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【测姿测向】GNSS测绘测量系统解决方案

新闻发布人:admin 新闻发布时间:2010-09-20 12:20:00
                                  GNSS测绘测量系统解决方案

众所周知GPS作为一种先进的生产方式已经被大多数测绘单位所接受,但GPS的固有弱点很大程度上限制了它的使用范围。 城市测图如果能高效地应用GPS技术将会大大提高效率,节约费用。但城市高楼林立,无线电环境复杂,造成GPS多路径效应极大增加,严重的遮挡甚至使接收机无法正常收星。外业用户也会经常遇到需要在树下或遮挡严重的地域作业的问题。有的GPS接收机采取降低致信度的办法来达到抗干扰的目的。但致信度的降低造成GPS精度以无法预测的非线性变化,这是很难接受的。现在如果GPS与INS有机结合起来,这套系统可以在开阔环境以高精度RTK测量,并在相当长的时间内利用GPS给出的高精度初始位置进入原本不可能进入的林地,隧洞,桥下甚至室内进行作业!这是一个非常美妙的前景!尤其与降低致信度不同的是,虽然INS随时间降低精度但这是一个线性变化可以进行软件修正,或重新获取一个GPS位置进行修正。
Oxford Technical Solutions公司的RT3000系列GPS和惯性导航系统研发的目的是实时地对车辆,飞机和船只等的运动做高精度的测量。
为了获得高精度的测量,RT3000使用了为战斗机导航系统开发的数学算法。一个由三个加速度计和三个陀螺仪(角速度传感器)组成的惯性传感器组块用来计算所有的输出。当从高级的运动GPS获得的测量数据刷新由惯性传感器导航的位移和速度时,一个WGS-84型捆绑导航算法用来补偿地面的弯曲,旋转和科里奥利加速。
这个独创性的方案使RT3000比只使用GPS的系统具有了一些独特的优势:
·RT3000有一个很高(100Hz)的刷新率和很宽的带宽;
·输出可以被访问的反应时间很低,只有3.9ms;
·所有的输出可以持续被访问,即使GPS中断期间,例如,车辆在桥下行驶时
·RT3000可以辨识GPS位置的跳动并忽略它;
·GPS进行的位置和速度测量中的高频噪声可以被消除
·RT3000可以进行许多GPS不能作的测量,例如,加速度,角速率,航向,俯仰,侧倾等;
·RT3000可以输入轮速,这样可以在无GPS信号时改善漂移率。
标准的RT3000系统可以实时处理数据。实时结果可以通过RS232串口输出,通过10/1000Base-T以太网通过一个UDP无线电广播,和一个选项,CAN总线。输出带有时间的印记并参考GPS时间,1PPS时间同步器可以给不同系统提供很精确的时间同步,惯性测量和GPS时钟同步。
内部数据日志使数据可以在任务后再处理。数据可以在盒子里收集,用“ftp”下载,在计算机上处理,也可以通过用户软件查看。
易于操作
RT3000的安装和操作不能再简单了。使用这个系统只需要最少的配置。这个配置可以存入RT3000这样它就可以不需用户干预自动运行。许多工作已经置入惯性算法的初始化中,因此RT3000可以在绝大多数的模拟中可靠地开始导航。
简单的盒子里包含惯性传感器,GPS接收器,数据存储器和CPU。要在车辆外有清晰的天空视野的地方安装单或者双天线。9~18VDC的电源可从大多数的车辆的电源获得。一个笔记本可以实时查看数据结果。
自我校正
和常规的惯性导航系统不同,RT3000用GPS校正所有的测量值。GPS测量位置,速度和(双天线)航向,但是,通过这些测量,RT3000可以使其它量,如俯仰,侧倾非常精确。当GPS起作用时RT3000进行测量时就没有漂移。
RT3000家族变迁
RT3000产品家族包括一些基于相同技术的不同产品。每种产品都应不同的精度需要或者操作环境而生。RT3000家族分为单天线系统和双天线系统。
RT3000软件内的先进算法意味着大多数道路车辆用户可以使用一个单天线系统。“Heading Lock”和“Advanced Slip”两个特色意味着当固定不动或者车辆运动速度很低时RT3000也可以保持很精确的航向。
应用于飞机或者海上时需要一个双天线系统来维持高精度的航向。
单天线型产品
单天线型产品可以用于绝大多数情况下。仔细查看双天线部分说明,双天线在什么地方使用。
单天线系统如下:
· RT3200--差分GPS有适合的差分源时精度定位精度为1.0m CEP,无差分校正时定位精度3.0m CEP。
· RT3100--差分GPS有适合的差分源时精度定位精度为0.4m CEP,无差分校正时定位精度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可用时定位精度50cm CEP。
· RT3040—OmniStar HP可用时定位精度10cm CEP。
(查看后面部分可看到关于SBAS和OmniStar的更多信息)
低规格系统可以通过升级GPS接收器软件和使用基站校正升级为高规格系统。单天线系统也可以升级为双天线系统。(除非小盒子已经被确定规格,第二块GPS卡放不进去了)
双天线型
带有双天线的RT3000产品系统通过两个天线所在的不同位置来保持航向的精确。
双天线系统推荐用于低摩擦系数的道路车辆测试(如:雪路面),航空调查和航海用途(如航运,调查船)。只有GPS的双天线系统需要开阔的天空环境来操作因为系统需要几分钟时间锁定航向。RT3000中的高级操作当空中障碍出现5s后允许重新锁定航向,在这段时间内RT3000的航向不会产生很大变化。使快速重新锁定航向成为可能是由于RT3000航向的自我锁定是用来重新解决GPS测量的不确定性的。这些不确定性的解决一般需要几分钟的时间。RT3000中的航向锁定软件使系统与只含GPS的系统相比拥有更好的性能和更大的覆盖范围。
双天线型如下:
· RT3102--差分GPS有适合的差分源时精度定位精度为0.4m 。
· RT3042—OmniStar VBS可用时定位精度50cm CEP。
· RT3052—OmniStar HP可用时定位精度10cm CEP。
· RT3022--L1 Kinematic GPS定位精度20cm RMS。
· RT3003--L1/L2 Kinematic GPS定位精度2cm RMS。
低规格系统可以通过升级GPS接收器软件和使用基站校正升级为高规格系统。
卫星差分校正
为了改善标准GPS的定位精度可用基于两个卫星的差分校正服务。这就是WAAS(或者EGNOS)和OmniStar。
SBAS服务,例如WAAS和EGNOS,可在广阔的领域内免费用于差分校正。它们提供大约1.2mCEP的精度。这项服务只有在北美可以可靠的使用。在欧洲这个版本也存在但是没有任何保证。
OmniStar是一项订阅服务。RT3000系统拥有OmniStar的功能,含有必要的硬件以接收OmniStar的校正。除了这些还必须付给OmniStar一笔通行证费用来激活校正。OmniStar提供两种等级的校正。这就是VBS(Virtual Base Station)和HP(High Performance)。
更多关于OmniStar的信息请查看OmniStar的网站:www.omnistar.com 

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