фирмы «Топкон Позишионинг Системс», США
(Руководство пользователя)
Аппаратура геодезическая спутниковая двухчастотная GPS/ГЛОНАСС приемник модели Hiper фирмы «Топкон Позишионинг Системс», США (далее по тексту: приемник) использует системы глобального определения местоположения американской Global Position System (GPS) и российской Глобальной Навигационной Спутниковой Системы (ГЛОНАСС) для целей геодезии и навигации.
Она предназначена для выполнения геодезических измерений в опорных и съемочных сетях, производства землеустроительных и геофизических работ, точных измерений в строительстве и горных разработках, в геодинамических исследованиях, деформометрии и других видах абсолютных и относительных определений положения объектов.
Приемник способен обрабатывать одновременно до 20-ти спутниковых сигналов в двух диапазонах частот: 1575.42 МГц (L1) и 1227.6 МГц (L2) для GPS (модификация hgd), либо 1575.42 МГц (L1) для GPS и 1602.56 - 1615.5 МГц (F1) для ГЛОНАСС (модификация GG). Приемник способен работать как по сигналам пониженной точности (ПТ), так и по сигналам высокой точности (ВТ) навигационной системы GPS (модификация GD), либо по сигналам пониженной точности обеих навигационных систем (модификация GG). Приемник обеспечивает определение координат и скорости в реальном масштабе времени фазового центра антенны, а также самого времени. Выбранная модификация приемника опционально не изменяется, так как каналы GPS и ГЛОНАСС работают на физически разных принципах поиска и захвата несущей частоты спутников. В корпус приемника встроена GPS-антенна, два литиево-ионных аккумулятора и плата радиомодема (выбор типа модема опционален). Это позволило уменьшить количество связующих кабелей и сделать выполнение работ более надежно и комфортно.
С использованием выбранной навигацонной системы GPS и/или ГЛОНАСС приемник обеспечивает следующие режимы измерений:
Режим абсолютного местоопределения (Stand Alone Positioning);
Режим относительного местоопределения пары приемников с использованием накопленных кодовых и фазовых измерений и последующей послесеансной (камеральной) обработки накопленных данных (Postprocessing);
Режим дифференциального местоопределения Подвижной станции с использованием Базовой станции и радиомодема в реальном времени при использовании кодовых измерений (Code Differential или RTK Code);
Режим дифференциального местоопределения Подвижной станции с использованием Базовой станции и радиомодема в реальном времени при использовании фазовых измерений (Real Time Kinematic или RTK Phase).
При относительных измерениях используются два приемника, установленных на конечных точках измеряемого базового вектора. (Вектор – прямое расстояние между измеряемыми пунктами). Относительное местоопределение Postprocessing реализуется для трех моделей движения приемника:
Режим Статика;
Режим Стой-иди (stop-and-go);
Режим Кинематика.
Оценка координат приемников производится по фазовым и кодовым измерениям с использованием выбранной навигационной системы GPS и/или ГЛОНАСС. Во время работы на пунктах приемники могут накапливать данные в собственной внутренней памяти или в памяти устройства управления. Наблюдения, накапливаемые во внутренней памяти, пересылаются на внешнее регистрирующее устройство (в частности, на устройство управления) через последовательный и/или параллельный порты ввода/вывода.
При дифференциальных измерениях один из приемников работает как Базовая станция (База), другой – как Подвижная (Ровер). В дифференциальном режиме для передачи поправок используется радиопередающий модем на Базе и радиоприемный модем на Ровере. (Их часто называют радиомодемами, модемами или просто радио).
Для передачи/приема поправок применяется стандарт, позволяющий выполнять дифференциальные измерения в комплекте с приемниками иного типа, использующими тот же стандарт передачи/приема поправок.
Приемник снабжен минимальной панелью управления (Minimal Interface – “MINTER” (Минтер), содержащей две кнопки (первая – с изображением буквы “I”, заключенной в круг, вторая - с маркировкой “FN”) и два трехцветных светодиодных индикатора (первый - с маркировкой “STAT”-статус, второй - “REC”- запись) (см. ниже раздел 3.2. Описание приемника и дополнительного оборудования. Панель управления.).
Кнопка “I” - Включение/Выключение приемника.
Включение приемника производится нажатием кнопки с изображением буквы “I”. Для выключения приемника кнопку “I” надо держать нажатой до тех пор, пока не погаснут светодиодные индикаторы. Эта задержка порядка одной секунды вводится программно, чтобы исключить случайное выключение приемника.
Кнопка “FN” - Включение/Выключение режима записи.
Включение/Выключение режима записи измерений во внутреннюю память осуществляется нажатием второй кнопки с маркировкой “FN” (см. рис. 2.1). Файлы организуются автоматически. В таком варианте все установки приемника производятся перед началом работ через персональный компьютер программой PC-CDU. По окончании работ аналогичным образом производится считывание файлов из приемника в компьютер для последующей обработки.
Индикаторный светодиод состояния приемника “STAT”.
Светодиод индицирует состояние приемника и загорается после включения. Вспышки красного цвета говорят о том, что приемник находится в режиме поиска спутниковых сигналов. Вспышки зеленого цвета говорят о том, что отслеживаются сигналы спутников системы GPS. Число зеленых вспышек после красной говорит о числе отслеживаемых GPS спутников. Вспышки желто-оранжевого цвета соответственно говорят о числе отслеживаемых спутников системы ГЛОНАСС.
Индикаторный светодиод записи измерений “REC”.
Светодиод является индикатором процесса записи измерений во внутреннюю память приемника. Зеленые вспышки указывают на то, что запись происходит успешно, частота вспышек соответствует периодичности записи измерений. Красные вспышки, чередующиеся с зелеными, указывают на сбои в процессе записи. Красный свет горит постоянно, если внутренняя память приемника переполнена. Желто-оранжевый свет индикатора появляется во время инициализации памяти, то есть при первом включении приемника или после замены внутренней карты памяти.
Кнопка с маркировкой “RESET” предназначена для вывода приемника из спящего режима (режима хранения “Sleep mode”).
Значительно больше возможностей предоставляется пользователю при подключении к приемнику полевого контроллера с программой Field Face или TopSurv. Это позволяет полностью контролировать измерительный процесс в полевых условиях и гарантировать качество выполняемой работы.
После самотестирования приемник инициализирует все свои 20 каналов на поиск сигналов навигационных спутников, которые находятся в поле зрения антенны.
Приемник способен следить за сигналами всех видимых спутников как системы ГЛОНАСС (модификация GG), так и системы GPS. После обнаружения сигнала спутника определяется время и считывается эфемеридная информация об его орбите, а так же альманах, который содержит информацию об орбитах всех других спутников системы. Практическое количество видимых спутников не превышает 20-ти. Каждому спутнику присваивается отдельный канал, который и осуществляет непрерывное слежение за спутниковым сигналом. Каждый спутник передает эфемеридную информацию с 30-ти секундным интервалом, а приемник принимает и записывает эту информацию в энергонезависимое ОЗУ.
Интерфейс приемника состоит из высокочастотного разъема антенного кабеля (маркировка “ANTENNA”) для внешней антенны, высокочастотного разъема подключения антенны радиомодема “MODEM”, высокочастотного разъема подключения входного кабеля внешнего события “EVENT”, высокочастотного разъема подключения выходного кабеля меток времени “1PPS”, а также низкочастотных разъемов, к которым относятся порт питания “Pwr” и последовательные двусторонние RS-232 порты (маркировка “А”, “B” и “D”). Эти порты предназначены для обмена информацией с внешними устройствами. Некоторые из них поставляются опционально.
Приемник может быть изготовлен с внутренним модемным приемником, работающим на частоте UHF 450 – 470 МГц, либо приемопередатчиком работающим на частоте 915 МГц или 2400 МГц (по выбору пользователя). Предусмотрена опция установки GSM-модема.
Высокочастотная часть приемника принимает спутниковый сигнал от антенны, сопряженной с малошумящим усилителем МШУ. Далее сигнал преобразуется, выделяется информационная составляющая о спутнике, распределяется по каналам слежения. Управление слежением осуществляется процессором. После захвата канала спутника производится демодуляция принимаемого сигнала с целью выделения из него модулирующего сообщения о фазе кода, фазе несущей, показаний часов спутника, навигационного сообщения.
На основании этой информации приемник производит первичную обработку результатов измерений, которая заключается в определении времени прохождения сигнала от спутника до приемника (т.е. можно определить расстояние), поправку за различие показаний часов. Экстраполяция измерений от четырех спутников на общий момент времени по координатам этих спутников позволяет вычислительному комплексу приемника определить координаты фазового центра антенны приемника по закону пространственной линейной засечки.
Вся эта информация регистрируется в памяти приемника в виде файла первичной «сырой» обработки, которая через интерфейсный порт связи может быть передан на внешний компьютер для последующей обработки. При работе в режиме реального времени запись информации в файл не является обязательной, но желательна, т.к. в режиме постобработки возможно смоделировать более благоприятные варианты вычислений координат, чем те которые выбрал приемник, а сам файл считаться архивным для будущих работ.
Несмотря на то, что в корпус приемника вмонтирована своя GPS-антенна, имеется возможность подключения внешней антенны (для выполнения специализированных, высокоточных работ). В качестве внешней антенны должна использоваться антенна, способная принимать спутниковые сигналы систем ГЛОНАСС и GPS в частотных диапазонах L1 и L2, F1 и F2. Этим условиям удовлетворяют антенны разных фирм. Топкон Позишионинг Систем представляет серию антенн: Regant, Legant и Marant (аналог внутренней антенны).
Regant имеет значительно большие габариты и вес, чем Legant (3.0 кг и 0.86 кг соответственно), но обеспечивает значительно лучшее подавление паразитных сигналов, принимаемых в области задней полусферы диаграммы направленности, и меньшее смещение фазового центра от оси при разных углах восхождения принимаемых спутников. Антенна предназначена для высокоточных геодезических работ и на постоянно действующих Базовых станциях.Legant антенна может быть установлена на штативе, на переносной штанге, на автомобиле или другом движущемся средстве.
Marant – следующая модификация антенн: с лучшей чувствительностью к низко летящим спутникам, меньшими весом и размерами, но с меньшей стабильностью положения фазового центра антенны.
Антенну необходимо располагать так, чтобы обеспечить максимальный обзор небесной полусферы, избегая возможного затенения спутников деревьями, высокими зданиями и т.п. предметами.
Внимание: Избегайте располагать антенну вблизи металлических предметов и сооружений - они могут быть причиной ошибок, связанных с многолучевостью. Высокое расположение антенны над подстилающей поверхностью обычно снижает уровень многолучевости. Особенно существенно это замечание для Базовой станции. Неудачный выбор положения Базовой станции заметно ухудшает условия работы RTK Ровера, что снижает качество и производительность выполняемых работ.
Приемник комплектуется (опционально) своим радиомодемом. Однако иногда удобнее иметь опционально внешний радиомодем (большие расстояния, система ретрансляции, жесткие ограничения на используемые сетки частот). Радиомодем необходим при работе приемника в дифференциальном режиме, для передачи/приема дифференциальных поправок. На Базовой станции устанавливается передатчик цифровых данных, а на Роверной станции – приемник. Выбор типа радиомодема не принципиален, важно чтобы он поддерживал формат дифференциальных поправок, принятый в приемнике. Опционально предлагается PDL фирмы Pacific Crest, USA.
PDL-передатчик позволяет передавать поправки на частоте 450 – 470 МГц по 16 каналам. Мощность передатчика 35 Вт/2 Вт, либо 15 Вт/2 Вт. Передатчик может работать в режиме приемника. Скорость передачи данных до 19.2 кБод. Напряжение питания 12 В. Сила тока до 10 А в импульсе.
PDL-приемник принимает сигналы передатчика. Приемник имеет встроенную аккумуляторную батарею, что позволяет работать независимо от питания приемника. Поставляется совместно с зарядным устройством.
Внутренний модем – это плата, установленная в приемник, которая имеет несколько модификаций.
1 Плата PDL-приемника фирмы Pacific Crest. Диапазон несущих частот 450 – 470 МГц. Используется прямая широкополосная система передачи данных. При двух-ваттном передатчике дальность действия 1.5 – 3.0 км. В условиях прямой видимости до пяти-шести километров. Передатчик внешний. Частота передачи поправок до 3 – 5 Гц. Требуется разрешение на использование сетки частот.
2 Плата 915 МГц фирмы TPS Используется широкополосная система передачи данных с изменяющейся несущей частотой. При одноватном передатчике дальность действия до 1.5 – 2.0 км. В корпусе приемника размещены как передатчик, так и приемник. Частота передачи поправок до 5 Гц. Специального разрешения для работы не требуется.
3 Плата 2400 МГц фирмы TPS. Используется широкополосная система передачи данных с изменяющейся несущей частотой. При одноватном передатчике дальность действия до 1.5 – 2.0 км. В корпусе приемника размещены как передатчик, так и приемник. Частота передачи поправок до 5 Гц. Специального разрешения для работы не требуется.
4 Плата GSM-модема. Используется свойство сотовой радиотелефонной линии передавать цифровые данные. Частота передачи поправок 1 Гц Дальность действия ограничивается возможностями местной сотовой радиосети (роумингом и роатингом) и наличием оплаченной карточки.
Внимание: Следует помнить, что высокочастотная радиосвязь требует обеспечения условно прямой видимости. Причем, чем выше частота, тем эти требования жестче. Однако у высокочастотной связи выше помехоустойчивость, поэтому для выполнения конкретных работ пользователь сам должен сделать выбор какой вид связи выбрать.
Полевой контроллер позволяет полностью контролировать измерительный процесс приемника, управлять всеми его функциями и оперативно вносить изменения в зависимости от реально изменяющейся обстановки.
Для этого подойдет любой карманный компьютер, на который устанавливается полевая программа управления приемником: Field Face или Survey Pro. Опционально предлагается FC-100 или FC-2000 фирмы Topcon, Recon фирмы TDS. Recon выпускается в полевом ударопрочном, влагозащищенном варианте. Контролеры поставляются вместе с зарядным устройством, кабелем связи с ПК.
В приемник вмонтированы два литиево-ионных аккумулятора емкостью 7.5 A*h. Это позволяет ему работать непрерывно до двух суток (без передающего модема). Однако возможно и желательно подключение внешнего буферного источника питания. В качестве источников питания предлагаются аккумуляторные батареи типа dryfeet, напряжением 12 В, емкостью 2.3 А*ч, соединитель P-Clip. Нормально заряженного аккумулятора хватает для непрерывно работающего приемника на 8– 10 часов, что вполне достаточно. Зарядное устройство для внутренних аккумуляторов должно быть достаточно мощным, т.к. ток заряда должен быть не менее 1.5 – 2.0 А.
В зависимости от вида выполняемых работ в приемнике прописывается соответствующая опция. От этого зависит выбор соответствующего основного и дополнительного оборудования, которое поставляется в комплекте приемника. Кабели являются связующим звеном приемника с остальным оборудованием. Но следует помнить, что если дополнительную опцию можно прописать в приемник позже, получив ее через электронную почту, то кабели и дополнительное оборудование вам могут быть доставлены только традиционным способом.
Для правильного соединения приемника с дополнительным внешним оборудованием необходимо выполнить следующие действия:
Соединить байонетный разъем антенны модема с разъемом приемника “MODEM”.
Соединить кабелем питания разъем приемника с маркировкой “Pwr“ с источником питания постоянного тока +6 …+28 В (с выходной мощностью не менее 4 Вт). Если приемник работает с внешним модемом-передатчиком, то питание передатчику надо подавать отдельно.
Присоединить специализированным кабелем к разъему “A” приемника контроллер управления.
Если предполагается работа от внешнего источника опорной частоты, то последний подключается радиочастотным кабелем к разъему “FRQ” приемника.
Если предполагается работа от внешнего модема, то его необходимо подключать к порту “D”, используя прием “dasy chain”, когда внутренний порт C соединяется с внешним портом “D”.
После подключения необходимых дополнительных внешних устройств включают приемник нажатием кнопки “I” на панели минимального интерфейса приемника (“MINTER”).
Если в качестве контроллера используется персональный компьютер с программным обеспечением РС-СDU, необходимо пользоваться руководством пользователя для этого компьютера и описанием программного обеспечения РС-СDU.
Если в качестве контроллера используется малогабаритный компьютер, необходимо пользоваться руководством пользователя для этого компьютера.
Так как в приемнике отсутствуют высокие напряжения, а сам корпус изготовлен из литого алюминиевого сплава, покрытого пластикой, то никакой опасности и вреда оператору и окружающей среде приемник причинить не может. В некоторых случаях, таких как длительная установка на металлической штанге на крыше, для снятия статического заряда (из-за постоянно дующего ветра) можно порекомендовать произвести заземление штанги и то при условии, что это действительно качественное заземление.
Чтобы не возникало сбоев в организации работ на объекте, всю подготовительную работу с прибором рекомендуется производить в «комфортных» условиях перед выходом на объект, но это не обязательно. Ниже даны общие рекомендации, которые могут значительно отличаться в зависимости от вида выполняемых работ.
Собрать комплект Базовая станция (например в соответствии с рис. 3.1)
Включить приемник. Если приемник находится очень далеко от своего местоположения, когда он включался в последний раз, то ему надо дать возможность набрать свежий альманах о положении спутников (5 – 10 мин). По количеству миганий индикатора “STAT” можно определить количество захваченных спутников, их должно быть не меньше пяти (для дифференциальных измерений).
Включить контроллер (порт А). Установить параметры Базы для конкретного вида выполняемых работ.
Убедится, что модем-передатчик передает поправку в эфир. Если поправки нет, то специальным приемом, называемым “dasy chain”, считать параметры модема и при необходимости перепрограммировать.
Внимание. Без подключенной антенны передатчик в режим передачи включать нельзя.
Собрать комплект Роверная станция.
Включить приемник (смотри пункт 2).
Включить контроллер (порт А). Установить параметры Ровера для конкретного вида выполняемых работ.
Убедится, что модем-приемник получает поправку из эфира. Если поправки нет, то выполнить указания пункта 4. Наблюдать за показаниями контроллера. Через некоторое время (10 - 30 сек) приемник должен разрешиться и дать координаты местоположения антенны и тип решения.
Выполнить все действия перечисленные в подразделе 5.1 за исключением настройки радиомодемов, т.к. предполагается что они уже настроены.
Открыть файл приемника, если это необходимо, и начать запись (кнопка “FN”, либо контроллер).
В зависимости от вида работ либо переместиться на новую точку, изменяя контроллером статус приемника, либо закрыть файл. Для постобработки переписать закрытые файлы приемника в компьютер.
По окончании работ выключить приемник, разобрать комплект, если необходимо привести в транспортируемое состояние.
Специального периодического технического обслуживания не требуется. Рекомендуется содержать приемник в естественной чистоте и не путать разъемы при подключении, т.к. они не взаимозаменяемые.
Поверка производится в соответствии с МИ 2408-97. “Аппаратура пользователей космических навигационных систем геодезическая. Методика поверки”.
Поверочное оборудование - эталонный стенд ИМВП ГП ВНИИФТРИ, фазовый светодальномер СП-2, рулетка 3ПК3-20 БУП-1 (в соответствии с МИ 2408-97).
Межповерочный интервал - 1 год.
Специальных мер для хранения не требуется. Транспортирование производится в удародемпфирующих картонных коробках (330 х 250 х 170 мм) с поролоновыми прокладками под оборудование.
Рекомендуется приемник перевести в «спящий» режим (sleep mode), чтобы не разряжались аккумуляторы. Для этого необходимо включить приемник и держать нажатой кнопку “I”. Сначала горит зеленый индикатор “STAT”, затем он станет гореть оранжевым (это означает, что порт А переключился на скорость 9600 Бод), и когда он загорится красным цветом, кнопку можно отпустить. Будить приемник нажатием кнопки “RESET”.
В случае неисправности комплекта попытаться локализовать причину. Как правило, это «невнимательность или забывчивость оператора» при установке тех или иных параметров. Ниже перечислены наиболее характерные из них.
Питание: Низкое напряжение питания. Разрядились аккумуляторные батареи. Недопустимо низкая температура работы аккумулятора.
Радиомодем: Слабая аккумуляторная батарея питания радиопередатчика. Несоответствие форматов передачи и приема по радиоканалу и скорости по каналу связи. Не выключена чувствительность приема в передатчике. Не включена соответствующая чувствительность приемника в приемнике. Не до конца вставлен разъем в порт связи модема.
Приемник: Выбран неверный статус приемника. Малое число спутников. Не до конца вставлен разъем в порт “A”. Закрыта или просрочена опция, на которой пытается работать оператор. Переполнена память приемника, куда записываются сырые данные.
В случае предположительного отказа приемника Вы можете:
- произвести стандартную предустановку приемника (Set all parameters to default);
- очистить NVRAM;
- дать команду Reset (Команду Reset можно вызвать с помощью интерфейса Minter, для этого при выключенном питании надо нажать кнопку ‘FN’ и удерживая ее включить питание “I”, продолжать удерживать кнопки ‘FN’ и “I” до тех пор, пока оба светодиодных индикатора не начнут мигать, отпустить кнопки “I” и ‘FN’.
Если эти операции не привели к желаемому резкльтату, Вам необходимо обратиться в компанию за помощью специалистов;
В случае предположительного отказа приемника Вы можете:
- произвести стандартную предустановку приемника (Set all parameters to default);
- очистить NVRAM;
- дать команду Reset (Команду Reset можно вызвать с помощью интерфейса Minter, для этого при выключенном питании надо нажать кнопку ‘FN’ и удерживая ее включить питание “I”, продолжать удерживать кнопки ‘FN’ и “I” до тех пор, пока оба светодиодных индикатора не начнут мигать, отпустить кнопки “I” и ‘FN’.
Если эти операции не привели к желаемому резкльтату, Вам необходимо обратиться в компанию за помощью специалистов;
Антенна: Слишком закрытое место. Обрыв антенного кабеля.
Внимание. Все механические виды ремонта, регулировка, настройка, электроремонт должны производиться в специальных мастерских приспособленных для ремонтных работ с аппаратурой этого класса.
Комментариев нет:
Отправить комментарий