GPS数据通信电台技术应用问题解决方法研究

魏双保



GPS数据通信电台技术应用问题解决方法研究

魏双保

（中国石油集团东方地球物理公司 河北涿州 072751）

随着RTK技术的深入应用，越来越多的厂家开发了不同型号的GPS接收设备，这也就产生了设备兼容性问题。本文从问题的提出、问题解决的意义、GPS数据通信电台产品现状、要解决的关键问题、解决方法和技术路线以及解决方法的应用价值和影响力六个方面，对一家海外施工单位遇到的数据通信电台不同频问题进行了问题解决的探索和研究，并最终找到了解决方案。此探索过程和解决方案供有类似问题生产科研单位参考。

GPS 数据通信 电台 改频 RTK技术

1 引言

RTK Data-link 数据通信电台是GPS接收终端的重要部分，是实施RTK作业的关键因素，也是GPS RTK技术应用的重要环节。

2013年，中国石油集团东方地球物理公司国际部乌干达项目组承担了位于乌干达境内的3D地震勘探项目，先后配置了两套1+7徕卡GPS接收机用于该项目物理点的放样施测。一套是乌干达项目原有设备，另一套从莫桑比克项目调拨过来。

乌干达原有设备配备的数据通信电台是PDL电台，而莫桑比克设备配备的是SATEL电台。这两种不同型号的设计可用电台频段不一致。

PDL电台工作频率：464.5 Mhz

SATEL电台缺省工作频率：445.0 Mhz

PDL电台工作频率区间：450-470 Mhz

SATEL电台工作频率区间：403-473 Mhz

我们发现SATEL缺省工作频率在PDL工作频率区间之外，要想使得两种不同电台同频，只能对SATEL电台改频，来实现二者之间的兼容工作，达到“一拖十五”而不是“二拖七”的设备最大化使用。

SATEL电台改频问题于2012年初在莫桑比克项目配置这套徕卡设备后就提了出来，只是由于不改也不影响生产，甚至咨询售后支持工程师也没有解决方案。此后，研究方案一直在探索之中。

Total项目启动以后，两套不同型号的GPS数据通信电台一起使用，使得问题突出了起来，我们加大了解决问题的力度，从而引出了这一问题的研究。

2 问题解决的意义

实现对SATEL电台的改频，使得两种不同型号数据通信电台同频，对乌干达项目测量设备最大化使用、更有效组织生产具有非常重要的意义。

① 实现“一拖十五”设备最大化使用。

② 避免多于7个作业组时，投入两套基准站

③ 便于有效、合理安排生产，避免窝工现象

3 GPS数据通信电台的国内外产品现状

20世纪90年代出现了载波相位差分技术，又称RTK(Real Time Kinematic）实时动态定位技术，这种测量模式是位于基准站的GPS接收机通过数据链将其观测值及基准站坐标信息一起发给流动站的 GPS接收机，流动站GPS接收机同时接收来自卫星和基准站数据，进行实时数据处理，从而实时给出定位坐标，实时确定位置。

GPS接收机发送或接收数据链的主要硬件装置就是GPS数据通信电台，该装置正是本文所研究的对象。针对GPS数据通信电台的研究，主要是随着GPS接收机从单频机到双频机、单星系统到双星系统的应用，还有用户的需求以及电子器件的发展，使得通信电台向数字化、小型化、轻便、性能更优良等方面研发和应用探索的过程。

石油物探测量作为物探施工的先行环节，使用了大量的测量设备。当20世纪90年代出现RTK技术后，以东方地球物理公司（原称物探局）为代表的中国石油物探单位先后引进了大量的各种型号的GPS接收机以满足其施工需要。该单位应用GPS设备的过程基本反映了全球GPS应用的历程。

下面通过对各种具有RTK功能GPS产品的介绍和其采用的数据通信电台，来介绍国内外对GPS数据通信电台产品的研究现状。

3.1 国外产品研究现状

国外GPS产品主要来自Trimble、Leica、Thales、Ashtech、Topcon、Sokkia等公司，应用电台有Trimmark3 电台, PDL 电台 , HPB450电台,TDL450电台，MAGELLAN TN 电台,内置模块电台,PCC电台,RFM电台，SATEL电台,PCC电台,华测DL3电台等；

3.1.1 美国天宝公司产品

美国天宝导航公司（Trimble Navigation Limited）自20世纪90年代至今先后推出4600,4700,5700,5800,R3,R5,R6,R7,R8,R10， R7GNSS，R8GNSS等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：Trimmark3 电台,PDL 电台,HPB450电台,TDL450电台等。

3.1.2 瑞士徕卡公司产品

瑞士徕卡公司（Leica Geosystems ）自20世纪90年代至今先后推出SR510, SR520,SR530,GX1230,GX1250,GS10,GS15,GS90等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：PDL电台,SATEL电台,PCC电台,华测DL3电台等。

3.1.3 法国泰雷兹公司和美国阿什泰克公司产品

法国泰雷兹导航定位公司（Thales Navigation）和美国阿什泰克公司（Ashtech）先后推出DSNP 6502,DSNP,5401, Z-MAX，ABX系列，ADU系列等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：MAGELLAN TN 电台,内置模块电台,PCC电台,RFM电台等。

除了以上品牌，还有日本的拓普康（TOPCON)、索佳(SOKKIA)等其他国外公司也推出了他们的GPS接收机产品HIPER系列,GSR2600, GSR2650, GSR2700ISX, GRX1, GIR1600等,配置电台：PDL电台，华测DL3电台，内置电台等。

3.2 国内产品研究现状

随着RTK GPS技术和设备在国内的引进和应用，国内测绘仪器制造公司也逐渐开始了GPS产品的研发和制造，中国北斗卫星导航系统的建立，更加速了这一进程。

南方测绘、中海达和华测是中国国内研发和制造GPS产品的主要公司，这些公司在其产品系统模块中植入了除GPS和GLONASS双星系统外的CNSS中国北斗卫星导航系统，成为名副其实的多星系统。

下面通过介绍以上三家公司的产品介绍国内研究现状。

3.2.1 广州中海达卫星导航技术股份有限公司产品

广州中海达卫星导航技术股份有限公司是于2000年国内率先研发并推出RTK GPS 产品的公司推出了海星达iRTK,H32 ;中海达V8 ,V9，V30，V50，F16，F61，F66;华星A6，A8等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：中海达V系列电台，内置收发一体电台，PCC 电台 等。

3.2.2 上海华测导航技术有限公司产品

上海华测导航技术有限公司先后研发并推出了X20,X60,X90.X300,X91,X93,M300,M500,M600,T4,T5,T6,T7等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：华测DL3,DL300,DL5,DL5-C电台，内置收发一体电台，PDL电台等。

3.2.3 广州南方测绘仪器有限公司产品

广州南方测绘仪器有限公司先后研发并推出了S86,S82V,S82E,S82-2008,S82-2013,S86T,S82T,S86C,S82C北斗RTK,S86C北斗RTK 等GPS接收机产品，配备GPS电台型号：南方高性能收发一体内置电台等。

3.3 存在问题

目前，作者所在的东方地球物理公司用户现状是：尽管目前已经出现了网络数据链传输模式，但受设备更新不及时和工作环境（无手机信号或网络信号）等因素影响，各种各样的数据通信电台仍然是东方地球物理公司所用GPS接收机的主要数据链传输模式，而乌干达项目遇到的首次不同型号电台不同频的问题正是我们要研究的问题。

4 要解决的关键问题

4.1 不同电台之间的参数匹配

在使用改频软件进行改频之前，首先要弄清两种不同电台工作时，所采用的各种参数，比如波特率，频率，端口，极性，数据位，调制模型，电台兼容性等。这些参数可以咨询以前使用者（一般记不住）或由写频软件读取（推荐）。

4.2 改频软件不能改频的原因

改频软件是解决这个问题的关键。收集研读相关资料、咨询相关人员来熟知电台工作原理和工作参数，是正确使用软件的前提。软件与电脑连接的设置，软件功能的授权（没有授权只能读频而不能改频）也是解决问题的关键。

5 解决方法和采取的技术路线

5.1 解决方法

本方案首先收集GPS、数据通信电台和改频软件相关的资料，然后研读分析，并同时咨询有经验的同行、专家和厂家售后技术支持工程师，最终获取解决问题的方法。

5.2 采取的技术路线（见图1）

6 结束语

该解决方法实现了异型电台的兼容作业，实现了设备的最大化使用，避免了两台基准站的投入使用，实现了高效生产，避免了窝工现象。不仅通过优化设备使用降低了生产成本（人工、车辆、工时），为单位实现了经济价值，也为单位向象道达尔这样的国际高端客户展示生产能力和技术能力，为单位提高了信誉、为占有高端客户市场具有强有力的社会影响力。

此外，还可以对类似设备问题提供技术支持参考，加以推广应用。

1.取得的经济价值计算：

省去一台基准站费用：一个测量员300美元/月；一个司机200美元/月；一台车（租赁）200美元/月，一个护林员200美元/月，生产月数15月，总计费用：13500美元

生产效率提高20%，节省费用为整个测量组3个月费用：12个当地测量员300x12x3=10800美元；36个测量工人加12个护林员12个司机200x60x3=36000美元；一个当地测量组长500x3=1500美元；4个中方测量员3000x4x3=36000美元；12台车辆200x12x3=7200美元；饮食后勤支持按20美元/人/天20x75x90=135000美元，共计226500美元。

以上两项共计约240000美元，合人民币144万元。

2.由占有高端市场带来的隐形价值和解决方法推广应用的潜在价值无法估量。

[1] 潘正风等.数字测图原理与方法[M].(第2版).武汉:武汉大学出版社，2009.

[2] 史子乐，姚兴双.RTK技术在石油物探测量应用中的几个技术问题分析[J].测绘通报.2002，4:22-24.

[3] 李征航，何良华，吴北平.全球定位系统技术的最新进展第二讲网络RTK[J].测绘信息与工程，2002，27(2):22-28.