北京时间相差8h)。

经纬度和大地高则基于WGS-84坐标系。当跟踪卫星数不到3颗时,定位模式为NOFIX,即不能定位,精度因子为0;达到3颗时,定位模式为2D,即二维定位,精度因子为HDOP,即平面位置精度因子;超过3颗且卫星分布良好时的定位模式为3D,即三维定位,精度因子为PDOP,即空间位置精度因子。精度因子越小,说明卫星的空间几何分布越好,当精度因子大于8h,说明卫星的空间分布极差,不能观测。通常当PDOP≤4时,观测条件比较有利。

信噪比表示各通道的信号强度与噪声强度之比,一般要求在80左右,越大越好。

模式是指通道的跟踪状态,NGS-200共有9个观测状态,依次为0、1、2、3、4、5、6、7、8,除8以外的状态均不能用于定位,刚开机时,通道由0逐步逼近到8,故测量中“*”越多,结果越好。

NGS-200的高度截止角为15°。

4)NGS-200型接收机的自检

当接收机出现故障提示,或接收机经长期放置再重新使用时,可以对NGS-200进行自检,按“Shift”+“F1”组合键便可,这时,屏幕弹出自检窗口。稍后,若自检通过,则窗口中出现图18-147的信息。按任意键退回到监控状态;否则表示自检未通过,自动退出。

图18-147 输入四个字符的测站名

5)采集数据

在监控状态下,按[F2]键,进入数据采集状态。首先弹出图18-147的对话框。表示要求输入4个字符的测站名。输入后按回车(Enter),出现对话框要求输入当天所测同步观测时段序号(注意:不要对某一测站的时段,而是整天所测时段,例如,当天已测了2个同步观测时段,现在准备测第3个同步观测时段,就输入“3”)。输入后按回车,出现对话框要求输入天线高,单位为m,若直接回车,则天线高以0.0m计。这时可将前计算所得的天线高输入采集器回车,则进入采集状态。

假如键入的前后两测站名和时段序号相同,则出现提示是否覆盖原记录文件,如果覆盖则按[Y]键。

在同一天(GPS时)内,键入的测站名及时段序号一样可能会出现同名。用户在出测前一定要合理安排好,尽量避免出现重名的情况。

值得注意的是,由于GPS时和北京时间相差大约8h,因此如果在北京时间凌晨0时至早上8时前施测,GPS时仍然是北京时间的前一天,因此用户一定要注意此时输入的时段序号不要重复(例如,又从1开始,这就和北京时间的前一天的第一个时段重复),建议用户最好仍然是按GPS时业计算时段序号,即每天凌晨0时至早上的8点仍然算前一天的时段序号。

采集器的中文意思为:星历一行表示这些卫星的星历已经收到;历元数表示通道及采集器连续跟踪卫星的历元数;NGS-200的采集器每15s采集一次数据,故历元数每15s加1,假如右下角的历元数为200,则表示采集完毕。

用户在使用:NGS-200型GPS接收机的时候,要注意以下的事项,以免不合适的操作而造成不必要的麻烦:

①必须严格按照本操作手册进行接线和操作以保证能够获得符合要求的成果。例如,选点时按规程规定,避开树荫、建筑物、构筑物等,同时NGS-200型GPS,接收机使用时应避开强电磁场的干扰,如高压线、电动机、对讲机等。

②不应在电压低的情况下(电源指示灯为红色)长时间工作,否则数据的质量有可能受到影响。

③搬运NGS-200时,要十分小心,开箱前轻轻放好箱子,让其盖朝上,打开箱子的锁栓。

④NGS-200型GPS接收机应存放在干燥、安全地方,避免受潮及碰撞。

⑤应保证接收机每三个月使用一次以上,否则,NGS-200型GPS接收机内存储的数据将有可能丢失,这样下次定位就需要较长的时间。

(8)后处理软件的使用

外业采集的数据由文件保存供后处理。在阿士泰克的数据文件中,以文本文件形式记录了所有相关数据供分析用。在“.sp3”为后缀的文件中记录了相对于COU时间和加权平极的加权平均卫星轨道参数;在“.02n”为后缀的文件中包括观测数据(A0,A1,T,W),以及电离层改正模型参数;在“.02”为后缀的文件中包括观测日期、观测起止时间、近似位置、波长因子、观测值类型(L1,L2,C1,P2,D1,D2)和观测值大小。在“.15”为后缀的文件为解算结果数据文件,项目信息、已知测站信息、未知测站信息、运行时间参数、基线计算结果:三差观测组成方式、双差观测组成方式、浮点双差解、整周模糊值等。

文件管理器。在室内可由后处理软件进行平差和解算基线向量。各种机型的后处理软件可以有所不同,但是基本功能是一致的。在图18-144中,后处理工作为6~8步的内容。后处理计算将对每一个观测值(Epoch)进行检查,包括周跳检查和粗差检查;组成单差、双差、三差观测方程;选择整周待定值的解算方法及解算之;进行基线计算;全网平差计算;成果打印输出。

不同的定位方法的后处理计算内容与方法是不一致的。目前一般的GPS用户系统都有多种计算初始整周模糊值的方式,以及根据观测和已知的数据条件,选择静态相对定位、准动态相对定位、快速静态测量、动态后处理等计算模式等。

相关科学揭秘

猜你喜欢