GPS差分系统

2024-06-28

GPS差分系统(共9篇)

GPS差分系统 篇1

土地调查是查清土地利用现状、数量、分布、权属状况等相关属性信息,掌握真实准确的土地基础数据,为科学规划、合理利用、有效保护土地尤其是耕地提供准确、可靠、详实的数据基础[1]。当前的土地调查方法主要采用RTK技术,该方法存在着一定的局限性,主要表现在土地调查的范围小;同时在地物测量的过程中用户需要架设参考站,造成成本高,效率低;误差随着距离增长而增大,参考站与流动站之间的距离不宜超过5~6 km,严重限制作业范围,不适合大面积的土地调查工作。因此,采用一种低成本、高效率、内外业调查技术方法显得十分重要,多功能GPS实时差分系统的应用,为大面积开展土地调查开拓新方法、新思路。

1 GPS实时差分系统的组成及工作原理

1.1 系统组成

GPS实时差分系统是集GPS定位技术、无线通讯技术、Internet技术、计算机网络管理技术于一体的差分定位系统。包括基站部分、数据传输网络和终端用户。最重要的是基站部分,其包括GPS基准站软件、GPS天线、GPS接收机、固定观测墩、固定IP地址、服务器。用户单位可以直接将基站部分架设到办公楼顶部,方便用户管理。

1.2 工作原理

GPS基准站接收的静态数据可以通过网络形式同时将载波相位差分信号和码差分信号由服务器发送出去。流动站通过网络可以接收载波相位差分信号和码差分信号,分别进行载波相位差分得到厘米级RTK和进行伪距差分得到亚米级RTD数据。因此,多功能实时差分定位系统可以接收载波相位差分数据(RTK)和码差分数据(RTD)。

2 GPS实时差分系统的建立

2.1 基站的建立

站址选择应遵循GPS测量规程的相关规定,基站应有固定的天线敦、避雷针、防水的天线罩[2]。

2.2 控制中心的建立

控制中心软件对GPS接收机的原始数据进行分析处理,星历和观测数据文件采用标准RINEX格式记录,可直接在本地计算机储存,也可自动通过网络按用户设定的时间间隔上传到指定服务器,后处理用户可进行下载。控制中心统一发布差分数据。流动站用户通过GSM手机直接拨号到控制中心,获取差分数据从而进行高精度定位。

基站差分软件还具有多种功能,如接收机管理和用户管理等。自动化后处理软件可以利用GAMIT和BERNESE软件对后处理原始数据进行处理,输出精密定位结果。

2.3 用户部分的建立

外业接收机部分即用户部分,应用GPS差分系统既可以满足厘米级的常规测量需要,又可完成亚米级GIS数据的采集,因此能实现为交通、测绘、水利、矿产、气象、环保、林业、农业等多个行业进行多种空间数据源的数据采集服务。

GPS差分系统相比传统方法具有以下优点:(1)工作模式多样。静态、RTK、RTD实时、RTD后处理[3]。(2)用户可多个。一个基准站可同时为多个流动站提供差分服务。(3)精度种类多。在提供后处理原始数据的同时又可发布伪距差分信号和实时高精度载波相位差分信号。(4)通信方式多。提供多种通讯方式,如一般电台及GSM、GPRS等供用户选择,通过互联网也可下载后处理原始数据。(5)兼容性较强。各种GPS接收机均可被基准站软件兼容,不同型号、不同精度的接收机均可在流动站使用。(6)覆盖面广。只要存在公共通讯服务覆盖就可使用GSM和GPRS通讯模式,能够保证差分信号完整、实时、有效的传输。作业半径可满足40~50 km或厘米级要求。(7)网络组织方便。通信费用较低,一个或多个基准站均能正常工作。(8)自动化程度高。只需提前设定要求就可自动完成各种数据的接收、存储和发送。(9)价格低廉。系统建设费用、管理和运行费用较低,技术操作要求低。

3 实例分析

该试验的GPS实时差分系统建立在鞍山市,选取8个测试点,对这些点进行RTK、RTD实时、后处理的RTD和GPS手部的精度评定分析。由于数据量很大,主要选取模式数据进行分析[4,5],分析结果见表1、2、3。

4 结论

(1)建成具有1个基准站、多个流动站的系统,通过CDMA、GPRS网络等进行访问,GPS手持机在后处理阶段以及实时差分的RTD数据均可在半径30 km的范围内达亚米级精度;实时差分RTK作业在半径35 km范围内可达到厘米级精度;基本可覆盖城市市区并满足城市测绘工作要求。

注:多个测试值的时间是0~4 min。

(2)11个测试点的网络RTK精度的测试结果表明,在30 km范围内网络RTK定位精度呈均匀分布,定位要求达到厘米级精度。因此,为满足土地调查的精度要求,可以在D级城市基准网的建设中作为首级控制点。

摘要:介绍了多功能GPS实时差分系统在土地调查中的应用,并详细介绍该系统的原理、建立的方法,通过实例证明此系统完全可满足土地调查要求,为土地调查的外业工作顺利开展提供技术依据。

关键词:多功能GPS实时差分系统,土地调查,应用

参考文献

[1]谢文伟,李凤英.浅议第二次全国土地调查——与第一次全国土地调查之比较[J].科技信息:学术研究,2007(5):55.

[2]王华,程鹏飞,蔡艳辉.单基站GPS差分系统设计与实现方法[J].测绘工程,2006,26(1):41-44.

[3]史先领,张书毕.网络RTK中几种实用技术的分析比较[J].海洋测绘,2006,26(5):75-77.

[4]熊远社,陈现春.基于参考站的GPS单点观测在城市及工程测量中的应用探讨[J].四川测绘,2003(4):173-175.

[5]鲁小红.GPRS技术在“非固定式”单基站系统中的应用[J].北京测绘,2008(1):26-28.

GPS差分系统 篇2

关键词:航海无线电指向标 差分北斗 RBN-(DBDS+DGPS)

0引言

作为中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System,简称BDS)与美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统以及欧洲的Galileo系统并称为全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统的建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的导航系统。2012年12月27日,北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件正式公布,并正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务[1]。

和其他卫星导航系统一样,BDS系统的完好性、可靠性和定位精度均是各类用户特别关注的问题。为提高卫星导航的完好性、精确性、可用性和服务连续性,通过一些地面、空中或卫星设施,使用差分技术、伪卫星技术、监测手段等,使卫星导航系统总体性能得以提高,由此形成了卫星导航的增强系统。各种增强系统提高性能的措施不尽相同,按卫星导航增强系统的组成可划分为:地基增强系统(GBAS)、星基增强系统(SBAS)、机载增强系统(ABAS)以及混合增强系统[2]。

国际航海是卫星导航应用的重要领域,美国的差分全球定位系统已被国际海事组织(IMO)认可为全球无线电导航系统(WWRNS)的一部分。利用航海无线电指向标播发差分修正信息的地基增强系统在世界范围内获得了广泛应用。目前国际航标协会(IALA)公布的数据显示,全球已有50余个国家和地区,运行中的航海无线电指向标差分全球定位系统(RBN-DGPS)台站达400余座。因此,发展航海无线电指向标差分北斗系统(RBN-DBDS),并建立相关的国际标准,是推进北斗卫星导航系统国际航海应用进程中的重要组成部分。

1 RBN-(DBDS+DGPS)系统原理及组成

1.1 我国RBN-DGPS系统现状

1994年,IALA发布了《关于差分全球导航卫星系统规划的通函》,交通运输部海事局据此制定了中国沿海无线电指向标-差分全球定位系统(RBN-DGPS)规划,并从1996年开始,分三期建设了我国沿海RBN-DGPS系统。截至2012年,全国已建成RBN-DGPS台站23座,基本覆盖了中国沿海水域,无偿为港口船舶提供差分定位服务,大大提高了沿海船舶的定位精度。广泛应用于航道测量疏浚、船舶进出港及狭窄水道导航定位、交通安全管理、航标定位、海上石油勘探等。

1.2 DBDS+DGPS系统原理

DBDS+DGPS即兼容差分北斗和GPS的系统,其是在BDS和GPS系统的基础上利用差分技术使用户能够从BDS和GPS系统中获得更高的精度。

DBDS+DGPS通过将一台兼容BDS和GPS的接收机放在位置已精确测定的点上,组成基准台。基准台接收机通过接收BDS和GPS卫星信号,测得并计算出到卫星的伪距,将伪距和已知的精确距离相比较,求得该点在BDS和GPS系统中的伪距测量误差,再将这些误差作为修正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发。附近的DBDS和DGPS用户接收到来自基准台的误差修正信息,以此来修正自身的BDS和GPS测量值,从而大大提高其定位精度。图1为DBDS+DGPS定位原理示意图。

1.3 RBN-(DBDS+DGPS)系统组成

RBN-(DBDS+DGPS)系统是一种利用航海无线电指向标播发台播发DBDS和DGPS修正信息,向用户提供高精度定位服务的助航系统,属单站伪距差分。RBN-(DBDS+DGPS)主要由基准台、播发台、完善性监控台和监控中心组成,见图2。

(1)基准台

基准台由两台高性能的兼容 BDS和GPS的接收机和两个调制器组成。接收天线安放在位置已精确测定的点上,通过跟踪视野内的所有卫星,计算出BDS和GPS相对于每颗卫星的修正信息,按规定格式送至调制器。调制器采用最小移频键控(MSK)(Minimum Shift Keying)调制方式将接收机送来的修正信号调制到无线电指向标载频上(频率283.5KHz~325.0 KHz)。

(2)播发台

播发指向信号,依规定的强度和速率播发DBDS和DGPS修正信息和基准台状况信息。

(3)完善性监控台

完善性监控台由兼容BDS和GPS的导航仪、指向标接收机和完善性监控计算机组成。其功能为:监测BDS和GPS系统的完善性和播发的差分修正值的正确性;监控基准台;计算并登录系统运行数据的统计结果。

(4)监控中心

监控中心的功能是监测、控制各RBN-(DBDS+DGPS)台站的工作。

其播发框图如图3所示,其中ATU为发射台天线调谐单元。2 RBN-(DBDS+DGPS)系统相关标准及关键问题2.1 相关国际标准

我国现在运行的RBN-DGPS系统依据的相关国际标准和文件如下:

(1)国际海运事业无线电技术委员会104特委会(RTCM-SC-104)于1990年颁布的适用于差分卫星导航系统数据格式和接收机接口的推荐标准(2.0版);

(2)国际海运事业无线电技术委员会104特委会(RTCM-SC-104)1996年公布的差分GPS基准站和完善性监测站(RSIM)推荐标准(1.0版);

nlc202309030320

(3)1993年美国海岸警卫队公布的DGPS无线电广播标准;

(4)1994年国际航标协会(IALA)发出的关于全球差分卫星导航系统规划的通函;

(5)1994年国际电联无线电通讯研究组第八小组关于利用无线电信标差分发送全球卫星导航信息的技术特性提出的草案(ITU-RM.823);

(6)1998年9月28日发布的中国沿海无线电指向标-差分全球定位系统播发标准(JT-377);

(7)沿海无线电指向标-差分全球定位系统建设技术要求;

(8)沿海无线电指向标-差分全球定位系统台站管理规则。

其中(1)、(2)为主要的技术标准,且(1)的最新版本为3.x版,(2)的最新版本为1.2版,由于适用于差分卫星导航系统数据格式和接收机接口的推荐标准(3.x版)不兼容2.x版本,故RBN-(DBDS+DGPS)系统需修订2.x版本相关电文,以支持BDS系统。

2.2 需解决的关键问题

目前运行的中国沿海RBN-DGPS系统根据各个基准站上观测的GPS信息,结合基准站上已知的WGS84坐标,提供的差分信号主要包括:

GPS伪距改正

GPS伪距改正变率

对于用户端GPS接收机而言,利用信标接收机接收到的该差分改正信息,改正观测的原始GPS信息,可以实现差分定位。该系统采用RTCM-SC104信号格式标准,在283.5~325.0kHz载频上,采用最小移频键控(MSK)调制方式,单频发射,数据传输率为200波特。

但对于RBN-(DBDS+DGPS)系统而言,现有的差分改正信息不具备BDS差分改正信息的内容。因此,有必要根据基准站上的BDS观测信息以及基准站的已知点位坐标,计算BDS系统的伪距改正量及其变率,综合为用户端BDS+GPS双星定位接收机提供两套差分改正信息,以提高用户定位的精度。若要在中国沿海建设RBN-(DBDS+DGPS)的差分系统,则差分改正数据链播发内容需包括:

BDS的伪距改正量及其变率

GPS的伪距改正量及其变率

为此,需要对通讯链的内容、编码和加载方式及通信容量进行研究,实现这些改正信息在有效时间内的发送和接收,为用户端提供精确定位和完善性监测,以确保定位信息的准确可靠。

3 结语

RBN-(DBDS+DGPS)系统概念已经提出,且已出现部分试验系统,但是离系统成熟且被国际海事机构认可还有很长一段路要走。下一步需进一步研究相关国际标准,设计RBN-(DBDS+DGPS)测试系统,开展各种应用测试,借鉴其他卫星导航系统经验,比如俄罗斯的GLONASS系统国际化进程,开展国际交流和磋商,争取北斗卫星导航系统日趋完善,早日成为WWRNS的一部分。

参考文献

[1] 中国卫星导航系统管理办公室. 北斗卫星导航系统发展报告. 6-9.

[2]徐桢,刘强.卫星导航区域增强系统的应用与发展. 第三届中国智能交通年会论文集,2007年

GPS差分系统 篇3

1 单基站GPS差分系统简介

单基站GPS差分系统是GPS-RTK技术进一步延伸, 它通过Internet接入的数据通讯方式向流动站传送基准站数据。该系统集计算机网络技术, 无线通讯技术和GPS差分定位技术于一体。采用网络通讯大大增加了RTK的作业距离, 使GPS的精度和可靠性进一步提高。

2 单基站GPS差分系统组成

2.1 基准站组成。2.1.1 Trimble GPSbase软件, 该软件为建立单基站GPS差分系统而设计, 是一套全自动系统, 可以连续运行, 为区域内的GPS用户提供RTK或后处理数据。2.1.2 Trimble 5700双频接收机及Zephyr卫星接收天线。2.1.3计算机 (需要接入Internet) 。2.2流动站组成。2.2.1Trimble 5800双频接收机。2.2.2 TSC2手簿控制器 (安装有Trimble Survey Controller软件) 。2.2.3手机 (有蓝牙功能、开通GPRS服务) 。

3 工作流程

3.1 布设控制网。为了保证基准站有高精度三维坐标, 控制网采用GPS静态观测, 由9台Trimble GPS双频接收机对6个已知点, 3个未知点进行了60分种的静态观测。采用Trimble Geomatics Office软件平差, 满足D级GPS控制网精度要求, 后求取七参数。3.2架设基准站, 调试GPSbase参考站软件。架设基准站的点和已知点进行了联测, 并参与了整网七参数的求解。基准点位于单位办公楼楼顶上, 且接近于规划区的中心位置。架设好Zephyr卫星接收天线并连接置于办公室中的Trimble 5700双频接收机, 再将Trimble 5700双频接收机连接计算机, 在办公室通过局域网接入Internet, 确定IP地址及端口号, 通过GPSbase软件调控接收机向流动站发送标准的差分改正数据。3.3流动站的设置与测量。TSC2手簿控制器与手机通过蓝牙连接, 利用中国移动提供的GPRS服务接入Internet, 在手簿中输入基准站的IP地址和端口号, 通过Internet保持基准站与流动站的数据通讯, 测量开始前完成以上设置后即可开始测量。

4 传统RTK技术与单基站GPS差分技术的比较 (见表1)

5 结论

5.1 单基站GPS差分系统测量精度满足规范要求, 作业距离大, 适用于环境水文地质勘查测量等测区面积大的工程项目, 也适用于城市测量。5.2数据通讯依靠GPRS网络, 受网络覆盖的限制, 偏远山区等网络覆盖死角无法使用。

参考文献

[1]中国石油抚顺石化十一五规划区环境水文地质勘查报告.

GPS差分系统 篇4

StarFireTM差分GPS技术引进及水利行业应用

StarFireTM差分GPS系统是由美国NavCom公司建立的一个全球双频GPS差分定位系统,它是目前世界上第一个可以提供分米级实时精度的.星基增强差分系统.RTG是StarFireTM系统提供的一种单机高精度测量模式,其采用StarFireTM差分网络服务系统,给无基站地区的实际应用带来了很多便利.本文阐述了StarFireTM差分GPS系统的组成、工作原理与技术特点,介绍了我院引进的快测双频RTG接收机的部分性能指标及在水利工程中的初步应用情况.

作 者:卢喜平何荣智 伊滨 王程远 LU Xi-ping HE Rong-zhi YI Bin WANG Cheng-yuan 作者单位:四川省水利科学研究院,四川,成都,610072刊 名:测绘英文刊名:SURVEYING AND MAPPING OF SICHUAN年,卷(期):32(4)分类号:P228.4关键词:GPS StarFireTM差分 RTG 技术引进 应用

GPS差分系统 篇5

关键词:GPS差分,超声波定位,空间后方交会

1 GPS水下立体定位导航系统的总体

构成

GPS水下立体定位导航系统,硬件系统上由差分GPS基准站、GPS浮标、水下载体收发设备构成,软件上还包含陆基或船舶数据处理控制中心、水上无线通讯模块和水下水声通讯模块,具体组成可见图1所示 :

GPS浮标利用GPS星座与差分GPS基准站构成海面测量基准控制网,利用水下水声定位的测量基线,空间后方交会即可确定水下载体的位置信息。同时,数据监控中心与水下数据通讯模块完成信息传递,实现水下导航的作用。

2定位原理概述

GPS水上定位和超声波水下定位是水下用户定位的两个基本过程。

2.1 GPS水上定位原理介绍

2.1.1时间测距方式

设置一个卫星测距信号正在传输中。测距信号的定时由卫星上的一个时钟操作完成,用一个记为有效的内部同步时钟与星座每颗卫星的GPS系统的其他时钟尺度同步。给用户接收机也设置一个时钟,并令该时钟与系统时间一致。嵌入在卫星测距信号中的定时信息,传递给接收机,使其能准确计算出信号何时离开卫星,据此可以计算出由卫星传至用户所需的时间t,这样卫星至用户的距离R便可以计算出来,即为R=t* 光速。最终用户被定位于以该卫星为中心的球面上的一个地方。可以想象若同时对三颗卫星执行上面的测距过程,这样用户会被定位在三个球面上,最终可以获得两个点。然而,这两个点中只有一个代表了用户的准确位置。通过分析可知,球面上的近地点被认为是用户的真实位置。

2.1.2卫星与用户间距离的确定

用户接收机相对于坐标系原点的位置及方向用矢量u表示,用户到卫星的偏移矢量用r表示,卫星相对于坐标原点的位置用矢量s表示,s可由卫星广播的数据计算得到。Xu,Yu,Zu代表用户坐标,是未知数。Xs,Ys,Zs是卫星坐标,是已知的。

其中,卫星到用户的偏移矢量可由卫星相对于原点的位置与用户相对于原点的位置求得。

接收机时间与系统时间的偏差用Tu表示,卫星时间与系统时间的偏差用δT表示,c代表为光速,ΔT代表传播时间。

据此,可计算用户至卫星的几何距离r,即r=cΔT (3)

由于误差的存在,可计算出伪距ρ,即ρ= r + c(Tu - δT) (4)

2.1.3计算用户位置

根据上述内容计算,可得到如下方程组 :ρi=(Xi - Xu)+(Yi - Yu)+(Zi Zu)+CTu;i=1,2,3,4 (5)

其中,Xu,Yu,Zu,Tu均为未知量。将已知数值带入公式计算,水面GPS浮标的位置就可以被计算出来。

2.2水下定位原理介绍

超声波是指振动频率高于20k Hz的声波,基于声波能够在水下传播这一原理,超声波常被用来作为水下定位的方法之一。超声波由于其方向性和反射性较强以及功率较大的特点,得到了社会各个行业和领域的一致认可和普遍应用,尤其是在声纳、超声波鱼群探测仪等方面的研究更加广泛。本文介绍的是超声波应用于水下定位技术,将GPS浮标的位置通过超声波技术传送给水下用户,最终用户的确切位置可通过GPS定位原理计算得到。

3误差分析

3.1 GPS误差对精度影响

误差对测量的精度存在很大的影响,在分析之前我们首先要作出一定假设,将由于各种因素导致的误差统一归于卫星的伪距之中。用户等效距离误差 (UERE)就是伪距值的真实精度,对于给定的一颗卫星而言,每一个与此卫星相关联的误差与UERE都息息相关,也就是说UERE是所有误差所产生的影响的总和。位置 / 时间的精度由伪距误差因子与几何因子的几何乘积来确定。在上述假设的基础上,可以将伪距误差因子视为卫星的UERE。几何因子就是影响GPS定位精度的卫星或用户的几何布局的几何精度,表示几何布局对误差精度影响的大小。几何因子越大则影响越大,反之则较小。

3.2水下定位误差的分析

由实际探测可知,当水面浮标与水下用户接收机的距离为L,,信号发射与接收的时间间隔为t,声速为v时有 :

对式 (6) 两边同时进行微分计算,得

由上式可以看出,定位精度与时间和声速密切相关。在此将v看作常量,则式(7)可写作

水下部分声波分辨率由于受到海水干扰速度较低,又由于声波在海水中传播的速度相对较快,经计算可知水下误差仅为0.15 m。但是由于各GPS浮标之间互不相关,故总误差应该用总平方和的平方根来计算。将数据代入可得水下定位的平均误差约为0.3m。

3.3组合系统总误差分析

水上受气候影响产生误差、水深变化产生的误差以及不同温度对声速产生的误差等都会对最终的定位结果的准确性产生影响,这就是我们常说的系统误差。本文主要是对GPS水下定位的系统进行误差分析,故仅进行大体误差分析,并没有对上述自然因素等误差源做系统介绍。由于水面GPS浮标位置的确定过程与水下用户的确定过程互不相关,因此该系统的误差来源主要为GPS差分定位模型误差与水下定位时间测量误差,经综合实验确定σ总 =4.51m。

4总结与展望

GPS差分系统 篇6

现阶段GPS接收机按其用途可分为导航型和测量型, 前者用于对汽车、船舶的导航, 因此对精度要求并不高, 相应的价格较低;后者采用高信噪比的接收电路板, 可得到适用于测量、空间定位等方面的高精度结果, 但价格偏高。如我国的大面积国土资源普查, 需要多台测量GPS接收机, 使得项目硬件投入非常高。利用GPS误差的相关性原理采用差分技术, 可以使用普通接收机得到不亚于测量接收机的高精度, 大幅降低项目成本。

2.sirf-2数据格式的解析

2.1 sirf-2数据格式简介

sirf-2数据格式是sirf公司的自定义二进制数据格式, 目前还没有将sirf格式转换为RINEX格式的工具, 但sirf公司公开了数据格式的详细说明文档, 通过其说明文档可以得知, 其把GPS信号组织成多条语句, 每条语句格式如表1所示。

其中关键信息是每句的有效信息项, sirf格式有多种句型, 每种句型记录GPS信号的不同信息, 因此每种句型的数据组织方式不同。由文档说明我们可以编制相应的数据解析代码。

2.2 sirf-2数据格式的解析

采用伪距差分技术, 需要关注sirf数据中ID为2、28、30三种类型的语句, 其中ID为2的语句中包含有关接收机的初始位置信息, 28语句包含伪距测量值和载波相位等信息, 3 0语句包含卫星位置信息, 该信息由接收机接收广播星历自行计算得出。每句的有效信息的第一个字节就是该句的ID, 根据ID过滤掉多余的语句, 由sirf数据文档资料判读2、28、30语句, 读取语句的伪代码如下:

3.GPS伪距差分技术

3.1 GPS定位及其误差来源

GPS定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量和用户接收机钟差来实现的。要获得地面的三维坐标, 必须对至少4颗卫星进行测量。在这一定位过程中, 存在3部分误差:第一部分误差是由卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等引起的;第二部分是由传播延迟导致的误差;第三部分为各用户接收机固有的误差, 由内部噪声、通道延迟、多径效应等原因造成。

3.2 GPS伪距差分技术原理

利用差分GPS技术消除基准站和流动站共有误差的原理很简单:基准站所在位置已知或已测定, 用它测量到GPS卫星的距离, 所测量到距离包括接收机到卫星的实际距离加上各种误差, 这些误差包括卫星时钟误差、对流层延迟和电离层延迟。由于基准站的坐标已知, 因此通过卫星的星历表信息可以计算出到卫星的距离, 但在计算出的距离中可能含有星历表误差, 因此在测量距离和计算距离的误差中包含着上述所讨论的所有误差。如果对GPS用户接收机的距离测量值进行这种误差修正, 就能获得“已修正”的距离, 从而消除了用户位置测量中的有关误差。因为两台接收机用同一组测量卫星, 卫星的时钟和星历表误差对两台接收机来说是共有的, 而且在很大程度上电离层延迟也是共有的, 这是由于电离层的高度很高 (4万到40万米) 。

随着GPS用户接收机与基准站间距离的不断增加, 由于卫星视角的不同, 两台接收机的电离层延迟和星历表误差相关程度将下降。由于接收机相距过远而导致电离层延迟相关是很难估算的, 这是由于电离层每天和每季节都在变化。当两台接收机位于同一高度并间隔相当近时 (50英里) , 对流层延迟误差预计对两接收机是共有的 (90%的对流层延迟在低于30km的高度出现) 。对于经过差分处理后仍然存在的电离层和对流层延迟来说, 这些延迟误差值被看作是剩余的非共有的误差。

4.sirf数据格式差分技术的实现

4.1数据采集

在驻马店的翟庄和张楼两个地点分别架设基准站和流动站, 采用两台同样的si RFstar IIe/LP Evaluation接收机, 下午从15:45开始进行连续4小时的观测, 采集数据大小为5.54MB, 将其导入PC。

4.2数据解算

4.2.1读取数据。

首先建立一个内存缓冲区, 将硬盘上的数据以256字节为单位读到内存, 按照I D号来得到2、2 8、3 0语句, 删除无效的卫星数据, 读进相应的数据结构, 组成数组准备计算。

4.2.2内插计算伪距改正数。

由于GPS卫星运行在2万公里的高空, 在很短的时间内到地面的距离都有很大变化, 因此应如下计算伪距改正数:指定较精确的流动站G P S时间;寻找基准站的相应数据;内插计算该GPS时的伪距改正数。这里采用常用的线性内插算法计算。

4.2.3改正流动站伪距并解算位置。

将计算出的伪距改正数加到相应历元的流动站伪距观测值上, 由于并未建立实时通讯链, 所以无法将改正数实时播发给流动站用户, 这里采用事后差分处理技术;流动站的测量伪距得到改正后, 采用多历元联合解算位置的方式来提高解算结果的可靠性, 多历元联合解算建立法方程时采用逐点法化法处理每颗卫星的信息, 逐点法化法是基于矩阵运算的向量形式, 将每颗星的数据列成向量, 运算后加到已有的法方程上, 这样实时形成法方程, 显著提高了运算的时间和空间效率。

Sirf接收机给出了一个初始的接收机位置信息, 根据该位置用GPS单点定位解算方法迭代计算流动站坐标可得出表2结果。

表2中随着解算历元的增加, 定位精度有所提高, 说明多历元解算可以消除一定的系统误差, 由于基准站和流动站之间的随机误差独立, 该误差无法消除, 成为最终的主要误差。

5.结论

伪距差分G P S能有效地消除星钟误差、星历误差、SA误差和电离层对流层中的公共延迟误差, 大幅提高定位精度。但由表2可以看出, 伪距差分增大了随机误差, 这是由于基准接收机伪距测量随即误差与差分用户伪距测量随机误差相互独立引起的, 随机误差是伪距差分GPS定位中的主要误差源之一。在基准站的接收机性能稳定、可靠性较高的状态下, 对导航型的GPS接收机进行差分处理同样可以得到较高的精度。

参考文献

[1]李征航, 黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社.2005

[2]邓强, 黄顺吉.伪距差分GPS定位误差分析电子科技大学学报.1995.10vol.24NO.5

[3]刘大杰, 施一民等.全球定位系统的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社.1996

[4]王晓湘.差分GPS定位精度研究北京邮电大学学报.1999.12vol.22NO.4

[5]王广运, 郭秉义, 李洪涛.差分GPS定位技术与应用[M].北京:电子工业出版社.1998.

GPS差分系统 篇7

GPS是一种高精度卫星定位导航系统[1]。在实验期间,它能给出高精度的定位结果。此时尽管有人提出利用差分技术来进一步提高定位精度,但由于用户要求还不迫切,所以这一技术发展较慢。然而,随着GPS技术的发展和完善,应用领域的进一步开拓,人们越来越重视利用差分GPS技术来改善定位性能。卫星差分导航系统可以极大地提高卫星定位系统的精度和定位完整性[2],最普遍的结构由参考站、数据通信网络和移动站三部分组成。由图1[3]可知,差分GPS定位技术的基本原理为:事先经过精确测量定位的参考基站利用高质量的卫星接收机,估算每一颗卫星测量中缓慢变化的各种误差分量,形成对可见卫星的测量修正,再通过数据通信网络广播给附近的移动用户,这样就可以得到比单点定位更高的精度。

2 差分GPS定位技术的方法

卫星差分定位有很多不同的方法,它们大体可以分为局域差分系统、广域差分系统和网络差分系统[4,5]。

大部分局域差分系统使用单参考站,利用测站间误差具有时空强相关性原理,根据已知位置信息和GPS观测数据生成差分改正信息,通过无线通讯链路实时播发给移动站。局域差分一般可分为基于码相位的差分(包括位置差分和伪距离差分)和基于载波相位的差分。如果基站和移动用户的距离在10公里以内,基于码相位的差分可以实现亚米级定位精度[3]。基于码相位的差分除了系统比较简单以外,还有一个好处:由于它只需要传输每一颗卫星伪距离的标量修正,而且标量修正是缓慢变化的,系统传输的数据量很小,节约网络资源。由于伪距容易受到多径的影响,使得复杂环境下的定位精度变差,甚至失效。载波相位差分是一种高精度定位模式,通常称为实时动态(RTK)技术,其测量卫星信号从导航卫星到参考基站的相位变化,达到百分之几的载波波长的精度,通常为厘米级精度。但高精度的实时动态系统有两个主要缺点:1) 由于计算整数模糊度需要载波相位的测量和传输,载波相位是每一时刻快速变化的量,系统数据传输量比基于码相位的差分系统要高很多;2) 确定整数模糊度需要比较长的时间,通常在静态的用户需要几分钟甚至几十分钟的时间。因此实时动态系统在高动态下确定整数模糊度就更加困难。

广域差分系统是利用服务区内的参考站网监测可见GPS卫星,计算每一颗卫星的矢量修正[6]。矢量修正包括卫星时钟修正、卫星位置的三个坐标的修正、以及格点化的电离层延迟参数。广域差分系统的精度和局域差分接近,但它可以覆盖到整个国家甚至地球的区域,而且它比覆盖同样面积的局域网构建使用更少的参考站。目前覆盖范围最广的广域差分系统是美国航空航天局部署的广域增强系统(WAAS/SBAS)[7]。用户接收机的基带芯片只有配备用于处理SBAS信息的通道,卫星通讯使用成本昂贵,一般民用场合难以承受;而且域增强系统的建设,需要由国家级部门牵头统一规划协调,一般的地区行业无法完成[4]。

网络差分技术[5]是GPS理论发展与现代通信技术结合的产物,能够克服常规差分方法存在的缺陷,使用户更便捷地在较大空间范围内获得均匀、高精度和可靠的定位结果。国外目前比较成熟的网络差分技术有VRS(虚拟参考站)技术、FKP(区域改正数)技术和MAC(主辅站)技术。在国内,网络差分技术也取得了一些成果:武汉大学提出了一种网络RTK系统误差改正模型——综合误差内插技术(CBI);东南大学采用GPRS(通用分组无线业务)与Internet无缝链接技术集成GPS模块,开发了网络差分移动站终端等。但总的来说,国内的网络差分技术与国外的差距还比较大。

3 差分GPS定位技术的传输协议[5]

网络差分系统中差分改正信息的生成是系统实现的关键技术之一,而网络差分系统必须发布符合标准协议的差分改正信息,以适于各个不同的接收机。常用的GPS差分协议主要包括以下几种:

1) RTCM差分协议:国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)为全球应用差分GPS业务制定了RTCM SC—104差分电文标准协议。

2) RTCA差分协议:为了满足局域差分系统和广域差分系统的技术要求,航空无线电技术委员会(RTCA)制定了RTCA SC—159差分电文标准协议。

3) 专门用于实时动态定位的CMR差分协议:由于近几年来,实时动态载波相位差分技术的出现,美国Trimble公司制定了专门用于RTK的CMR差分协议。

以上三种差分协议中,使用最广泛的是RTCM标准协议。但是由于现代定位技术的不断发展,原有的差分协议并不能完全满足它们的需求,出现了扩展差分协议。如德国的GEO++组织为了提高定位精度和减少数据发送量提出了RTCM++协议;另外,为了传输区域改正数,GEO++组织在RTCM++的基础上,制定了RTCM-Adv差分协议等。

4差分GPS定位技术的应用现状

在当今信息社会中,交通运输的合理调度和管制对于生产和人的生活有着很重要的作用。自GPS问世以来,许多应用需要很高的精度。例如对警车、消防车等的定位,必须具有足够的精度,不能误导其位置到其他的街道,这时就需要采用差分GPS技术,进而提高用车的使用效率。此外,差分GPS在水下地形测绘,大比例尺测图,海洋石油勘探和定位,航空摄影,飞机精密进场和船舶机动性能测定,农业领域和载体姿态测定中必不可少[8]。

随着科技的不断发展,智能手机等电子产物越来越离不开人们的日常生活。众所周知,手机导航已存在了很多时间,同时也被人们广泛使用。但是,目前的手机导航定位精度很差,越来越满足不了人们的需求。然而,如果在手机导航定位中加入差分技术,则可以大大提高手机导航的精度,更方便人们的出行。

同时,随着智能交通特别是车联网技术与产业的兴起,完全可实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用,并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务的系统。因此,我们可以将差分GPS定位技术应用到车辆导航中,提高车辆导航的定位精度,进而实现精确到厘米级的车道间的定位。

最近,美国高速公路安全管理局提出了V2V(vehicle to vehicle)技术,也就是让汽车之间建立联系。该技术系统将综合使用GPS、雷达以及摄像头技术,当发现迎面驶来汽车时,及时将它的行驶轨迹预报给司机,从而使司机避开前方车辆。系统还会在两车之间进行通信,以避免在路口发生交通事故。因此,如果V2V技术不采用传统的GPS技术而采用差分GPS定位技术的话,将使车辆的定位精度更高,使得V2V技术在交叉路口等事故多发地的预报更加精准,尽量降低交通事故的发生。对车辆加入差分定位技术,还可以实现停车场的智能停车管理,也可以应用在交警部门对路边违规停车车辆的查询上。当交警部门通过网络查询到某地出现违规停车时,可以立马调动人手进行开罚单处理,提高了交警部门的执勤效率,同时也可以有力整顿路边违规停车的情况。由于网络差分技术可以带来高达厘米级的定位精度,故差分GPS定位技术同样也可以应用在电缆监测、高铁桥梁和路基结构健康实时监测。

5 结束语

GPS导航定位技术的日益普及已深深地影响和改变人们的生活,但传统的GPS定位技术由于受到各种测量误差的影响,其定位精度已不能满足当前的需求。减少GPS测量误差显然能提高其定位精度,而差分GPS可以有效地降低甚至消除各种GPS测量误差,故研究差分GPS定位技术的原理和应用具有重要的现实意义。同时,由于差分GPS定位技术的不断成熟,其应用已逐渐渗入到人们的日常生活中。因此,更进一步地拓展差分GPS定位技术在各行各业中的应用将是未来的发展趋势。

摘要:全球导航卫星系统(GNSS)为人类导航定位提供了巨大的便利,特别是美国的全球定位系统GPS。GPS接收机由于受到电离层延时、对流层延时、卫星时钟偏差、卫星时钟频率漂移、卫星星历偏差、多径误差等影响,定位精度在最优情况下只能达到7-10米。为了提高定位精度,出现了差分GPS定位系统,实现了亚米级、甚至厘米级的定位精度。因此,对差分GPS定位技术的原理和应用进行研究具有重要的现实意义。

GPS差分系统 篇8

1 概述

差分GPS (DGPS) 定位技术即差分全球定位系统 (Differential Global Position System, 简称DGPS) , 是在GPS的基础上利用差分技术使得用户能够从GPS全球定位技术中获得更高的定位精度。

DGPS实际上是把一台GPS接收机架设在已精确测定的基础控制点上, 构成基准站。基准站GPS接收机通过接收GPS卫星信号, 计算出基准站到GPS卫星的伪距, 并将测得的伪距与已知的精确距离相比较, 求得该点在GPS全球定位系统中的伪距测量误差, 再将伪距测量误差作为修正值以标准数据格式通过电台向外播发。测区内流动的差分GPS用户接收来自基准站的伪距测量误差修正信息, 以此来修正流动用户的GPS测量值, 从而大大提高其定位精度。差分GPS (DGPS) 定位技术的基础是在同一测区内, GPS缓慢变化的系统误差, 如选择可用性 (SA) 误差, 对基准台及其邻近用户的影响是相同或相近的。应用差分技术来有效削弱SA误差、电离层与大气层延迟误差、星历误差、卫星钟误差等, 以达到用户所需要的高精度定位要求。

2 差分GPS (DGPS) 定位技术在各行各业中的应用

2.1 差分GPS技术在地籍和房地产测量中的应用

在城市建设用地勘测定界测量中, 利用差分GPS定位技术可以实时测定界桩位置, 确定土地使用界限范围、计算用地面积。利用差分GPS技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样, 建设用地勘测定界中的面积量算, 实际上由GPS软件中的面积计算功能直接计算并进行检核。避免了利用常规解析法放样的复杂性, 简化了建设用地勘测定界工作程序。而且在土地利用的动态检测中, 也可利用差分GPS技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪补测法。如利用钢尺用距离交会法、直角坐标法等进行实测丈量, 对于变通范围较大的地区采用平板仪补测。这种方法不仅速度慢、效率低, 而且费时费力。应用实时动态定位技术进行动态监测则可提高检测的速度和精度, 省时省力, 真正实现了对土地的实时动态监测, 保证了土地利用状况调查的现实性。

2.2 差分动态GPS在城乡道路勘测设计方面的应用

差分动态GPS在城乡道路勘测设计中主要应用于数字地面模型的数据采集、控制点的加密、中线放样、纵断面测量以及无需外控点的机载GPS航测等方面。GPS测量包含有三维坐标信息, 可用于数字地面模型的数据采集、中线放样以及纵断面测量。在中线平面位置放样的同时, 也可获得纵断面。在中线放样中需要实时把基准站的数据由数据链传送到流动站, 从而实时提供流动站的准确位置。由于GPS仪器不如经纬仪那样可以指示方向, 因此, 差分动态GPS在城乡道路勘测设计方面的应用常常需要与CAD系统相结合, 从而便可在计算机屏幕上实时看到流动站的目前位置与道路设计坐标之间的差异。而且机载动态差分GPS技术应用于道路勘测设计中航测成图方面, 在德国和加拿大已经取得了成功, 用载波相位差分测出每个摄影中心的三维坐标, 而不再需要外控点测量, 取得了良好的效果。

2.3 差分GPS技术在城市车辆管理系统中的应用

若采用一般的差分GPS定位技术, 要求安装在每辆汽车上的GPS流动站都要接收差分改正数, 这样会造成车辆管理系统的过于复杂, 成本过高, 所以在实际应用中一般多采用集中差分技术。

其工作原理是:在每辆车上都装有GPS接收机和通信电台, 监控中心设在基准站位置, 位置坐标精确已知。基准点上安置GPS接收机, 同时安装通信电台、计算机、电子地图、大屏幕显示器等设备。工作时, 各车辆上安装的GPS接收机将其位置、时间和车辆编号等信息一同发送到车辆管理监控中心。监控中心将车辆位置与基准站GPS定位结果进行差分计算求出差分改正数, 对每辆车的实时位置进行差分改正, 计算出精确坐标, 经过坐标转换后, 显示在监控中心的大屏幕上。

这种集中差分技术可以简化安装在车辆上的设备。车载部分只接收GPS信号, 不必考虑差分信号的接收。而监控中心集中进行差分处理, 显示、记录和存储。数据通信可采用原有的车辆通信设备, 只要增加适当的通信转换接口即可。此外, 由于差分GPS设备能够实时地提供精确的位置、速度、航向等信息, 车载GPS差分设备还可以对安装在车辆上的各种传感器 (如计程仪、车速仪、磁罗盘等) 进行校准工作。

2.4 差分GPS技术在林业领域中的应用

1) 利用差分或测量GPS建立林区GPS控制网点, 这些具有精密坐标的蕨点, 是林区今后各种工程测量作业必须参照的位置蕨, 如:手持导航GPS仪器的坐标误差修正, 道路、农田、迹地等的勘测。2) 利用差分或测量GPS对林区各种境界线实施精确勘测、制图和面积求算。如:各种道路网、局界、场界地类位置和绘制图形并求算面积, 转绘于林业基本用图上, 达到对各种森林地类变化的动态监测的目的, 测量精度达到分米级。3) 利用差分或测量GPS进行图面区划界线的精确现地落界, 如两荒界、行政区界等。解决现地界线不清和标志位置不准普遍存在的问题。4) GPS技术用于森林防火:利用实时差分GPS技术, 美国林业局与加里弗尼亚的喷气推进器实验室共同制定了“FRIREFLY”计划。它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机, 使用这些机载设备来确定火灾位置, 并迅速向地面站报告。另一计划是使用直升飞机、无人机或轻型固定翼飞机沿火灾周边飞行并记录位置数据, 在飞机降落后对数据进行处理并把火灾的周边绘成图形, 以便进一步采取消除森林火灾的措施。

2.5 差分GPS技术在农业生产中的应用

据国外文献资料介绍, 利用差分GPS技术对飞机精密导航, 估计会使投资降低50%。具体应用:利用GPS差分定位技术可以使飞机在喷洒化肥和除草剂时减少横向重叠, 节省化肥和除草剂用量, 避免过多用量影响农作物生长。还可以减少飞机转弯重叠, 避免浪费, 节省资源。对于夜间作业, 更具有其优越性。因为夜间蒸发和漂移损失小, 另外夜间植物气孔是张开的, 更容易吸收除草剂和肥料, 提高除草和施肥效率。依靠差分GPS进行精密导航, 引导农机具进行夜间喷施和田间作业, 可以节省大量的农药和化肥。GPS差分技术在农业领域中的应用不仅适用于大面积种植, 在小面积的农田, 特别是在格网种植的小面积内, 应用小型自动化设备, 配合差分GPS导航设备、电子监测和控制电路, 能够适应科学种田的需要, 可以做到精确管理。

2.6 差分GPS技术在社会公共安全方面的应用

卫星定位技术在社会公共安全方面的主要应用领域有公安、银行、保险、消防、海关缉私等。它的作用是安全事故报警, 防盗反劫, 车队管理, 调度指挥。现已建成的网络中至少有近三分之二是用于安全领域的。如北京、上海等大城市的公安部门已建立起警车、运钞车综合指挥调度系统。有些城市的银行建立了自己的运钞车GPS定位监控系统。北京市交通管理部门通过在巡逻车上安装GPS与通信设备, 使解决交通事故的出警时间缩短 (现在平均仅需要3.6 min) , 有效地保证了主要道路的交通顺畅。

另外, 卫星定位技术在个人安全方面的应用也显示了极大的优越性。随着通信、导航和计算机技术的不断融合, 越来越多的GPS接收机将被嵌入到其他的通信计算机、安全和消费类电子产品中。在美国和日本已开发出了供老年人随身携带的GPS定位紧急呼叫器, 在他们发病或需要帮助时, 利用该装置可以及时发出带有位置信息的求救信息等。

3 传统差分GPS技术存在的不足

传统差分GPS技术除了可以获得较高的定位精度外, 通过对GPS信号的差分改正, 差分GPS还能提高导航的可靠性, 甚至当GPS卫星显示不健康信号时仍能工作。由于基准站在卫星测距信号无法校正时, 能立刻通知用户, 所以改进了系统的完整性。但是, 不管差分GPS如何提高导航精度、可靠性和完好性, 也不能克服掉由于卫星星座几何图形不佳而造成的缺陷, GPS卫星自身先天性的不足。以目前GPS卫星的配置方案, 一旦有一颗卫星发生故障, 或者由于某种原因接收不到GPS信号, 卫星空间几何位置配置不当的缺陷将会更加突出。对可用性要求更高的航空用户, 为了保证GPS在一些特定地区特殊用途时的精确性和可靠性, 提出了伪卫星的概念。

4 结语

本文只是针对差分GPS定位技术在部分行业中的应用作出了一些简单总结, 其在各个行业中的具体实施情况参考其他文献。

摘要:就所了解的差分GPS (DGPS) 定位技术在不同领域中的实际应用, 阐述了差分GPS (DGPS) 技术的基本工作原理, 对其在部分行业中的应用作出了简要叙述, 从而揭示了发展差分GPS (DGPS) 技术的重要性。

关键词:差分GPS (DGPS) ,位置差分,伪距差分,载波相位差分,应用

参考文献

[1]王广运, 郭秉义.差分GPS定位技术与应用[M].北京:电子工业出版社, 1996.

[2]张显峰, 崔伟宏.差分GPS技术在地籍测量中的应用[J].测绘通报, 2000 (6) :4-6.

[3]张勋文.GPS RTK技术及其在地籍测量中的应用[J].山西建筑, 2008, 34 (17) :352-353.

[4]施品浩.GPS卫星信号的相位差分法测量以及在近海精密导航中的应用[M].北京:测绘出版社, 1987.

[5]李玉江, 朴志焕, 谢青青.浅谈GPS在农林业中的应用[J].林业勘查设计, 2004 (1) :67.

[6]柳开洋, 韩道范, 马爱民.Web Browser/Server方式的GPS车辆管理系统的设计与实现[J].计算机工程与应用, 2001, 37 (4) :127-129.

GPS差分系统 篇9

进入21世纪以来,全球农业也开始从机械化向信息化和智能化方向发展。格兰(Kverneland)公司生产的GPS-RTK精准播种机,不但可以保证播量精确、株距均匀,为种子的生长发育创造良好条件,而且还可以节省大量种子,减少间苗劳动力。

格兰GPS-RTK差分智能精准播种机,通过播种机上的精准传感器和车载GPS接收器确定播种机的田间位置,然后通过农机ISO-BUS标准总线接口将相关作业信息传送到车载计算机中,然后由车载计算机对作业信息进行分析,将传感器收集到的作业信息与田地位置信息相结合,通过ISO-BUS标准总线接口,向播种机中的精准播种控制系统发送指令,精准播种控制系统控制电动机的转速,从而达到精准播种的目的。

格兰GPS-RTK差分智能精准播种机可以通过全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等设备的帮助,实现精准播种作业。通过精准播种作业,可以使作物均匀地在农田地块中生长,方便进行施肥,喷药和收割作业。格兰GPS-RTK差分智能精准播种机都配有ISO-BUS标准接口,国际上大部分配有ISO-BUS标准总线接口的拖拉机都可以使用格兰ISO-match车载计算机,进行精准播种作业,同时通过播种机上的传感器和GPS接收器来确保在任何已播种的地块不再进行重播,同时使整个作业地块的漏播率为零。这种技术保证了播种机能够在较为复杂的地块如三角域曲面或不规则形边角地块进行精准播种作业。

1 GPS-RTK差分系统

GPS(Global Positioning System)即全球定位系统,是美国研制的卫星导航定位系统,利用该系统用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速。

RTK(Real-Time Kinematic,实时动态控制系统)是一种新的常用的GPS测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,能够在野外实时得到厘米级定位精度。

GPS-RTK差分精密播种机作业时,GPS-RTK接收器接收经过差分后的定位信息,定位精度到2.5cm,为车载计算机提供高精度地理坐标信息,不但播种纵向对齐,而且横向也对齐,使播种机达到矩形或菱形精准播种的效果。

2 格兰GPS-RTK差分智能精准播种机控制系统

格兰GPS-RTK差分智能精准播种机控制系统是现代农机物联网中的一个重要组成部分,其可以根据GPS接收器接收到的GPS地理位置信息、播种机上的传感器收集的作业地块位置信息,进行信号降噪后传输到车载计算机ISO Match Tellus中进行数据处理,并将相关播种数据指令输入到播种机自动控制系统中,实现精准播种作业。

2.1 播种机控制系统硬件组成

格兰播种机控制系统硬件主要由ISO Match Tellus车载计算机或ISO Match Tellus Go车载计算机、ISO Match Global GPS接收机、ISO-BUS标准总线、ISO Match Eye车载摄像头、排种器驱动电动机、Seed Ector种子肥料流量速度传感器等组成。播种机采用电动机驱动排种,能够一次性完成开沟、播种、覆土和镇压等播种作业工序。在进行播种作业时,可以通过播种机上的传感器和GPS接收器收集田间地块信息,然后通过ISO-BUS传输到位于驾驶室中的车载计算机,然后通过车载计算机或位于总部的服务器进行处理,得到最优解决方案。然后车载计算机通过ISO-BUS对播种机进行精准控制,从而实现智能化、信息化精准播种作业。

2.2 电机驱动精密排种器

格兰播种机的每个播种单元都安装有一个独立的驱动电动机,排种器是以电动机作为动力的。封装在防尘壳中的电动机驱动器根据光电传感器探测的播种器的实时位置和Seed Ector传感器检测到的排种管内部种子数量和速度,控制电机的转速和种子下落的位置,驾驶员在拖拉机驾驶室内通过ISO-BUS总线和传感器实现对播种单体内的种子下落进行监视和控制。

3 结语

格兰GPS-RTK差分智能精准播种机能够与GPS-RTK技术和GIS系统相结合,根据GPS-RTK位置信息和地块情况,对每一粒种子的播种位置进行规划,可以昼夜进行播种作业;接合堑间隙小,不重播,不漏播;起垄直线性好,播种位置精准,纵向看是一条线,横向看也是一条线,充分利用土壤养分、土壤水分、阳光照射、空气流通等,可以减少后续作业对秧苗的损伤。

参考文献

[1]王新忠,王熙,王智敏.黑龙江垦区三种GPS差分方式比较研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2006,18(1):42-45.

[2]赵军,王熙.基于GPS的变量施肥播种机的试验研究[J].农机化研究,2006(12):154-156.

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