外接模式与网络模式比较及电台作业距离近的原因分析

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所属分类:实操图文
南方RTK差分信号的数据主要通过三种数据链模式发送,其一是外接模式(电台模式),其二是网络模式(包括CDMA和GPRS),其三是 双发射(电台模式和网络模式同时发射)。

下面主要介绍下电台模式和网络模式

一、电台模式

电台模式就是通过南方测绘自主研发的GDL 15/25W 数传电台把基站的坐标数据或者差分改正数据直接发送给移动站已达到消除系统误差,提高精度的目的。

南方GDL数传电台如图所示

外接模式与网络模式比较及电台作业距离近的原因分析

数传电台,主要用做数据传输用途,并且其内部具有相应的数据调制解调装置的无线电收发信机,称为数传电台。

GDL25电台是空中传输速率达19200bps的高速无线半手工数据传输电台,具有较大射频发射功率,应用于灵锐S82-2008的RTK GPS系统中。


GDL25电台采用GMSK调制方式、19200bps传输速率,误码率低。射频频率可覆盖450-470MHz频段范围。GDL25的数据传输方式为透明模式,即对接收到的数据原封不动的传送给RTK GPS系统中。


GDL25电台提供的数据接口为标准的RS-232接口,可以与任何具有RS-232的终端设备相连进行数据交换。

GDL25数传电台采用先进的无线射频技术、数字处理技术和基带处理技术研发而成,精心选用高质量的元器件组织生产,保证其长期稳定可靠运行。

GDL25技术指标

综合指标:

频率范围:450-470MHz             通道间隔:0.5MHz

通道传输速率:19200bps            存储通道数:8个

频率稳定度:±2.0ppm              调制方式:GMSK

天线阻抗:50W

环境温度:-25°C~60°C

湿度:10-90%相对湿度,无冷凝

接收机指标:

接收灵敏度:≤0.25μV(12dB SINAD)

邻道选择性:≥65dB

调制信号频偏:≤±5.1KHz

互调抑制比:≥65dB

音频失真度:≤3%

发射机指标:

射频输出功率: 10W/25W   可切换

邻道抑制比:≥65dB

杂散射频分量:≤4μW

剩余调频:≤-35dB

剩余调幅:≤2%

载频调制方式:TWO PIN

RS-232接口:

速率:19200bps可设置

数据流:1位起始位、8位数据位、无校验(校验位可设置)、1位停止位

电源:

直流供电,电压:12-15V,典型值13.8V,电源的电压会影响到发射机的射频功率的大小

功耗:

接收机待机电流:≤100mA

发射机整机工作电流:8A,电压:13.8V,功率:15W/25W

注:建议客户使用电台时,尽量使用低功率发射,因为高功率发射会成倍的消耗电池电量,过多使用还会降低电池的使用寿命。

二、           网络模式

网络模式就是通过网络模块把基站的坐标数据发送到指定的公网INTERNET服务器上,同时移动站通过网络模块登陆公网Internet服务器获取差分数据以达到消除系统误差,提高精度的目的。网络模块都内置在GPS主机里面,南方RTK网络模块分为GPRS模块和CDMA模块,使用不同的模块就对应插入相应的G网手机卡和C网手机卡以消费上网流量费用获取差分数据。目前南方RTK不管是网络模式还是电台模式主机都改为外置发射和接收天线。

三、           南方RTK双发射模式

双发射模式就是基站同时通过电台和网络模块发射,当电台信号不好的时候移动站可以切换成网络模式,反之也可以 。即测量过程中如果切换数据链就省去了切换基站。

四、           电台模式的优势

数传电台相比于传统的传输设备的优势

(1)    数传电台的高可靠性和高频率稳定度,传输误码率低。误码率是计算可靠性的重要指标,数传电台通讯系统的误码率为0.0000001,极低的误码率能保证测绘数据的准确传输

(2)    设备抗干扰能力强,散热性佳,能适应在恶劣环境及电磁环境下长期工作,其工作温度的范围宽,优良的适应性能适应测绘的不同环境

(3)    工作是守候电流小,功耗低,耗电省,工作电压的范围宽,有电源的逆接保护。

(4)    数传电台的收发转换时间一般小于40ms

随着技术的不断进步,数传电台的技术指标也将会有更高提升,设备的体积变得更小,稳定度和可靠性更高,工作范围更宽,守候电流更低,收发转换时间更短。数传电台作为专网通讯的传统通信方式经历了长时间、不同环境、不同领域等多种方式的实地考验,已经成为了技术成熟,应用广泛,简便,可靠的通讯方式。

五、           电台模式作业的劣势

1、电台的传输距离有限

RTK 采用的时高频数传电台,无线电波可视为直线传播,本身衍射能力差。在数据传输过程中会受到电磁环境及障碍物的影响。RTK电台功率为25瓦,因此基准站与移动站之间不能有大的障碍物。

根据经验值,RTK作用距离与基准站架设及发射天线架设的高度有关:

高度m 典型距离km 理想距离km
>30 9——11 10——12
20 7——9 8——10
10 5——7 6——8

典型举例指一般的电磁条件下的作用距离。

理想距离指卫星、大气、电磁条件好的情况下。

2、携带不方便

电台模式作业必须携带数传电台,蓄电池,连接电缆线,UHF发射天线。

六、           网络模式作业的优势

1、差分数据获取无距离限制,之所以远距离得不到固定解是因为精度超过了解算的要求。按照经验来说,用网络模块在好的情况下左右距离可达30KM

2、携带方便,RTK 1+1作业只需插入手机卡登陆网络就行,不用再携带笨重的电台和电瓶,真正实现无线缆作业。

3、网络模块功耗小 ,由于GPRS采用的是中国移动现成的网络,因此在使用时无须重新建网。由于中国移动的基站分布较广,因此GPRS无线模块的发送功率一般都较小,这使得整个终端系统的功耗很低。

七、网络模式作业的劣势

公众网面向公众话音、数据、互联网等业务,信道共用,论次或按流量收费。目前发短信息0.1元/次,在用户话音量较大或基站业务繁忙时,容易造成信息阻塞和丢失,不能保证实时收发信息。有机构部门统计过收发短信息的平均时延时11秒,时间长的达30多分钟(见2000年《移动通信》杂志)。而GPRS数据传输的平均时延在通信空闲时为0-1秒,在通信繁忙时2-5秒(见2004年第6期《移动通信》的“GPRS数据传输时延测试”

另外,(1)网络的可靠性:无论是中国移动的GPRS网络还是中国联通的CDMA网络都存在一个网络网络稳定性和可靠性的问题。由于移动通信网络的本质属性导致了其网络可靠性远不及有线网络或者是专用无线通信网。这种网络可靠性问题表现在由于信号比较弱或者是数据网络本身的问题导致的无法拨入移动通信数据网或者拨号成功后掉线率比较高等现象。因此,当GPRS或CDMA数据终端由于移动通信网络的问题而不能实现数据传输的时候,应采取相应的措施存储数据同时通过短消息或者其他方式通知中心服务器,以避免由于移动通信数据网的问题而导致的损失。(2)传输的实时性:基于IP数据包转发的通信,其先天缺陷之一就是他的实时性问题。基于移动通信网络的数据传输,其数据传输的形式是PPP数据包,最终仍是IP包的公网转发传输,所以基于GPRS移动通信的网络数据传输系统有一定的延时。(3)通信速率:主要面向语音通信的移动通信网络其对于每个移动终端分配的带宽是比较窄的,这导致采用移动通信网络传输数据的速度受到一定的限制。

八、           电台作业距离近的原因分析

在城市中使用数传电台,无线电管理办公室一般提倡使用中小功率电台。选择发射功率时主要考虑电台需要覆盖的范围,即通信距离。通信距离是很多用户非常关注的问题。通信距离不仅与电台本身的手法技术指标有直接关系,而且与地形环境,电磁环境、天线增益及天线高度等因素相关,很难一概而论的说多大功率的电台能通多远的距离。

电台作业距离近最直观的表现就是近距离接收不到差分信号,总是单点解。因为电台模式作业参与其中的设备分别是数传电台,电源电缆线,电瓶,基站发射天线,移动站接收电台,移动站电台接收天线。所有的这些部件都可以导致电台作业距离不足,可以通过排除法一一判断。当然除了这些硬件问题,还与周围的环境,以及仪器架设高度有关。我们认为基准站架设的越高周围视野越空旷为标准。参考下面的GDL25电台注意事项可以保证作业距离。
GDL25电台使用注意事项

GDL25电台在具体的应用中,应注意以下几点:
供电电源

电源要求如下:

1、GDL25电台输入电源12-15V(典型值13.8V),射频发射功率为25W,电流7.0A以下(13.8V时)。

2、由于电源的质量影响通信的效果,所以使用的电源质量必须达到一定要求,电源的纹波系数要小于40mV,纹波系数越小,对射频频谱的影响越小,通信质量越高。

3、电台的发射功率与电源的电压有关。蓄电池在使用的过程中电压降低,发射功率降低导致作业距离越来越近。

4、在GDL25电台开机之前,应检查电源正负极是否连接正确,若正负极接反可能会烧坏电台。

5、建议客户使用12V/36Ah以上的外接蓄电池;使用外接稳压电源供电时,需保持10A的稳压电流。

使用蓄电池的注意事项:

1、使用12V/36Ah以上的蓄电池,如果低于以上标准,有可能影响电台的作用距离,且会降低电池的使用寿命。

2、使用蓄电池时要及时充电,不要过量使用电池电量,例如:12V/36Ah的蓄电池可使电台15w功率正常连续工作14小时,超过此使用时间仍继续使用会影响发射效果,且会降低电池的使用寿命。

3、使用25W的电台功率发射对电池的损耗会增加,且功率的提高产生的提升作用距离的效果并不理想,一般情况下,电台用15w功率即可,在碰到较强干扰时,才选择25w功率发射。

4、客户的蓄电池在使用半年至一年后,系统的作用距离会变短,建议更换蓄电池,来保证电台的作用距离。
天线口负载

在任何情况下调试电台,必须为电台的天线接口安装负载,否则将可能引起电台的功放中大量能量散发不出来而造成电台的损坏。

在25W情况下,若两电台的天线相距很近进行调试,会因大信号失真而不能收发信息,必须使用假负载吸收大部分能量才能进行调试,若没有假负载或不熟悉假负载的运用,请务必使用合适的天线做负载,但注意天线相距不要太近,25W情况下,两天线距离至少相距10米以上,若仍不能收发数据,收发指示也正常,则需加大距离。
电磁环境

在使用电台和架设天线之前,最好先进行电磁环境测量,以避免无线通信中的盲区、确定使用的频段内有无外界干扰及确定天线覆盖范围。
天线选择

天线选型的基本参数有频带宽度、使用频率、增益、方向性、阻抗、驻波比等指标,另外,天线的安装地点也很重要。

一般天线的有效带宽为3-5MHz,因此,在选择天线时,应根据使用的频段来选定。若要进行远距离传输,最好选用定向天线及高增益天线,并且注意天线及馈线的阻抗要与GDL25电台天线接口相匹配(50W)。

在天线架设时,应尽可能的高,并且远离地面,提升发射天线的高度,能较好的提高电台的作用距离。
接口电缆

在设备使用过程中,若要拔插连接电缆,尤其是连接GPS接收机的接口的连接电缆,为了避免由于带电拔插对终端和电台的损坏,务必关闭所有连接设备的电源,若不便于关闭全部设备的电源,至少要关闭一方的电源,以减少串口损坏的可能性。

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