GPS-RTK(E650)培训说明书

1、开放 联合 共赢E650培训什么是GPS，它的产生和发展 GPS的英文全称是:Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System，简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS。其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。 GPS系统由美国从1973年开始研制，起初完全是一个军用导航系统，从1983年开始用于解决大地测量问题。系统的最终构成在1993/1994年间完成。GPS的组成它由空间部分、地面控制部分、用户部分三部分组成。2.1空间部分 由24颗卫星加N颗主动式备用卫星组成。卫星分布在轨道倾角为55

2、度的六个近似圆形的轨道面上。轨道运行的周期为精确的11小时58分恒星时。 最终的卫星分布能保证在地球上任何一个地方任何时间至少可以同时看到4颗卫星。2.2地面控制部分 包括一个主控站，三个注入站，五个监测站组成。它们的作用在于：连续的监测与控制卫星系统；确定GPS系统时间；预报卫星星历与卫星钟状态；周期性的更新每颗卫星上的导航电文。2.3用户部分 各种类型的用户接收机和相关设备等。其作用是捕获卫星信号，并对接收到的卫星信号进行变换、放大和处理，测量出卫星信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出卫星所发送的导航电文，实时地解算出测量点的三维坐标、速度和时间。 GPS信号及其结构GPS卫星发射的信

3、号由载波、测距码和导航电文三部分组成。3.1载波 可运载调制信号的高频振荡波称为载波。GPS卫星所有的载波有两个，由于它们均位于微波的L波段，故分别称为L1载波和L2载波。 L1载波是由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0（f0=10.23MHz）倍频154倍后形成的，即f1=1575.42MHz，波长为19.03cm。 L2载波是基准频率f0倍频120倍后形成的，即f2=1227.60MHz，波长为24.42cm。 其中L1载波携带伪码(C/A码)、P码（Y码）和导航信息, L2主要携带P码（Y码）。而导航信息也被称为广播星历, 包含GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它系统参数。采用两个不

4、同频率的载波主要目的是为了教完善的消除电离层延迟。 3.2测距码 测距码是用于测定从卫星至接受机间的距离的二进制码。从性质上讲属于伪随机噪声码。根据性质和用途的不同，测距码可分为粗码（C/A码）和精码（P码或Y码） 3.3导航电文 导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码。GPS定位原理 定位原理其实就是距离后方交会，简单地讲，就是天上卫星的位置已知，GPS接收机把它到这些卫星的距离测出来，然后通过距离公式把坐标反算出来，但是具体的实现方式不同类型的GPS都不同，比如有伪距定位和载波相位定

5、位等等。误差来源GPS定位中出现的各种误差，按性质可分为系统误差和随机误差两大类，其中系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性来讲都比随机误差大得多，而且它们又是有规律可循的。其从误差源来讲大体可分为三大类。5.1与卫星有关的误差 a.卫星星历误差 b.卫星钟的钟误差 c.相对论效应5.2与信号传播有关的误差 a.电离层延迟 b.对流层延迟 c.多路径误差5.3与接收机有关的误差 a.接收机钟的钟误差 b.接收机的位置误差 c.接收机的测量噪声差分知识6.1差分的意义 GPS单机只能获得几米到几十米的精度，这是由GPS系统本身的构造和GPS信号结构决定的，即使再怎么提高GPS接收机硬件的

6、工艺水平也很难获得更好的精度。如何解决这个问题呢？这就需要差分的方式。对于前面提到的GPS的误差来源，采用一定的数学方法和公式(主要是列方程组相减)，可以消除一部分公共误差，准确地讲，差分是一种消除GPS误差的方式。6.2差分GPS和几种差分模式按照差分源可以分为三种差分方法，位置差分、伪距差分、相位差分。a.位置差分原理这是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。 安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的， 存在

7、误差。基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。 最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、 SA影响、大气影响等，提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。 位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。b.伪距差分这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”。c.载波相位

8、差分 载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。E650 主机操作说明概述 E650 是北京合众思壮科技有限责任公司研制的一款高度集成的 RTK 测量系统（下称E650） 。它将双频 GPS 天线、双频 GPS 接收机、数据链、GSM/GPRS、蓝牙、锂电池和数据存储集成于一体，可以轻松安放在三脚架或者对中杆上进行测量作业。内置 GPS 模块采用高精度 GPS 接收板，同时可以跟踪 26

9、通道（24GPS2SBAS） ，跟踪性能优越。整机高度密封，防水、防尘、防震，低功耗。该机操作非常容易，用户只需轻轻一按，便可以稳定工作，准确的得到所需的测量结果。大容量的存储空间可以让您采集无忧。E650 测量系统的主机可以当基准站使用，也可以作流动站使用，方便用户随时随地交换使用。E650 主机系统可以灵活升级，从而不断满足您新的要求。 E650 可广泛应用于控制测量、工程测量、地形测绘、GIS 数据采集及勘界测量、面积测量和变形监测等施工应用范围。E650 主机 主机是 E650的核心部分，内置双频 GPS 接收机、双频 GPS 天线、数据链、GSM/GPRS、数据存储、电池、蓝牙模块。

10、具有接收卫星信号、进行移动通信和存储数据等功能，如图所示：E650 内置高容量可充锂电池，充满电后可支持 E650 连续工作 10 小时以上（具体因工作方式和工作环境不同而有变化） 。 E650 具有防水防尘功能(IPX7)。 E650 具有一定防跌落能力，1.5 米杆跌落不影响使用。 E650 能够在-30到+60的环境下正常工作。在-30到+70的恒温环境下存储 24 小时不影响正常工作。 E650 冷启动捕获时间小于 60 秒，重新捕获时间小于 30 秒(丢星 60 秒时)。E650 操作简单，操作界面上只有三个按键和四个双色指示灯，即可完成基本的操作和指示。GSM 天线如下图所示：GS

11、M 天线用于移动通信时信号的发射和接收，使用时将其接入主机的 GPRS 接口，并将固定螺帽拧紧。 使用时请仔细对准螺纹，慢慢拧入，以防损坏接头插座。电源适配器当 E650 使用外部电源供电或为内部锂电池充电时，用电源适配器的一端连接市电，另一端连接 E650 主机外部电源接口。 该适配器的技术参数如下： z 输入：100-240V AC. 50/60HZ z 输出：12.0VDC 3.0A E650 目前在开机状态下不同时支持充电功能。必须在关机状态，插上电源适配器，电源适配器指示灯红灯亮表示正在给 E650 充电，指示灯绿灯亮表示充电已完成。 同时 E650 基准站可以通过外接的电源线， 给

12、 E650 供电或者充电。电压的范围是： 10V24V DC，电源线红线接正极，黑线接负极，E650具有反接保护功能。 （注意不要超过额定的工作电压。 ）注：将 Fisher 头的红点与 E650 主机前面的外部电源接口的红点相对应插入。主机性能指标 系统特性 内置双频 GPS 测量模块：并行 26 通道，同时可以跟踪 12 颗 GPS 卫星（24通道）和 2颗 SBAS 卫星（WAAS 通道）；L1/L2 载波相位，C/A码，P1、P2 码；卫星高度角：0°-89°可调。 内置高精度双频 GPS 天线。 支持多种数据输入/输出格式（NCT，CMR，RTCM）。 提供外接电

13、源输入接口。 提供两个 RS-232 接口、1个 USB 接口。 提供 1PPS、输出和事件标志输入。 提供简单明了的操作界面，包括 LED显示和按键输入。 提供简单可拆卸的 SIM 卡接口。 提供外接 UHF 天线和 GSM/GPRS天线接口。 电源系统 全内置可充锂电池组方便和可靠。 电压：8.4V 容量：8400mAh 使用时间：10 个小时以上（视具体使用环境而略有不同） 充电时间：<6 小时 外接电源和内部电池自动切换, 不影响工作状态。 精度指标 静态测量： 平面精度（RMS）：±5mm+1ppm*D 高程精度（RMS）：±10mm+1ppm*D D为距离

14、（Km） 动态 RTK测量： 平面精度（RMS）：±1cm+1ppm*D 高程精度（RMS）：±2cm+1ppm*D D为距离（Km） 数据通讯及存储 数据通讯：双串口 RS232 接口（COMA 和 COMB）和一路USB2.0 (Basic Speed)。 内存空间：128MFlash 存储，断电可保存十年以上。 物理及环境参数 一体化，铝合金外壳 全防水防尘设计，IPX7 标准 抗 1.5 米自由杆跌落 主机重量：2kg(含电池组) 外形尺寸：171×152×106mm 工作温度：-30-+60 储存温度：-30-+70 电源管理 供电方式及指示

15、E650 有两种供电方式：内部锂电池或外接电源供电。当用内部锂电池供电时，电池的电量会被实时检测到，当电池电量不足时， E650 会报警提示， 具体的电池状态指示见电池状态指示灯。 E650 提供完善的供电方式，连接外部电源时，电池自动停止供电，E650 转由外部电源供电方式。 在关机状态下，接上外接电源，即能够对 E650 内部锂电池进行充电，方便使用，充电时间小于 6小时。 内部锂电池供电 E650 内置高容量可充锂电池，便于野外操作，内部锂电池充好电后可使 E650 连续工作10 小时以上（实际使用时间视环境不同而有所变化） 。 外部供电 可以使用电源适配器来给 E650 主机供电， 也

16、可以使用外接专用的电源电缆给设备供电。 按键介绍：【I】-开关机键 功能： 1、 开关机。 2、 与【FN】组合完成 E650恢复出厂默认参数。 开机: 开机过程严格按照下面步骤进行： 1) 确保 E650 处于关机状态。 2) 按下【I】（持续时间大于 3 秒）直到听见“嘀”一声，放开 【I】。 3) 3 个绿色指示灯同时点亮 0.5 秒，然后熄灭。 4) 依次点亮一个绿灯（其它指示灯熄灭），次序为 BATT 绿灯，GPS 绿灯，REC 绿灯，LINK 绿灯。 5) 所有指示灯熄灭。 6) 开机成功，各指示灯切换到正常显示状态。 上述过程缺一不可，否则都不是正常开机。 关机 : 关机过程严格

17、按照下面步骤进行： 1) 确保 E650 处于开机状态。 2) 按下【I】（持续时间大于 3 秒）直到听见“嘀” 三声，放开【I】。 3) 4 个红色指示灯开始闪烁直到关机。 4) 关机成功，所有指示灯熄灭。 【RESET】-强制关机键 功能：强制 E650 关机。 持续按下【RESET】键 5 秒以上，然后放开，E650 断电关机，所有指示灯熄灭。该功 能只有在 E650 出现故障或无法正常关机情况下才使用。 【FN】-功能键 功能： 1、 启动和停止数据记录。 2、 启动基准站。 3、 与【I】组合完成 E650 恢复出厂默认参数。 启动数据记录 :用于启动数据记录，过程如下： 1) 确保

18、 E650 处于开机状态和非记录数据状态。 2) 确保 E650 接收到了 4 颗以上卫星信息（即 GPS绿灯连续闪 4 次以上）。 3) 按下【FN】超过 3 秒（每秒 E650 会“嘀”一声），直至第三声长音，放开【FN】。 4) REC 绿灯根据记录间隔有规律闪，E650 进入记录数据状态。 停止数据记录 :用于停止记录数据，过程如下： 1) 确保 E650 处于开机和记录数据状态。 2) 按下【FN】超过 3 秒（每秒 E650 会“嘀”一声），直至第三声长音，放开【FN】。 3) REC 绿灯灭，停止记录数据，E650 进入非记录数据状态。 系统恢复出厂默认参数 :用于将 E650设

19、置恢复到出厂默认状态。过程如下： 1) 确保 E650 处于关机状态。 2) 同时按下【I】和【FN】（大约 10 秒）直到听见“嘀”一声。 3) 放开【I】和【FN】。 4) 3 个绿色指示灯同时点亮 0.5 秒，然后熄灭。 5) 依次点亮一个绿灯（其它指示灯熄灭），次序为 BATT 绿灯，GPS 绿灯，REC 绿灯，LINK 绿灯。 6) 所有指示灯熄灭。 7) 设置完毕，E650 参数恢复到默认状态，各指示灯切换到正常显示状态。 接口描述 ： 【PWR】-外部电源接口 功能：外接 12V直流电源给 E650 供电。 当 E650 选择外部电源供电时，用外部供电线缆 Fisher头的一端插

20、入该接口，另一端连接 12V直流电源。 【A】【B】-串口通讯接口 功能：和 PC 机通讯。 用外部串口通信线缆 Fisher头的一端插入该接口，另一端连接 PC 机的串口。 【GPRS】-GSM 天线接口 功能：连接 GSM 天线，进行 RTK测量时，如果选择 GPRS链路，那么 GSM 天线必须保证与 GPRS接口连接完好。 E650U手簿软件（E650R）外业操作流程E650R软件在测量作业中的操作步骤介绍新建模板 新建项目连接主机设置基准站设置流动站点校正 RTK测量 E650基本操作步骤(包括手簿软件操作的简单过程) :1 架设基准站(基本配件:三脚架/基座/一台E650主机/基座链

21、接头/测高片)1.1 架设三脚架.1.2 架设基座和主机把基座放置在三脚架上,尽量靠正中间,保留之后基座位置调整的空间;1.3 初步对中1.3.1调整脚螺旋使其大致平整,不要让它处于旋尽的状态,要让它处在可以上下调整的状态.1.3.2观察基座对中目镜,微调调焦螺旋(大环小环均要调节),至可清晰见到镜中的黑色小环和清晰看到地面1.3.3双手抬起三脚架其中两条脚架,以第三条脚架为中心脚,微微移动,使控制点中心点基本处在黑色小环中,即可1.4 初步整平1.4.1 逐支调节脚架长短1.4.2 令基座上的圆气泡整平器的气泡基处在圆心内1.5 精确整平1.5.1 旋转基座上部(注意:如不可旋转,请检查基座

22、靠底部的固定螺丝是否拧紧,或检查基座是否有损坏),使管气泡整平器与其中两个脚螺旋的连线平行,两个脚螺旋反向的同时微微旋转,微调使管气泡处在正中位置;1.5.2 旋转基座上部(注意:如不可旋转,请检查基座靠底部的固定螺丝是否拧紧,或检查基座是否有损坏),使管气泡在刚才的方向垂直方向上,微微旋转第三个脚螺旋(注意:只需调节一个,原来调整过的两个脚螺旋不要调节),微调使管气泡处在正中位置1.5.3 若基座上部旋转180度后,发现管气泡有偏移一格或以上的,需进行校正.1.6 精确对中完成上面整平过程后,再次观察对中镜,轻轻拧松基座的固定螺丝(基座最下方),微微平移基座,令控制点中心处于黑色小环内,使之

23、对中.1.7 反复对中整平观察对中镜和整平气泡,反复上面对中整平方法,使之同时达到对中和整平的要求l 如果反复多次后均不能同时对中整平,请检查整平气泡是否水平,或检查基座是否损坏l 如果不能自已完成,请联系专业人员.8把测高片用基座链接头固定在主机上,注意测高片小勾朝上;将主机放上基座的相应位置,拧紧固定好基座.2 设置基准站2.1 开启基准站的主机E650在开机后会初始化所有模块,“Link”闪烁红灯,在红灯不闪后，可以开始操作2.2 开启手簿2.2.1 检查蓝牙（第一次使用）2.2.1.1 观察手簿屏幕有个“”蓝牙标志，刚开机会有短时间的灰色初始化状态，当显示蓝色时代表蓝牙可用2.2.2

24、打开E650R软件2.2.2.1管理坐标系管理 管理模板管理2.2.2.2项目-新建项目(或打开已有的项目)2.2.2.3配置-连接主机(连上基准站的主机) 配置-设置基准站(注意：若用三脚架架设的话,要选择天线斜高)2.2.2.4完成设置:配置连接主机-断开与主机蓝牙连接（注意：不要断开数据链路）3 架设流动站(基本配件:对中杆/一台E650主机/测高片(可选)3.1 拼接对中杆3.2 对中杆接上主机3.3 打开主机电源3.4 固定手簿托架l 把手簿托架固定在对中杆适合自己高度的位置上l 手簿托架支架头的指北针要处在自己可见位置上3.5 固定手簿l 手簿固定在手簿托架上(注意:手簿触笔在手簿

25、的的上部外侧,请不要弄掉手簿上的触笔)l 按下手簿托架支架头的按钮,拉出手簿托架,调节适合自己的角度后固定回去4 设置流动站4.1 开启主机4.2 设置流动站4.2.1 配置-连接主机(选中流动站主机的序列号,如果不存在时要先搜索,再保存)4.2.2 配置-设置流动站(注意:选择天线垂高)注意：在设置成功流动站后，要启动链路 5 测量点校正6 测量测量数据的内业处理在手簿中的操作在E650R之中有三个数据管理的部分，分别是管理数据管理、测量RTK数据、工具坐标管理。这三个部分个有分工，工具坐标管理，其中的数据是工具中各种功能的数据基础，对工具外的模块没有任何作用；测量RTK数据，主要是实际测量

26、数据的管理，将测量数据记录在手簿内，并将记录数据导出到其他部分，以便应用。管理数据管理是上述之外的所有数据管理职能。管理数据管理导入：就是打开一个点文件，然后再选择一个保存的路径，可以把一个文件中的点导入到另一个文件中。导出：就是把此点数据管理中的数据选择一个文件夹导出。浏览：就是打开一个点文件。增加、删除、编辑：就是对已经存在的点文件进行增加、删除和编辑的操作。（在此界面中，可以把在电脑上编辑的点文件导入进来，而无需在手簿上增加）注：在增加点之前，必须打开一个文件。测量RTK数据管理如图上图所示， 在主界面下点 击测量RTK数据进入本界面。 我们测量中的数据采集点和各种放样中保存的实际放样点都可以在此界面下查看。 也可以把数据进行导出的操作，点击导出，选择目标文件夹。 输入文件名称和要保存的文件格式保存即可，如果需要应用到 PC 机上，只要把手簿和电脑用微软的同步软件连接上，找到文件的所在，复制到 PC 机上即可。工具坐标管理在工具所