GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)技術(shù)應(yīng)用問題解決方法研究

魏雙保

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GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)技術(shù)應(yīng)用問題解決方法研究

魏雙保

（中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司 河北涿州 072751）

隨著RTK技術(shù)的深入應(yīng)用，越來越多的廠家開發(fā)了不同型號(hào)的GPS接收設(shè)備，這也就產(chǎn)生了設(shè)備兼容性問題。本文從問題的提出、問題解決的意義、GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)產(chǎn)品現(xiàn)狀、要解決的關(guān)鍵問題、解決方法和技術(shù)路線以及解決方法的應(yīng)用價(jià)值和影響力六個(gè)方面，對(duì)一家海外施工單位遇到的數(shù)據(jù)通信電臺(tái)不同頻問題進(jìn)行了問題解決的探索和研究，并最終找到了解決方案。此探索過程和解決方案供有類似問題生產(chǎn)科研單位參考。

GPS 數(shù)據(jù)通信 電臺(tái) 改頻 RTK技術(shù)

1 引言

RTK Data-link 數(shù)據(jù)通信電臺(tái)是GPS接收終端的重要部分，是實(shí)施RTK作業(yè)的關(guān)鍵因素，也是GPS RTK技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。

2013年，中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司國(guó)際部烏干達(dá)項(xiàng)目組承擔(dān)了位于烏干達(dá)境內(nèi)的3D地震勘探項(xiàng)目，先后配置了兩套1+7徠卡GPS接收機(jī)用于該項(xiàng)目物理點(diǎn)的放樣施測(cè)。一套是烏干達(dá)項(xiàng)目原有設(shè)備，另一套從莫桑比克項(xiàng)目調(diào)撥過來。

烏干達(dá)原有設(shè)備配備的數(shù)據(jù)通信電臺(tái)是PDL電臺(tái)，而莫桑比克設(shè)備配備的是SATEL電臺(tái)。這兩種不同型號(hào)的設(shè)計(jì)可用電臺(tái)頻段不一致。

PDL電臺(tái)工作頻率：464.5 Mhz

SATEL電臺(tái)缺省工作頻率：445.0 Mhz

PDL電臺(tái)工作頻率區(qū)間：450-470 Mhz

SATEL電臺(tái)工作頻率區(qū)間：403-473 Mhz

我們發(fā)現(xiàn)SATEL缺省工作頻率在PDL工作頻率區(qū)間之外，要想使得兩種不同電臺(tái)同頻，只能對(duì)SATEL電臺(tái)改頻，來實(shí)現(xiàn)二者之間的兼容工作，達(dá)到“一拖十五”而不是“二拖七”的設(shè)備最大化使用。

SATEL電臺(tái)改頻問題于2012年初在莫桑比克項(xiàng)目配置這套徠卡設(shè)備后就提了出來，只是由于不改也不影響生產(chǎn)，甚至咨詢售后支持工程師也沒有解決方案。此后，研究方案一直在探索之中。

Total項(xiàng)目啟動(dòng)以后，兩套不同型號(hào)的GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)一起使用，使得問題突出了起來，我們加大了解決問題的力度，從而引出了這一問題的研究。

2 問題解決的意義

實(shí)現(xiàn)對(duì)SATEL電臺(tái)的改頻，使得兩種不同型號(hào)數(shù)據(jù)通信電臺(tái)同頻，對(duì)烏干達(dá)項(xiàng)目測(cè)量設(shè)備最大化使用、更有效組織生產(chǎn)具有非常重要的意義。

① 實(shí)現(xiàn)“一拖十五”設(shè)備最大化使用。

② 避免多于7個(gè)作業(yè)組時(shí)，投入兩套基準(zhǔn)站

③ 便于有效、合理安排生產(chǎn)，避免窩工現(xiàn)象

3 GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)的國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了載波相位差分技術(shù)，又稱RTK(Real Time Kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，這種測(cè)量模式是位于基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值及基準(zhǔn)站坐標(biāo)信息一起發(fā)給流動(dòng)站的 GPS接收機(jī)，流動(dòng)站GPS接收機(jī)同時(shí)接收來自衛(wèi)星和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)時(shí)給出定位坐標(biāo)，實(shí)時(shí)確定位置。

GPS接收機(jī)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)鏈的主要硬件裝置就是GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)，該裝置正是本文所研究的對(duì)象。針對(duì)GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)的研究，主要是隨著GPS接收機(jī)從單頻機(jī)到雙頻機(jī)、單星系統(tǒng)到雙星系統(tǒng)的應(yīng)用，還有用戶的需求以及電子器件的發(fā)展，使得通信電臺(tái)向數(shù)字化、小型化、輕便、性能更優(yōu)良等方面研發(fā)和應(yīng)用探索的過程。

石油物探測(cè)量作為物探施工的先行環(huán)節(jié)，使用了大量的測(cè)量設(shè)備。當(dāng)20世紀(jì)90年代出現(xiàn)RTK技術(shù)后，以東方地球物理公司（原稱物探局）為代表的中國(guó)石油物探單位先后引進(jìn)了大量的各種型號(hào)的GPS接收機(jī)以滿足其施工需要。該單位應(yīng)用GPS設(shè)備的過程基本反映了全球GPS應(yīng)用的歷程。

下面通過對(duì)各種具有RTK功能GPS產(chǎn)品的介紹和其采用的數(shù)據(jù)通信電臺(tái)，來介紹國(guó)內(nèi)外對(duì)GPS數(shù)據(jù)通信電臺(tái)產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀。

3.1 國(guó)外產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

國(guó)外GPS產(chǎn)品主要來自Trimble、Leica、Thales、Ashtech、Topcon、Sokkia等公司，應(yīng)用電臺(tái)有Trimmark3 電臺(tái), PDL 電臺(tái) , HPB450電臺(tái),TDL450電臺(tái)，MAGELLAN TN 電臺(tái),內(nèi)置模塊電臺(tái),PCC電臺(tái),RFM電臺(tái)，SATEL電臺(tái),PCC電臺(tái),華測(cè)DL3電臺(tái)等；

3.1.1 美國(guó)天寶公司產(chǎn)品

美國(guó)天寶導(dǎo)航公司（Trimble Navigation Limited）自20世紀(jì)90年代至今先后推出4600,4700,5700,5800,R3,R5,R6,R7,R8,R10， R7GNSS，R8GNSS等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：Trimmark3 電臺(tái),PDL 電臺(tái),HPB450電臺(tái),TDL450電臺(tái)等。

3.1.2 瑞士徠卡公司產(chǎn)品

瑞士徠卡公司（Leica Geosystems ）自20世紀(jì)90年代至今先后推出SR510, SR520,SR530,GX1230,GX1250,GS10,GS15,GS90等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：PDL電臺(tái),SATEL電臺(tái),PCC電臺(tái),華測(cè)DL3電臺(tái)等。

3.1.3 法國(guó)泰雷茲公司和美國(guó)阿什泰克公司產(chǎn)品

法國(guó)泰雷茲導(dǎo)航定位公司（Thales Navigation）和美國(guó)阿什泰克公司（Ashtech）先后推出DSNP 6502,DSNP,5401, Z-MAX，ABX系列，ADU系列等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：MAGELLAN TN 電臺(tái),內(nèi)置模塊電臺(tái),PCC電臺(tái),RFM電臺(tái)等。

除了以上品牌，還有日本的拓普康（TOPCON)、索佳(SOKKIA)等其他國(guó)外公司也推出了他們的GPS接收機(jī)產(chǎn)品HIPER系列,GSR2600, GSR2650, GSR2700ISX, GRX1, GIR1600等,配置電臺(tái)：PDL電臺(tái)，華測(cè)DL3電臺(tái)，內(nèi)置電臺(tái)等。

3.2 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

隨著RTK GPS技術(shù)和設(shè)備在國(guó)內(nèi)的引進(jìn)和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)測(cè)繪儀器制造公司也逐漸開始了GPS產(chǎn)品的研發(fā)和制造，中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，更加速了這一進(jìn)程。

南方測(cè)繪、中海達(dá)和華測(cè)是中國(guó)國(guó)內(nèi)研發(fā)和制造GPS產(chǎn)品的主要公司，這些公司在其產(chǎn)品系統(tǒng)模塊中植入了除GPS和GLONASS雙星系統(tǒng)外的CNSS中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，成為名副其實(shí)的多星系統(tǒng)。

下面通過介紹以上三家公司的產(chǎn)品介紹國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。

3.2.1 廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司產(chǎn)品

廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司是于2000年國(guó)內(nèi)率先研發(fā)并推出RTK GPS 產(chǎn)品的公司推出了海星達(dá)iRTK,H32 ;中海達(dá)V8 ,V9，V30，V50，F(xiàn)16，F(xiàn)61，F(xiàn)66;華星A6，A8等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：中海達(dá)V系列電臺(tái)，內(nèi)置收發(fā)一體電臺(tái)，PCC 電臺(tái) 等。

3.2.2 上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司產(chǎn)品

上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司先后研發(fā)并推出了X20,X60,X90.X300,X91,X93,M300,M500,M600,T4,T5,T6,T7等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：華測(cè)DL3,DL300,DL5,DL5-C電臺(tái)，內(nèi)置收發(fā)一體電臺(tái)，PDL電臺(tái)等。

3.2.3 廣州南方測(cè)繪儀器有限公司產(chǎn)品

廣州南方測(cè)繪儀器有限公司先后研發(fā)并推出了S86,S82V,S82E,S82-2008,S82-2013,S86T,S82T,S86C,S82C北斗RTK,S86C北斗RTK 等GPS接收機(jī)產(chǎn)品，配備GPS電臺(tái)型號(hào)：南方高性能收發(fā)一體內(nèi)置電臺(tái)等。

3.3 存在問題

目前，作者所在的東方地球物理公司用戶現(xiàn)狀是：盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈傳輸模式，但受設(shè)備更新不及時(shí)和工作環(huán)境（無手機(jī)信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)）等因素影響，各種各樣的數(shù)據(jù)通信電臺(tái)仍然是東方地球物理公司所用GPS接收機(jī)的主要數(shù)據(jù)鏈傳輸模式，而烏干達(dá)項(xiàng)目遇到的首次不同型號(hào)電臺(tái)不同頻的問題正是我們要研究的問題。

4 要解決的關(guān)鍵問題

4.1 不同電臺(tái)之間的參數(shù)匹配

在使用改頻軟件進(jìn)行改頻之前，首先要弄清兩種不同電臺(tái)工作時(shí)，所采用的各種參數(shù)，比如波特率，頻率，端口，極性，數(shù)據(jù)位，調(diào)制模型，電臺(tái)兼容性等。這些參數(shù)可以咨詢以前使用者（一般記不?。┗蛴蓪戭l軟件讀?。ㄍ扑]）。

4.2 改頻軟件不能改頻的原因

改頻軟件是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。收集研讀相關(guān)資料、咨詢相關(guān)人員來熟知電臺(tái)工作原理和工作參數(shù)，是正確使用軟件的前提。軟件與電腦連接的設(shè)置，軟件功能的授權(quán)（沒有授權(quán)只能讀頻而不能改頻）也是解決問題的關(guān)鍵。

5 解決方法和采取的技術(shù)路線

5.1 解決方法

本方案首先收集GPS、數(shù)據(jù)通信電臺(tái)和改頻軟件相關(guān)的資料，然后研讀分析，并同時(shí)咨詢有經(jīng)驗(yàn)的同行、專家和廠家售后技術(shù)支持工程師，最終獲取解決問題的方法。

5.2 采取的技術(shù)路線（見圖1）

6 結(jié)束語

該解決方法實(shí)現(xiàn)了異型電臺(tái)的兼容作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的最大化使用，避免了兩臺(tái)基準(zhǔn)站的投入使用，實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)，避免了窩工現(xiàn)象。不僅通過優(yōu)化設(shè)備使用降低了生產(chǎn)成本（人工、車輛、工時(shí)），為單位實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也為單位向象道達(dá)爾這樣的國(guó)際高端客戶展示生產(chǎn)能力和技術(shù)能力，為單位提高了信譽(yù)、為占有高端客戶市場(chǎng)具有強(qiáng)有力的社會(huì)影響力。

此外，還可以對(duì)類似設(shè)備問題提供技術(shù)支持參考，加以推廣應(yīng)用。

1.取得的經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算：

省去一臺(tái)基準(zhǔn)站費(fèi)用：一個(gè)測(cè)量員300美元/月；一個(gè)司機(jī)200美元/月；一臺(tái)車（租賃）200美元/月，一個(gè)護(hù)林員200美元/月，生產(chǎn)月數(shù)15月，總計(jì)費(fèi)用：13500美元

生產(chǎn)效率提高20%，節(jié)省費(fèi)用為整個(gè)測(cè)量組3個(gè)月費(fèi)用：12個(gè)當(dāng)?shù)販y(cè)量員300x12x3=10800美元；36個(gè)測(cè)量工人加12個(gè)護(hù)林員12個(gè)司機(jī)200x60x3=36000美元；一個(gè)當(dāng)?shù)販y(cè)量組長(zhǎng)500x3=1500美元；4個(gè)中方測(cè)量員3000x4x3=36000美元；12臺(tái)車輛200x12x3=7200美元；飲食后勤支持按20美元/人/天20x75x90=135000美元，共計(jì)226500美元。

以上兩項(xiàng)共計(jì)約240000美元，合人民幣144萬元。

2.由占有高端市場(chǎng)帶來的隱形價(jià)值和解決方法推廣應(yīng)用的潛在價(jià)值無法估量。

[1] 潘正風(fēng)等.數(shù)字測(cè)圖原理與方法[M].(第2版).武漢:武漢大學(xué)出版社，2009.

[2] 史子樂，姚興雙.RTK技術(shù)在石油物探測(cè)量應(yīng)用中的幾個(gè)技術(shù)問題分析[J].測(cè)繪通報(bào).2002，4:22-24.

[3] 李征航，何良華，吳北平.全球定位系統(tǒng)技術(shù)的最新進(jìn)展第二講網(wǎng)絡(luò)RTK[J].測(cè)繪信息與工程，2002，27(2):22-28.