【正文】 分鐘之前的差分改正數(shù)參與解算； ? GPSensor 可以采用擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)非線性 Kalman 濾波算法進(jìn)行 差分解算。 ? GPSensor 的算法對(duì)系統(tǒng)的硬件要求較高，通常在高性能計(jì)算機(jī)，而 RTK 的算法總是有 GPS 接收機(jī)生產(chǎn)廠商提供，固化在 GPS 接收機(jī)內(nèi)部 ；靜態(tài)解算需人工干預(yù)，一般采用雙差固定解得方式 。 2) 精度 GPSensor 直接應(yīng)用 GPS 接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)，參考站和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)保持嚴(yán)格的同步，所以，大氣層延遲造成的公共誤差被最大程度地抵消， GPSensor 還采用濾波方法消除 GPS動(dòng)態(tài)定位數(shù)據(jù)中的各種隨機(jī)誤差，是輸出的定位結(jié)果更符合真實(shí)的情況，所以 GPSensor 根據(jù)采用的 GPS 接收機(jī)和 GPS 天線的不同，可以保證毫 米級(jí)的定位精度，而通常的 RTK 接收機(jī)動(dòng)態(tài)定位精度為厘米級(jí)。 事例一： 在一個(gè)靜止點(diǎn)上，采用雙頻 GPS 接收機(jī) 和普通雙頻 天線進(jìn)行 實(shí)時(shí) RTK 解算 ， 解算 結(jié)果如下圖所示： 28 RTK 實(shí)時(shí)解算結(jié)果 可見(jiàn) RTK 的定位精度平面在 2 個(gè)厘米之內(nèi)，高程在 4 個(gè)厘米之內(nèi)。 事例二： 在一個(gè)靜止點(diǎn)上，采用雙頻 GPS 接收機(jī) 和 普通 雙頻 天線 ，然后采用GPSensor 軟件對(duì)其連續(xù)解算 24 個(gè)小時(shí)，具體解算結(jié)果如下圖： GPSensor 實(shí)時(shí) Kalman 解 算結(jié)果 相對(duì) RTK 解算結(jié)果其精度有 顯著 的 提高 。 上圖中，平面精度在 10mm 左右，高程精度在 15mm 左右。如采用高精度雙頻 GPS 天線，能更進(jìn)一步提高其精度。 事例三： 采用同樣的 GPS 接收機(jī)，在一個(gè)靜止的點(diǎn)上， 分 20 分鐘一個(gè)時(shí)段對(duì)其 29 連續(xù)觀測(cè) 5 個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)，用 某進(jìn)口后處理軟件 對(duì)其進(jìn)行處理，得到結(jié)果如下圖所示： 平面后處理結(jié)果 高程后處理結(jié)果 相對(duì) GPSensor 實(shí)時(shí) Kalman 解 算 結(jié)果精度有所提高 。上圖中，平面精度在 8mm 左右，高程精度在 12mm 左右。如采用高精度雙頻 GPS 天線，能更進(jìn)一步提高其精度。 事例四： 采用同樣的 GPS 接收機(jī)，在一個(gè)靜止的點(diǎn)上， 分 10 分鐘一個(gè)時(shí)段對(duì)其連續(xù)觀測(cè) 5 個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)， 用華測(cè) GPSensor 準(zhǔn)動(dòng)態(tài) Kalman 算法 對(duì)其進(jìn)行處理，得到結(jié)果如下圖所示： Kalman 算法平面解算結(jié)果 Kalman 算法高程解算結(jié)果 30 相對(duì)后處理解 算 結(jié)果精度又有所提高 。上圖中，平面精度在 5mm 左右，高程精度在 8mm 左右。如采用高精度雙頻 GPS 天線，能更進(jìn)一步提高其精度。 注：采用 GPSensor 軟件是完全自動(dòng)解算，而靜態(tài)后處理需要人工干預(yù)。 GPSensor的軟件界面介紹 正常情況下， GPSensor 是在服務(wù)器端進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算的，用戶不需要去瀏覽這些窗口。但在系統(tǒng)安裝階段或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 這些窗口提供的信息能幫助我們迅速地解決問(wèn)題。 數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口 通過(guò)接收機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口可以觀察串口和網(wǎng)絡(luò)來(lái)的數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)的更新率、數(shù)據(jù)包的大小等，管理員通過(guò)這些信息可以快速地判斷系統(tǒng)的通訊是否正常。 接收機(jī)監(jiān)控窗口 通過(guò)每秒更新一次的接收機(jī)監(jiān)控窗口，管理員能知道接收機(jī)跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、接收機(jī)的鐘差、衛(wèi)星的載噪比等接收機(jī)的關(guān)鍵信息，以確定接收機(jī)的工作狀況、信號(hào)質(zhì)量等。 31 監(jiān)測(cè)站變形曲線窗口 下面是某懸索橋 3/4 跨的變形曲線。 GPSensor 可以精確地反映橋梁的變形情況。 32 基線窗口 通過(guò)基線窗口，管理員 能夠快速地知道軟件的解算狀態(tài) 。 日志 GPSensor 能夠自動(dòng)記錄數(shù)天來(lái)的系統(tǒng)工作狀況，供管理員進(jìn)行分析處理。 33 GPSensor的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 典型的 GPSensor 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成：監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元。這三部分形成一個(gè)有機(jī)的整體，監(jiān)測(cè)單元跟蹤 GPS 衛(wèi)星并實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，控制中心相關(guān)的 GPSensor 軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理并分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的形變。 監(jiān)測(cè)單元一個(gè)參考站（ R1） 和 五 個(gè)監(jiān)測(cè)站 (M1,M2,? ,M4)組成。其中參考站根 據(jù)實(shí) 際情況，確定其具體位置；五 個(gè)監(jiān)測(cè)站根 據(jù)實(shí)際情況，確定其具體位置。 數(shù)據(jù)傳輸采用先進(jìn)的光纖數(shù)據(jù)傳輸方式，一方面提高了系統(tǒng)通訊可靠性，另一方面提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。 控制中心配備一臺(tái)高性能服務(wù)器，用于數(shù)據(jù)分析和圖形處理，以及終端服務(wù)。結(jié)合GPSensor 軟件，實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)分析和圖形處理。 GPSensor 支持的 GPS 接收機(jī) ? Trimble 接收機(jī) 。 ? NovAtel/Leica 雙頻 GPS 接收機(jī)； ? Javad/Topcon 雙頻 GPS 接收機(jī)； ? HuaceNav X60/X20/X300 單雙頻 GPS 接收機(jī)； ? Nav 雙頻 GPS 接收機(jī) 。 服務(wù)器和操作系統(tǒng) GPSensor 的運(yùn)算量 P 可以通過(guò)下面的公式計(jì)算： 22 LP M N H? ? ? ? 式中， M 為基站的數(shù)量， N 為監(jiān)測(cè)站的數(shù)量， H 為更新率，如系統(tǒng)采用了雙頻 GPS接收機(jī)，則計(jì)算量將翻倍。以某個(gè) 1 個(gè)基站和 8 個(gè)監(jiān)測(cè)站的系統(tǒng)為例，服務(wù)器采用了如 34 下配置： ? 硬件平臺(tái)：至強(qiáng)服務(wù)器 1 CPU，主頻 3G， 2G 內(nèi)存 ? 軟件平臺(tái)：正版 Windows XP 這樣的配置將占服務(wù)器 CPU的 40%的計(jì)算時(shí)間， GPSensor要求軟件在正常工作時(shí) CPU的平均使用率不超過(guò) 60％。 35 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò) GPSensor 軟件支持多種通訊方法， 而針對(duì)本項(xiàng)目我們采用現(xiàn)在最流行的 GPRS 無(wú)線網(wǎng)路的方式 。但通常情況下， GPS 接收機(jī)由串口輸出 原始 數(shù)據(jù)，再采用 GPRS 網(wǎng)絡(luò) 將數(shù)據(jù)通過(guò) 無(wú)線傳輸?shù)姆绞絺?送至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器 3。 下圖為 控制中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下所示： 上圖 所示為某個(gè)已經(jīng)實(shí)施的 風(fēng)塔沉降 監(jiān)測(cè) 的通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖。參考站和監(jiān)測(cè)站通過(guò) 移動(dòng)的 GPRS 方式傳送 GPS 原始數(shù)據(jù)到控制中心。 數(shù)據(jù)流程是：每個(gè)監(jiān)測(cè)站 (包括參考站 )GPS 接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)和星歷均由串口 — GPRS 模塊 — 控制中心服務(wù)器，僅僅在啟動(dòng)計(jì)算時(shí)，數(shù)據(jù)才 需要反向傳輸，即將控制命令由控制中心服務(wù)器發(fā)送給各個(gè) GPS 接收機(jī)，通常情況下，在接收機(jī)設(shè)置好后，這個(gè)過(guò)程也可以省略。 注：本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)區(qū)域和控制中心是可以完全分離的，監(jiān)測(cè)區(qū)域就是需要進(jìn)行 風(fēng)塔沉降 監(jiān)測(cè)的 風(fēng)塔沉降 監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而控制中心可以在當(dāng)?shù)?，也可以在幾公里到幾十公里、幾百公里以外的辦公室，監(jiān)測(cè)人員只要在辦公室打開(kāi)電腦就可以看到 風(fēng)塔沉降 的實(shí)際變形量。 36 7 產(chǎn)品選型 華測(cè) 雙 頻 X60M接收機(jī) 華測(cè) 雙 頻 X60M GPS 接收機(jī) 華測(cè) X60M GPS 接收機(jī)采用世界最先進(jìn)的 GPS 主板，濃縮國(guó)內(nèi)外 GPS 行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。 是國(guó)產(chǎn) GPS 的領(lǐng)跑著。 華測(cè) X60M GPS 接收機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)， GPS 接收機(jī)和無(wú)線電、電源系統(tǒng)內(nèi)置為一體，接收機(jī)和天線分離，具有作業(yè)距離遠(yuǎn)?？垢蓴_能力強(qiáng)、定位速度快、精度高的特點(diǎn)，是國(guó)產(chǎn)雙頻 GPS 測(cè)量系統(tǒng)的典范。 主機(jī)功耗小于 ，由于功耗低產(chǎn)生熱量小，解決了密封性與散熱的矛盾，降低了接收機(jī)的損耗，保證接收機(jī)工作的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了接收機(jī)使用壽命。 華測(cè) X60M 接收機(jī)設(shè)有 5 個(gè) LED 指示燈監(jiān)控整個(gè)作業(yè)過(guò)程，詳細(xì)顯示衛(wèi)星、數(shù)據(jù)記錄、電源、無(wú)線電的工作狀態(tài)。雙電源設(shè)計(jì)，電池單獨(dú)供電，自動(dòng)切換；有效地保證在斷電 情況下接收機(jī)工作地連續(xù)性。 X60M 接收機(jī)體積小、重量輕，所有接口采用 Lemo 頭連接，保證了數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定性以及設(shè)備接駁的嚴(yán)密性。 華測(cè) X60M 雙頻 GPS 接收機(jī)性能指標(biāo)： 標(biāo)準(zhǔn)特性： 堅(jiān)固輕便的高性能塑材封裝 TCM , 輸入、輸出 RTCA 輸入、輸出 CMRII、 CMR+ 輸入、輸出 37 最高 20Hz 數(shù)據(jù)采樣 20HZ NMEA0183 輸出 內(nèi)置 32MB 存儲(chǔ)器 RTK/OTF（ on the fly） 先進(jìn)特性： 進(jìn)的 Maxwell 4 定制測(cè)量型 GPS 芯片 高精度的多重相關(guān) L1/L2 偽 距測(cè)量 無(wú)濾波、無(wú)平滑的偽距測(cè)量數(shù)據(jù)用于低噪音、低多路徑、 低時(shí)間相關(guān)和高動(dòng)態(tài)相應(yīng) 甚低噪音的 L1/L2 載波觀測(cè)值在 1HZ 帶寬內(nèi)優(yōu)于 1mm 的精度 L1 和 L2 信噪比按照 dBHz 方式報(bào)告 經(jīng)得起考驗(yàn)的 低仰角信號(hào)跟蹤技術(shù) 支持 GSM、 CDPD 和 GPRS 調(diào)制方式用于 eRTK 和 VRS 技術(shù)指標(biāo)： 物理指標(biāo) 尺寸 20cm 13cm 5cm 重量 接收機(jī)（含內(nèi)置電臺(tái)） 電氣指標(biāo) 接收機(jī)電源 — 28V 直流，帶壓電保護(hù)功能 功耗 2W 靜態(tài) 電池 ＞ 12 小時(shí)， (兩塊內(nèi)置電池 ) 環(huán)境 工作溫度 30℃ — +70℃ 存儲(chǔ)溫度 40℃ — +80℃ 濕度 100％全密封，防冷凝，可漂浮 防水 IPX7 級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 撞擊和振動(dòng) 抗 2m 下落 性能指標(biāo)： 靜態(tài)（ GPSensor 后處理） 水平 精度 ＋ 1ppm 垂直 精度 5mm＋ 1ppm 快速靜態(tài)基線（后處理） 水平精度 5mm＋ 垂直精度 10mm＋ 1ppm 38 動(dòng)態(tài)定位（ RTK） 水平精度 10mm＋ 1ppm 垂直精度 20mm＋ 1ppm 通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： 通道 并行 24 通道（ Total Station） 跟蹤信號(hào) GPS L1 /L2 C/A 碼， L1/L2 全波位 端口 1 個(gè) USB 端口、 1 個(gè)外置電源端口、 2 個(gè)內(nèi)置電池端口、 1個(gè)串口 接收機(jī)內(nèi)存 32MB（可擴(kuò)展） 通訊功能 支持 TCP/IP 協(xié)議 數(shù)據(jù)輸入、輸出 RTCM SC104 NMEA0183 1PPS 輸出 14 個(gè) NMEA 輸出 支持 BINEX 和載波平滑 顯示、按鍵 5 個(gè) LED 指示燈， 2 個(gè)功能按鍵 8 防雷相關(guān)設(shè)備 避雷針 避雷針選用四川中光 型號(hào)避雷針。 39 避雷針 技術(shù)參數(shù) 雷 電通流容量 kA： 200 電阻Ω：≤ 1 高度 m： 質(zhì)量 kg： 最大抗風(fēng)強(qiáng)度 m/s： 40 安裝尺寸 mm：φ 70177。 天線罩 GPS 天線罩針對(duì) GPS 工作頻段（ 1575177。 25MHz）建議采用華測(cè)定制產(chǎn)品。 圖 811 華測(cè) GPS天線罩 產(chǎn)品特性： ? 防酸、防鹽霧、防紫外線、耐沖擊 。 ? 防腐 ,抗老化性能佳 ,壽命長(zhǎng) 。 ? 電絕緣性佳 ,透波性強(qiáng) 。 ? 在高溫 ,低寒等惡劣環(huán)境中使用性能更加突出 。 ? 外型美觀、高檔 。 ? 大大提高了天線的優(yōu)良物理特性。 技術(shù)參數(shù) 天線罩在全方位的相位誤差為177。 1176。透波率見(jiàn)下圖： 40 GPS天線罩透波率 41 GPS觀測(cè)墩設(shè)計(jì)圖