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1、常用GPS载波相位差分电文格式分析与比较2010.6.30阅读(33)·常用GPS载波相位差分电文格式分析与比较张九宴 刘 晖 黄其欢(武汉大学GPS工程技术研究中心,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要 介绍了差分GPS传输载波相位差分信息的常用电文格式,比较了其优缺点,提出了在低带宽的条件下更适合采用CMR格式的结论。关键词 数据链;数据格式;RTCM;CMR 实时载波相位差分技术,由于其定位精度高、速度快已经得到了广泛应用[1]。但是该定位模式除了需要用户拥有GPS接收机外,还需要基准站和数据通信
2、链。基准站接收机将接收到的所有的卫星信息,经基准站的控制器(计算机)处理,数据链将处理得到的信息连同基准站自身的一些信息发送给流动站。这些差分信息应有固定的格式,即差分数据电文格式标准,它主要规定需要传输的电文内容以及每种电文的编码格式。数据电文标准不仅和通信相关,而且关系到定位精度,因此差分定位中应慎重考虑格式的选择问题。1 RTCMSC2104差分电文格式标准国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)于1983年11月为全球推广应用差分GPS业务设立了SC2104专门委员会,制定各种数据格式标准。最早于19
3、85年发表了RTCMⅤ1.0版本的建议文件。现在广泛应用于RTK的是1994年正式公布的Ⅴ2.1和1998年公布的Ⅴ2.2。Ⅴ2.1主要增加了与实时动态定位(RTK)有关的电文,Ⅴ2.2增加了支持GLONASS差分导航电文。RTCM标准最多能定义64种电文,已定义的有34种,电文由二进制编码的数据流组成。德国GEO++系统为了更好地传输FKP区域改正参数,重新定义了RTCM的私有电文Type59,称为RTCM++1)RTCM的通用电文格式。每种电文由(N+2)个字组成,电文头两个字,称为通用电文,数据部分为可
4、变长度N个字组成。每个字由30bit构成,可分解为5个6bit的字节,25bit～30bit构成字节5,为奇偶校验码,以校验接收到的RTCM数据。每种电文的电文头(通用电文)的格式和内容相同,主要包含了用于解码的同步信息引导字、电文类型识别、基准站识别、修正Z计数、序号、帧长和卫星状况。其中Z计数的意义和GPS导航电文的Z计数相同,范围是1h,但其分辨率已从6s提高到0.6s。具体格式可见文献[2]。2)用于RTK主要电文格式。已定义的电文中用于RTK的是Type3,Type22和Type18221这6种电文
5、。Type3和Type22发送的基准站坐标的信息,这些信息在一定的时间内是不发生变化的。其中Type3提供的是基准站在WGS84坐标系中的坐标信息。Type18221提供的是观测量信息,这是两套实用于RTK的电文,其中Type18/19提供的是未加改正的原始观测值,定位精度达到厘米级;Type20/21提供的是差分改正数,定位精度为分米级。Type18发送的是原始未加改正的以周为单位的载波相位观测值,主要包括载波识别、观测时间、码识别、卫星识别以及原始载波相位观测值等。其中载波相位观测值占32位,精度为1/2
6、56周,范围是±8388608周。电文Type19为原始的以m为单位的伪距观测值,占32位,精度为0.02,范围是85899345.90m,和Type18的格式完全相同,长度相等,只是内容稍有差别。Type20提供的是载波相位改正数,Type21则是伪距改正数和其变化率,改正数的变化范围相对原始观测值要小得多。具体可参见文献[2]。2 CMR标准格式CMR(CompactMeasurementRecord)是Trimble公司于1996年开始设计的一套用于RTK的差分格式标准,主要是针对RTCM格式的码发送率
7、必须高于4800bis/s这一不足之处而制订的,CMR的码发送率只有RTCM的一半,即2400bis/s。现在使用的是2001年公布的Ⅴ2.0。1)CMR电文格式。用3位表示电文的类型,最多可定义8种电文。每种电文由帧头/尾、电文头和数据三部分组成。帧头/尾由6byte构成,其中帧头4byte,帧尾标准是2byte,但是有的电文类型不是2byte,比如电文1是31byte。电文头6byte,数据部分长度不定。2)用于RTK主要电文格式。主要电文是Type0,Type1和Type3。Type0主要发送的是由GP
8、S卫星得到的L1,L2载波相位和伪距观测值。电文头包括了参考站的编号、电文类型等信息。数据一部分是载波L1上的观测值,包含L1上的原始伪距观测值(24bit)、L1相位观测值和L1伪距之差(20bit)、L1的信噪比等信息。另一部分是L2上的观测值,包含L2的伪距和L1的伪距之差(16bit)、L2的相位观测值和L1的伪距之差(20bit),L2的信噪比等信息。而Type3发送的是由GLONASS卫
