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解決方案
【測姿測向】GNSS測繪測量系統解決方案
新聞發布人：admin 新聞發布時間：2010-09-20 12:20:00
GNSS測繪測量系統解決方案
眾所周知GPS作為一種先進的生產方式已經被大多數測繪單位所接受，但GPS的固有弱點很大程度上限制了它的使用范圍。 城市測圖如果能高效地應用GPS技術將會大大提高效率，節約費用。但城市高樓林立，無線電環境復雜，造成GPS多路徑效應極大增加，嚴重的遮擋甚至使接收機無法正常收星。外業用戶也會經常遇到需要在樹下或遮擋嚴重的地域作業的問題。有的GPS接收機采取降低致信度的辦法來達到抗干擾的目的。但致信度的降低造成GPS精度以無法預測的非線性變化，這是很難接受的?，F在如果GPS與INS有機結合起來，這套系統可以在開闊環境以高精度RTK測量，并在相當長的時間內利用GPS給出的高精度初始位置進入原本不可能進入的林地，隧洞，橋下甚至室內進行作業!這是一個非常美妙的前景!尤其與降低致信度不同的是，雖然INS隨時間降低精度但這是一個線性變化可以進行軟件修正，或重新獲取一個GPS位置進行修正。
Oxford Technical Solutions公司的RT3000系列GPS和慣性導航系統研發的目的是實時地對車輛，飛機和船只等的運動做高精度的測量。
為了獲得高精度的測量，RT3000使用了為戰斗機導航系統開發的數學算法。一個由三個加速度計和三個陀螺儀（角速度傳感器）組成的慣性傳感器組塊用來計算所有的輸出。當從高級的運動GPS獲得的測量數據刷新由慣性傳感器導航的位移和速度時，一個WGS-84型捆綁導航算法用來補償地面的彎曲，旋轉和科里奧利加速。
這個獨創性的方案使RT3000比只使用GPS的系統具有了一些獨特的優勢：
·RT3000有一個很高（100Hz）的刷新率和很寬的帶寬；
·輸出可以被訪問的反應時間很低，只有3.9ms；
·所有的輸出可以持續被訪問，即使GPS中斷期間，例如，車輛在橋下行駛時
·RT3000可以辨識GPS位置的跳動并忽略它；
·GPS進行的位置和速度測量中的高頻噪聲可以被消除
·RT3000可以進行許多GPS不能作的測量，例如，加速度，角速率，航向，俯仰，側傾等；
·RT3000可以輸入輪速，這樣可以在無GPS信號時改善漂移率。
標準的RT3000系統可以實時處理數據。實時結果可以通過RS232串口輸出，通過10/1000Base-T以太網通過一個UDP無線電廣播，和一個選項，CAN總線。輸出帶有時間的印記并參考GPS時間，1PPS時間同步器可以給不同系統提供很精確的時間同步，慣性測量和GPS時鐘同步。
內部數據日志使數據可以在任務后再處理。數據可以在盒子里收集，用“ftp”下載，在計算機上處理，也可以通過用戶軟件查看。
易于操作
RT3000的安裝和操作不能再簡單了。使用這個系統只需要最少的配置。這個配置可以存入RT3000這樣它就可以不需用戶干預自動運行。許多工作已經置入慣性算法的初始化中，因此RT3000可以在絕大多數的模擬中可靠地開始導航。
簡單的盒子里包含慣性傳感器，GPS接收器，數據存儲器和CPU。要在車輛外有清晰的天空視野的地方安裝單或者雙天線。9～18VDC的電源可從大多數的車輛的電源獲得。一個筆記本可以實時查看數據結果。
自我校正
和常規的慣性導航系統不同，RT3000用GPS校正所有的測量值。GPS測量位置，速度和（雙天線）航向，但是，通過這些測量，RT3000可以使其它量，如俯仰，側傾非常精確。當GPS起作用時RT3000進行測量時就沒有漂移。
RT3000家族變遷
RT3000產品家族包括一些基于相同技術的不同產品。每種產品都應不同的精度需要或者操作環境而生。RT3000家族分為單天線系統和雙天線系統。
RT3000軟件內的先進算法意味著大多數道路車輛用戶可以使用一個單天線系統。“Heading Lock”和“Advanced Slip”兩個特色意味著當固定不動或者車輛運動速度很低時RT3000也可以保持很精確的航向。
應用于飛機或者海上時需要一個雙天線系統來維持高精度的航向。
單天線型產品
單天線型產品可以用于絕大多數情況下。仔細查看雙天線部分說明，雙天線在什么地方使用。
單天線系統如下：
· RT3200--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為1.0m CEP，無差分校正時定位精度3.0m CEP。
· RT3100--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為0.4m CEP，無差分校正時定位精度1.8m CEP。
· RT3020--L1 Kinematic GPS定位精度20cm RMS。
· RT3002--L1/L2 Kinematic GPS定位精度2cm RMS。
· RT3080--SBAS-L2定位精度80cm CEP。
· RT3050—OmniStar VBS可用時定位精度50cm CEP。
· RT3040—OmniStar HP可用時定位精度10cm CEP。
（查看后面部分可看到關于SBAS和OmniStar的更多信息）
低規格系統可以通過升級GPS接收器軟件和使用基站校正升級為高規格系統。單天線系統也可以升級為雙天線系統。（除非小盒子已經被確定規格，第二塊GPS卡放不進去了）
雙天線型
帶有雙天線的RT3000產品系統通過兩個天線所在的不同位置來保持航向的精確。
雙天線系統推薦用于低摩擦系數的道路車輛測試（如：雪路面），航空調查和航海用途（如航運，調查船）。只有GPS的雙天線系統需要開闊的天空環境來操作因為系統需要幾分鐘時間鎖定航向。RT3000中的高級操作當空中障礙出現5s后允許重新鎖定航向，在這段時間內RT3000的航向不會產生很大變化。使快速重新鎖定航向成為可能是由于RT3000航向的自我鎖定是用來重新解決GPS測量的不確定性的。這些不確定性的解決一般需要幾分鐘的時間。RT3000中的航向鎖定軟件使系統與只含GPS的系統相比擁有更好的性能和更大的覆蓋范圍。
雙天線型如下：
· RT3102--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為0.4m 。
· RT3042—OmniStar VBS可用時定位精度50cm CEP。
· RT3052—OmniStar HP可用時定位精度10cm CEP。
· RT3022--L1 Kinematic GPS定位精度20cm RMS。
· RT3003--L1/L2 Kinematic GPS定位精度2cm RMS。
低規格系統可以通過升級GPS接收器軟件和使用基站校正升級為高規格系統。
衛星差分校正
為了改善標準GPS的定位精度可用基于兩個衛星的差分校正服務。這就是WAAS（或者EGNOS）和OmniStar。
SBAS服務，例如WAAS和EGNOS，可在廣闊的領域內免費用于差分校正。它們提供大約1.2mCEP的精度。這項服務只有在北美可以可靠的使用。在歐洲這個版本也存在但是沒有任何保證。
OmniStar是一項訂閱服務。RT3000系統擁有OmniStar的功能，含有必要的硬件以接收OmniStar的校正。除了這些還必須付給OmniStar一筆通行證費用來激活校正。OmniStar提供兩種等級的校正。這就是VBS（Virtual Base Station）和HP（High Performance）。
更多關于OmniStar的信息請查看OmniStar的網站：www.omnistar.com
眾所周知GPS作為一種先進的生產方式已經被大多數測繪單位所接受，但GPS的固有弱點很大程度上限制了它的使用范圍。 城市測圖如果能高效地應用GPS技術將會大大提高效率，節約費用。但城市高樓林立，無線電環境復雜，造成GPS多路徑效應極大增加，嚴重的遮擋甚至使接收機無法正常收星。外業用戶也會經常遇到需要在樹下或遮擋嚴重的地域作業的問題。有的GPS接收機采取降低致信度的辦法來達到抗干擾的目的。但致信度的降低造成GPS精度以無法預測的非線性變化，這是很難接受的?，F在如果GPS與INS有機結合起來，這套系統可以在開闊環境以高精度RTK測量，并在相當長的時間內利用GPS給出的高精度初始位置進入原本不可能進入的林地，隧洞，橋下甚至室內進行作業!這是一個非常美妙的前景!尤其與降低致信度不同的是，雖然INS隨時間降低精度但這是一個線性變化可以進行軟件修正，或重新獲取一個GPS位置進行修正。
Oxford Technical Solutions公司的RT3000系列GPS和慣性導航系統研發的目的是實時地對車輛，飛機和船只等的運動做高精度的測量。
為了獲得高精度的測量，RT3000使用了為戰斗機導航系統開發的數學算法。一個由三個加速度計和三個陀螺儀（角速度傳感器）組成的慣性傳感器組塊用來計算所有的輸出。當從高級的運動GPS獲得的測量數據刷新由慣性傳感器導航的位移和速度時，一個WGS-84型捆綁導航算法用來補償地面的彎曲，旋轉和科里奧利加速。
這個獨創性的方案使RT3000比只使用GPS的系統具有了一些獨特的優勢：
·RT3000有一個很高（100Hz）的刷新率和很寬的帶寬；
·輸出可以被訪問的反應時間很低，只有3.9ms；
·所有的輸出可以持續被訪問，即使GPS中斷期間，例如，車輛在橋下行駛時
·RT3000可以辨識GPS位置的跳動并忽略它；
·GPS進行的位置和速度測量中的高頻噪聲可以被消除
·RT3000可以進行許多GPS不能作的測量，例如，加速度，角速率，航向，俯仰，側傾等；
·RT3000可以輸入輪速，這樣可以在無GPS信號時改善漂移率。
標準的RT3000系統可以實時處理數據。實時結果可以通過RS232串口輸出，通過10/1000Base-T以太網通過一個UDP無線電廣播，和一個選項，CAN總線。輸出帶有時間的印記并參考GPS時間，1PPS時間同步器可以給不同系統提供很精確的時間同步，慣性測量和GPS時鐘同步。
內部數據日志使數據可以在任務后再處理。數據可以在盒子里收集，用“ftp”下載，在計算機上處理，也可以通過用戶軟件查看。
易于操作
RT3000的安裝和操作不能再簡單了。使用這個系統只需要最少的配置。這個配置可以存入RT3000這樣它就可以不需用戶干預自動運行。許多工作已經置入慣性算法的初始化中，因此RT3000可以在絕大多數的模擬中可靠地開始導航。
簡單的盒子里包含慣性傳感器，GPS接收器，數據存儲器和CPU。要在車輛外有清晰的天空視野的地方安裝單或者雙天線。9～18VDC的電源可從大多數的車輛的電源獲得。一個筆記本可以實時查看數據結果。
自我校正
和常規的慣性導航系統不同，RT3000用GPS校正所有的測量值。GPS測量位置，速度和（雙天線）航向，但是，通過這些測量，RT3000可以使其它量，如俯仰，側傾非常精確。當GPS起作用時RT3000進行測量時就沒有漂移。
RT3000家族變遷
RT3000產品家族包括一些基于相同技術的不同產品。每種產品都應不同的精度需要或者操作環境而生。RT3000家族分為單天線系統和雙天線系統。
RT3000軟件內的先進算法意味著大多數道路車輛用戶可以使用一個單天線系統。“Heading Lock”和“Advanced Slip”兩個特色意味著當固定不動或者車輛運動速度很低時RT3000也可以保持很精確的航向。
應用于飛機或者海上時需要一個雙天線系統來維持高精度的航向。
單天線型產品
單天線型產品可以用于絕大多數情況下。仔細查看雙天線部分說明，雙天線在什么地方使用。
單天線系統如下：
· RT3200--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為1.0m CEP，無差分校正時定位精度3.0m CEP。
· RT3100--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為0.4m CEP，無差分校正時定位精度1.8m CEP。
· RT3020--L1 Kinematic GPS定位精度20cm RMS。
· RT3002--L1/L2 Kinematic GPS定位精度2cm RMS。
· RT3080--SBAS-L2定位精度80cm CEP。
· RT3050—OmniStar VBS可用時定位精度50cm CEP。
· RT3040—OmniStar HP可用時定位精度10cm CEP。
（查看后面部分可看到關于SBAS和OmniStar的更多信息）
低規格系統可以通過升級GPS接收器軟件和使用基站校正升級為高規格系統。單天線系統也可以升級為雙天線系統。（除非小盒子已經被確定規格，第二塊GPS卡放不進去了）
雙天線型
帶有雙天線的RT3000產品系統通過兩個天線所在的不同位置來保持航向的精確。
雙天線系統推薦用于低摩擦系數的道路車輛測試（如：雪路面），航空調查和航海用途（如航運，調查船）。只有GPS的雙天線系統需要開闊的天空環境來操作因為系統需要幾分鐘時間鎖定航向。RT3000中的高級操作當空中障礙出現5s后允許重新鎖定航向，在這段時間內RT3000的航向不會產生很大變化。使快速重新鎖定航向成為可能是由于RT3000航向的自我鎖定是用來重新解決GPS測量的不確定性的。這些不確定性的解決一般需要幾分鐘的時間。RT3000中的航向鎖定軟件使系統與只含GPS的系統相比擁有更好的性能和更大的覆蓋范圍。
雙天線型如下：
· RT3102--差分GPS有適合的差分源時精度定位精度為0.4m 。
· RT3042—OmniStar VBS可用時定位精度50cm CEP。
· RT3052—OmniStar HP可用時定位精度10cm CEP。
· RT3022--L1 Kinematic GPS定位精度20cm RMS。
· RT3003--L1/L2 Kinematic GPS定位精度2cm RMS。
低規格系統可以通過升級GPS接收器軟件和使用基站校正升級為高規格系統。
衛星差分校正
為了改善標準GPS的定位精度可用基于兩個衛星的差分校正服務。這就是WAAS（或者EGNOS）和OmniStar。
SBAS服務，例如WAAS和EGNOS，可在廣闊的領域內免費用于差分校正。它們提供大約1.2mCEP的精度。這項服務只有在北美可以可靠的使用。在歐洲這個版本也存在但是沒有任何保證。
OmniStar是一項訂閱服務。RT3000系統擁有OmniStar的功能，含有必要的硬件以接收OmniStar的校正。除了這些還必須付給OmniStar一筆通行證費用來激活校正。OmniStar提供兩種等級的校正。這就是VBS（Virtual Base Station）和HP（High Performance）。
更多關于OmniStar的信息請查看OmniStar的網站：www.omnistar.com
