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BL Networked Reference Stations BU Engineering - S&E Division

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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
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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

Leica Networked Reference Stations

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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

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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

slide6

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

slide10

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

slide13
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

slide16
第一个集群中的第一个Cell(小区)

Leica Networked Reference Stations

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第一个集群中的第二个Cell(小区)

Leica Networked Reference Stations

slide18
第一个集群中的第三个Cell(小区)

Leica Networked Reference Stations

slide19
第一个小区中的MAX改正

Leica Networked Reference Stations

slide20
第一个小区中的MAX改正

Leica Networked Reference Stations

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第一个小区中的MAX改正

Leica Networked Reference Stations

slide22
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

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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

slide31

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

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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

slide33
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

slide34
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

slide35
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

slide36
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

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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

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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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