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

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

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

精度，可靠性，可用性 好差 GPS RTK 5 Km 30 Km Leica Networked Reference Stations

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 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

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

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

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

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(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

一个典型的GPS网络 Leica Networked Reference Stations

在网络中的第一个Cluster(集群) Leica Networked Reference Stations

在网络中的第二个Cluster(集群) Leica Networked Reference Stations

第一个集群中的第一个Cell(小区) Leica Networked Reference Stations

第一个集群中的第二个Cell(小区) Leica Networked Reference Stations

第一个集群中的第三个Cell(小区) Leica Networked Reference Stations

第一个小区中的MAX改正 Leica Networked Reference Stations

Auto-MAX改正 Leica Networked Reference Stations

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

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 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 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

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

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

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

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

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

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

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 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 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 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 – 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 – 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 – 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 SpiderNET – 结构总览 Leica Networked Reference Stations

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 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

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