Leica GPS Spider V2.0 - SpiderNET
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Leica GPS Spider V2.0 - SpiderNET 为 GPS 网络打造新标准. GPS SpiderNET: 新的概念和结构. 吕振业 大中华区 - GPS 参考站网经理. BL Networked Reference Stations BU Engineering - S&E Division. MA. 概述. 研发GPS SpiderNET的原因及主辅站计算概念 Leica GPS SpiderNET –软件 结构 Leica GPS SpiderNET – Basic Site Server 站服务器

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Presentation Transcript


Bl networked reference stations bu engineering s e division

Leica GPS Spider V2.0 - SpiderNET

为GPS网络打造新标准

GPS SpiderNET:

新的概念和结构

吕振业

大中华区 - GPS参考站网经理

BL Networked Reference Stations

BU Engineering - S&E Division

Leica Networked Reference Stations


Bl networked reference stations bu engineering s e division

MA

概述

  • 研发GPS SpiderNET的原因及主辅站计算概念

  • Leica GPS SpiderNET –软件结构

  • Leica GPS SpiderNET – Basic Site Server 站服务器

  • Leica GPS SpiderNET – SpiderNET Network Server 网络服务器

Leica Networked Reference Stations


Bl networked reference stations bu engineering s e division

GPS参考站的服务

RTK

快速

静态

RTCM

广播

GIS DGPS

Static : 3 mm (20-100 km)

RTK: 5 mm (30 km)

Rapid: 5 mm (20 – 50 km)

DGPS: 25 cm (150 km)

RINEX

文件

Leica Networked Reference Stations


Gps rtk

影响GPS RTK 定位结果的误差源

  • 误差影响:

    • 卫星钟差 sat_clock

    • 卫星轨道误差 orbit

    • 电离层 iono

    • 对流层 tropo

    • 多路径 mpath

    • 天线相位中心变化PCV

    • 接收机钟差 rec_clock

    • 接收机偏差 biases

卫星轨道误差, 电离层和对流层对定位精度的影响最大!

Leica网络化参考站


Gps rtk1

精度,可靠性,可用性

GPS RTK

5 Km

30 Km

Leica Networked Reference Stations


Bl networked reference stations bu engineering s e division

载波相位及码差分改正最数

Longitude and Latitude of the Rover ( x,y )

GPS网络RTK概念

Residuals are used to derive an interpolation model

Typically ~ 80 km

Leica Networked Reference Stations


Gps rtk2

GPS 网络 RTK 的便利

  • 网络RTK的可作业距离比单站RTK更长,扩大了测量范围。

  • 加强RTK定位精度的一致性。

  • 加快RTK初始化的时间,尤其在长基线作业下。

80 Km

Leica Networked Reference Stations


Rtcm v3 rtk mac master auxiliary concept

研发动因: RTCM V3网络RTK信息及全新主辅站概念(MAC – Master-Auxiliary Concept)的应用

  • 发展趋势是从单参考站到参考站网

    •  减轻与距离有关的误差源

    •  更高精度和可靠性

  • 当前RTCM V2.3/3.0的动态和高精度RTK信息类型

    • 18/19或1003/4:观测值(伪距,载波相位)

    • 20/21:改正(观测值 – 已知信息)

    •  仅用于单基线

    •  不支持多参考站数据

  • 参考站网允许网络服务供应商生成用于整个区域的RTK观测改正值!

  • 市场上还没有完全遵照RTCM标准格式的RTK网络改正数信息。

  • Leica Networked Reference Stations


    Leica rtk

    MA

    Leica的网络RTK策略

    • MAC – 主辅站概念 及 新的RTCM V3.0标准

      • Leica于2001年开始向RTCM委员会提出了有关网络RTK信息的创新建议。

      • 一种新颖的、遵守RTCM标准的参考站网络信息策略 – 主辅站网络运算概念给Leica研发出来,新信息标准名为 RTCM V3.0。

      • 在2005年5月,RTCM委员会接受RTCM V3.0成为国际性新标准。

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    辅助参考站 D

    辅助参考站 C

    接收主参考站的完整改正数(1003)和辅助参考站的改正数差分值;最後流动站可从改正数模型中得出合适的网络RTK改正数。

    流动站

    辅助参考站 X

    辅助参考站 B

    网络处理设施

    主参考站 A

    徕卡建议的网络RTK传送概念

    • 一个主参考站 加上 一些辅助参考站

    •  成为一个RTK网络小区

    辅助参考站与主参考站的改正数差分值

    网络运算过程中包括计算各参考站的实时GPS观测值以达至共同整周模糊度水平,形成RTCM V3.0的RTK信息;发送主参考站的完整改正数(1003)和每个辅助参考站的改正数差分值。

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet

    可使用单向通信广播MAC信息

    “使用MAC的个人化改正数”(i-MAX)并使用双向通信

    SpiderNET提供MAC解决方案 …

    以及 “个人化”解决方案

    1) 原始GPS观测值(来自网络中所有参考站)

    1)原始GPS观测值 (来自网络中所有参考站)

    GPS Spider v2

    网络/集群

    GPS Spider v2

    网络/集群

    NAL

    网络计算服务器

    NAL

    网络计算服务器

    MAC –解码

    个人化

    2) MAC信息(对于网络中所有参考站)

    2) MAC信息(对于网络中所有参考站)

    RTCM V2.3 / 3.0, Leica

    NMEA GGA

    3) 选最近的参考站以

    RTCM V3.0发送

    网络RTK改正数于流动站

    • 3) 选最近的参考站和发送

    • “经过个人化处理的MAC-改正数据:

      • RTCM V3

      • RTCM V2.3

      • Leica

    流动站

    MAC 解码器

    流动站

    运行概念 – GPS SpiderNET

    Leica - MAX

    Leica i-MAX

    Leica Networked Reference Stations


    Networks clusters cells

    Networks(网络)、Clusters(集群) 和 Cells(小区)

    Cluster 1

    Cluster N

    Network i

    Cell 1

    Cluster 2

    Cell 2

    Cell 3

    Cluster 3

    Master station

    Reference/Auxiliary station

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    一个典型的GPS网络

    Leica Networked Reference Stations


    Cluster

    在网络中的第一个Cluster(集群)

    Leica Networked Reference Stations


    Cluster1

    在网络中的第二个Cluster(集群)

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个集群中的第一个Cell(小区)

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个集群中的第二个Cell(小区)

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个集群中的第三个Cell(小区)

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个小区中的MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个小区中的MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个小区中的MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    第一个小区中的MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Auto max

    Auto-MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Auto max1

    Auto-MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Auto max2

    Auto-MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Auto max3

    Auto-MAX改正

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    MA

    概述

    • 研发GPS SpiderNET的原因及主辅站计算概念

    • Leica GPS SpiderNET –软件结构

    • Leica GPS SpiderNET – Basic Site Server站服务器

    • Leica GPS SpiderNET – SpiderNET Network Server 网络服务器

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spider

    Spider服务器

    客户机

    Spider图形用户界面

    Data

    发报机

    SQLDB

    GPS Spider – 客户机/服务器结构

    Spider客户机

    现场用户界面

    Spider服务器

    - 稳定 - 可靠

    用户界面

    Windows服务

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spider1

    GPS Spider – 远程控制

    Spider客户机

    远程

    用户界面

    Spider客户机

    现场用户界面

    Spider服务器

    • 可以在任何时候进行远程访问

    • 通过Internet、LAN或RAS连接

    • 多用户同时访问

    • 受权之管理员能够通过远程访问进行设置及监察运作

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spider2

    GPS Spider – 各服务器组件

    站服务器

    SpiderNET 网络服务器

    站服务器

    网络服务器

    Cluster Server

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK Proxy Server

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    MA

    概述

    • 研发GPS SpiderNET的原因及主辅站计算概念

    • Leica GPS SpiderNET –软件结构

    • Leica GPS SpiderNET – Basic Site Server站服务器

    • Leica GPS SpiderNET – SpiderNET Network Server 网络服务器

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    站服务器 – 主要特性

    • 控制 GPS传感器和数据流接收

    • 监视 GPS传感器状态

    • 管理 GPS原始数据和RINEX数据文件

    • 验证 GPS数据文件

    • 验证 所有接收到的GPS数据流

    • 自动报警 所有糸统之故障及数据问题

    • 事件表 以记录糸统之运行状态

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    站服务器 – 主要特性

    • FTP分发GPS原始数据和其他文件产品

    • RTK分发 多种格式的GPS原始数据

    • 使用GPS原始数据进行 实时多基线定位

    • 记录 站服务器和GPS系统状态及 事件

    • 通过E-Mail和网络消息 通告 可选定的 事件

    • 为网络处理提供 原始数据流

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    接收机通信的两种基本类型:

    主动连接,即用Spider设置接收机

    被动连接,即事先设置接收机

    [模拟的,即来自原始数据文件]

    传感器通信所支持的格式:

    Leica OWI,System 500和System 1200

    Trimble主动式和被动式(RT17)

    Ashtech被动式(MBN)

    任何通过RTCM V2.x (18/19)的其他格式

    通过RINEX或MDB文件所模拟的接收机(用于测试的目的)

    站服务器 – GPS传感器的连接

    • 接收机通信的信道类型:

      • RS232

      • 调制解调器、模拟的或ISDN

      • TCP/IP(LAN,Internet,Ntrip)

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    站服务器 – 数据文件产品服务(FPS)

    Spider客户机

    现场用户界面

    GPS用户群

    Spider 服务器

    • 生成之数据文件格式:

      • Leica的专用格式

      • RINEX 格式

    • 质量检查报告

    • 事件表

    数据文件的访问:

    • 在PC或网络服务器上的当地访问

    • 通过内部网络的全局访问

    • 或Internet-FTP

      状态信息:

    • 通过E-Mail

    • 记录文件-存档和FTP

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    站服务器 – 中心化实时数据产品

    • 来自每一数据流的局部RTK / RTCM

    • 所支持的格式:Leica,RTCM V2.x & V3.0,CMR,CMR+,专有数据流

    • 所支持的通信信道:RS232,调制解调器,TCP/IP

    Spider客户机

    现场用户界面

    Spider 服务器

    Leica Networked Reference Stations


    Positioning

    站服务器 – Positioning 实时多基线定位模块

    • 用于GPS结构物监测的RTK定位方案

    • 所支持的格式:Leica GeoMoS直接格式,NMEA GGQ

    • 所支持的输出信息:RS232,调制解调器,TCP/IP

    dX, dY, dZ

    dX, dY, dZ

    dX, dY, dZ

    Spider客户机

    现场用户界面

    dX, dY, dZ

    Spider 服务器

    dX, dY, dZ

    dX, dY, dZ

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    MA

    概述

    • 研发GPS SpiderNET的原因及主辅站计算概念

    • Leica GPS SpiderNET –软件结构

    • Leica GPS SpiderNET – Basic Site Server站服务器

    • Leica GPS SpiderNET – SpiderNET Network Server 网络服务器

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spider spidernet

    GPS Spider – SpiderNET ...

    SpiderNET网络服务器

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet1

    GPS SpiderNET – 组件

    GPS SpiderNET

    • GPS SpiderNET组件(软件结构):

      • 网络服务器

      • 集群服务器

      • RTK代理服务器

    • 能够在一台计算机上运行

    • 能够分布到多台计算机上提供最大的弹性提供最大的冗余度

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet2

    GPS SpiderNET – 特性 -网络服务器

    GPS SpiderNET

    • 可连接到一台或多台 “站服务器”

    • 主要功能:

      • 主辅站网络计算 (MAC)

      • 生产网络和单站RTK实时数据产品

      • RTK用户管理、认证及记录各用户的活动

    • 控制和设置网络服务器、集群服务器 及 RTK代理服务器

    • 运行和系统状态显示

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet3

    GPS SpiderNET –主辅站网络计算 - 集群服务器

    GPS SpiderNET

    • 运用徕卡内部开发的高级网络运算法库 (NAL)

    • 使用主辅站概念计算出网络RTK改正数

    • 经过调整以支持RTCM V3.0 - MAC

    • 零差分处理各GPS参考站的观测数据

    •  无信息损失

    • 是 Leica MAX和Leica i-MAX 技术的核心部分

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet rtk

    GPS SpiderNET – 实时数据产品 - RTK代理服务器

    GPS SpiderNET

    • 标准实时数据产品服务:

      • 单站改正数“传统RTK基线”

      • 网络改正数

        • Leica-MAX - 标准RTCM V3.0网络信息- 可作单向 及 双向之通信广播

        • Leica- i-MAX: 个人化的网络RTK - 网络改正数的应用和分发按标准的”传统RTK基线”格式广播:包括: Leica,RTCM V2.3 / RTCM V3.0- 需要双向通信

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet rtk1

    GPS SpiderNET – 实时数据产品 - RTK代理服务器

    GPS SpiderNET

    • 高级实时产品服务

      需要流动站位置信息(NMEA)

      • 自动最近站选择

        • 流动站总是接收最近的参考站改正数

      • 自动的小区创建 – “Auto-Cell”

        • 设置简单 – 无需预先设置各自的小区

        • 流动站总是接收“最佳的”可用小区之网络RTK改正数

      • 可使用无线因特网及NTRIP模式播发

        • 基于Internet TCP/IP的RTK标准

        • NTrip 已具备标准化的流动站用户认证

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet rtk2

    GPS SpiderNET – 实时用户管理 - RTK代理服务器

    GPS SpiderNET

    • 认证和授权:

      • GPUID NMEA 编码方法

      • 流动站之来电号码

      • IP地址

      • NTRIP 认证方法

    • 账目清算和审核:

      • 流动站用户活动的记录

        • 详细日志文件(*.xtml)

        • 概要日志文件(*.txt,机器可读的)

      • 流动站用户状态的实时显示

        • 实时图象显示

        • 报告查看表

    网络服务器

    集群服务器

    (网络处理)

    RTK代理服务器

    RTK数据分发

    Leica Networked Reference Stations


    Gps spidernet4

    GPS SpiderNET – 结构总览

    Leica Networked Reference Stations


    Leica gps s pidernet

    Leica GPS SpiderNET 的优势总结

    • 首个采用国际标准的RTCM 3.0格式发送网络RTK数据的解决方案。

    • 第三代网络RTK方案 – 主辅站概念结合了FKP和VRS技术的优点。

    • 灵活及全面的实时定位方法 – 单基线,MAX,i-MAX。

    • 开放式结构,支持与任何品牌GPS接收机的连接以创建网络。

    • 帮助获取投资回报的完整套件 – 流动站用户管理、认证、授权及服务统计报告等。

    • 全面的实时数据服务认证 – 通过GUPID编码 / NTRIP / IP地址 / 电话号码。

    Leica Networked Reference Stations


    Leica gps s pidernet1

    Leica GPS SpiderNET 的优势总结

    • 可作单向通信,以覆盖GSM/GPRS的信号盲点区域。

    • 对在线流动站的数量无限制及不设额外收费。

    • 通过Spider图形用户界面可作实时远程系统管理和监视。

    • 通过实时多基线计算模块,可监察参考站网络的完备性和稳定性(甚至仅用L1算法)。

    • 软件的组模性 – 易于网络的扩展

    • 互联软件服务模块,以提高实时最数据服务的可靠性。(站服务器,网络服务器,机群服务器和实时代理服务器)

    • 可进行网络设计和性能的预测分析,以确保未来的网络运行达至您的要求。

    Leica Networked Reference Stations


    Bl networked reference stations bu engineering s e division

    MA

    谢谢 !

    • Thank you for your kind attention!

    • Re-Visit us under:www.nrs.leica-geosystems.com

    Leica Networked Reference Stations


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