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基于华测X60 RTK接收机,针对Windows开发环境广泛使用,采用VC++的MSCOMM控件开发了RTCM数据采集及解码器。本软件能够动态显示RTCM导航电文1、2、3、9等各相关参数,动态存储RTCM二进制原始语句及其解码结果文件,为下一步研制差分基准站、DGPS接收机提供了数据源和基础。
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RTCM数据采集及解码器设计与实现数据采集及解码器设计与实现
基于华测X60 RTK接收机,针对Windows开发环境广泛使用,采用VC++的MSCOMM控件开发了RTCM数据采
集及解码器。本软件能够动态显示RTCM导航电文1、2、3、9等各相关参数,动态存储RTCM二进制原始语句
及其解码结果文件,为下一步研制差分基准站、DGPS接收机提供了数据源和基础。
摘摘 要:要:基于华测X60 RTK接收机,针对Windows开发环境广泛使用,采用VC++的MSCOMM控件开发了
关键词:关键词:GPS;RTCM;数据采集;解码
GPS是美国国防部的第2代卫星导航系统。该系统由GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机3部分组成,能提供
全球覆盖、全天候、全天时连续定位、导航和授时服务。我国虽有多个科研院所从事GPS相关产品的开发,但其研究对象主
要集中在动态较低的民用领域,而且精度一般不高,在17 m左右[1]。
美国政府于2000年5月1日取消了SA干扰,此后电离层误差成为GPS最主要的定位误差源[2],对GPS数据进行差分处理是提
高GPS处理精度的有效途径,差分GPS接收机是消除电离层误差的有效手段,这是本文的研究背景。
本文基于X60 RTK接收机,采用VC开发环境,开发了RTCM解码软件,为下一步进行高精度差分定位解算算法研究和
DGPS接收机研制工作提供基础。
1 RTCM SC-104导航电文简介导航电文简介
RTCM SC-104是商用DGPS接收机的通用数据格式,该格式与ICD-GPS-200规定的GPS导航电文的字格式、奇偶校验规
则相同,不同在于GPS电文中各子帧长度是固定的,而RTCM SC-104电文长度是可变的。RTCM电文结构包括2个字头,后
接n个数据字,每字长为30 bit,具体格式参见文献[3]。RTCM SC-104共包括21类63种电文。伪距差分电文主要有1、2、3,
有时也用到电文9。
1.1电文电文1
电文1是RTCM电文中最基本的电文,向用户提供伪距改正数及其变化率,其内容格式如表1所示。
其中,S为比例因子,是标识伪距改正数PRC和伪距改正数变化率RRC的比例尺度;U表示用户测距误差,有4种编码,
每种编码代表不同的用户测距误差;卫星ID 号指卫星的编号;PRC指伪距改正数;RRC指伪距改正数变化率,都是用来修正
误差的,具体含义参见文献[4-5]。
IOD是改正数的数据龄期,与GPS中IOD意义相同。如RTCM电文IOD与GPS星历中IOD不相匹配,则不能直接使用该组
改正数,因此IOD是保证差分定位的关键,以确保用户使用的导航电文与基准站使用的导航电文相同。
1.2 电文电文2
电文2的格式和电文1完全相同, 包含了卫星导航参数的变化所导致的伪距变率及伪距变率的改变量。如果用户站未能解译
出新的星历,而此时基准站已采用了新的星历,则两站所用的星历不一样,此时基准站必须同时播发电文1和电文 2,防止定
位结果产生较大误差。
1.3 电文电文3
电文3是GPS参考站参数,用于发送基准站在 WGS-84 坐标系中的坐标信息 ( ECEFX, ECEFY, ECEFZ),各占32 bit,给
定的坐标精度至少到cm级。该项电文由 32×3/ 24 = 4 个字组成, 按顺序发送基准站坐标的3个参数,每个字最后6位是奇偶校
验位。
电文9用于GPS部分卫星组差分改正,其格式与电文1完全相同。
2 RTCM电文解码方案设计电文解码方案设计
2.1 VC++平台简介平台简介
本软件主要基于VC++平台实现,电文的接收用到了VC++中的MSCOMM控件。MSCOMM控件提供了2种处理通信的方
式:事件驱动方式和查询方式。事件驱动方式相当于一般程序设计中的中断方式。当串口发生事件或错误时,MSCOMM控件
会产生OnComm事件,用户程序可以捕获该事件进行相应处理。本文的例子均采用该方式。
2.2 RTCM电文解码方案电文解码方案[6]
根据RTCM的编码规则设计解码方案,解码过程可利用电文字头中的先导字01100110进行同步,主要有如下5个步骤。
(1)字节扫描。传输数据时,通常采用“6/8”格式的方式。每8 bit数据中仅低6 bit是有效位,第7位为标志位“1”,第8位为空
格“0”。接收到的数据必须先取低6位,然后判断这低6位是不是在64和127之间,如果不是则丢弃这个数据。
(2)字节滚动。由于GPS设备多数采用美国国家标准化研究所制定的ANSI X3.16和X3.15型标准接口,故连接到计算机标
准串口RS-232上的时候需要进行“字节滚动”。
(3)取补码。当前一个码字最后一个比特D30*为1时,必须对当前这个字码的前4个字节取补码;如果D30*为0,则保持不
变。奇偶校验位则不必取补码。
(4)找引导字。寻找RTCM通用电文引导字(01100110或10011001),进行奇偶校验,通过同步完成,否则继续找引导字。
(5)电文解码。根据帧长度,按相应电文格式解码,主要包括比例因子、用户测距误差、卫星号、PRC等参数。
具体解码流程图如图1所示。
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