中石化西北油田分公司
特种工程管理中心油田井位勘定队
GPS测量基础知识及井位勘定仪器操作教程
主编：*** 校对：*** 审核：***
二〇一二年二月七日
目 录
第一章 GPS测量原理及RTK简介 ...................................................... 1 第一节 GPS测量原理 ......................................................................... 1 第二节 RTK技术简介 ......................................................................... 8 第二章 硬件介绍 ................................................................................ 9 第一节 使用与保护 ............................................................................. 9 第二节 TRIMBLE 5700GPS简介 ........................................................... 10 第三节 TRIMBLE5800/R8GPS简介 ...................................................... 19 第四节 电台说明 .............................................................................. 21 第五节 5700/5800/R8 RTK作业硬件安装简介 ................................ 25 第三章 TSC2测量控制器、RTK测量操作简介 ................................ 30 第一节 TSC2测量控制器简介 .......................................................... 30 第二节 RTK一般操作流程 ................................................................ 32 第四章 GPS静态测量施工简介 ............................. 错误!未定义书签。 第一节 GPS静态定位在测量中的应用 ............... 错误!未定义书签。 第二节 布设GPS控制网的工作步骤 .................. 错误!未定义书签。 第三节 GPS静态作业的选点及布网 ................... 错误!未定义书签。 第四节 静态作业的仪器准备及作业 .................. 错误!未定义书签。 第五节 R8接收机静态操作细则说明 ................. 错误!未定义书签。
第一章 GPS测量原理及RTK简介
第一节 GPS测量原理
一、 GPS简介
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称，它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是美军70年代初在“子午卫星导航定位系统——NNSS系统”的技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。
二、 GPS的组成
1973年12月，美国国防部正式批准陆海空三军共同研制导航全球定位系统-全球定位系统（GPS）。1994年进入完全运行状态；整套GPS定位系统由三个部分组成的，即由GPS卫星组成的空中部分、由若干地面站组成的地面监控系统、以接收机为主体的用户设备。三者有各自的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。
1、空间卫星部分
GPS的空间部分由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为用于导航的卫星，3颗为活动备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°,高度约为20200公里的高空轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。完整的工作卫星星座保证在全球各地可以随时观测到4-8颗高度角为15°以上的卫星,若高度角在5°则可达到12颗卫星。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作。
2、地面监控部分
GPS的控制部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成，根据其作用不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。
①主控站的作用：主控站拥有大型电子计算机，用作为主体的数据采集、计算、传输、诊断、编辑等工作，它完成下列功能:
A、采集数据：主控站采集各监控站所测得的伪距和积分多普勒观测值、气象要素、卫星时钟和工作状态的数据、监测站自身的状态数据等
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B、编辑导航电文（卫星星历、时钟改正数、状态数据及大气改正数）并送入注入站。
C、诊断地面支撑系统的协调工作、诊断卫星健康状况并向用户指示的功能。 D、调整卫星误差。
②监控站的作用：为主控站编算导航电文提供各类观测数据和信息。各监控站对可见到的每一颗 GPS卫星每 6 秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测,采集定轨、 气象要素、 卫星时钟和工作状态等数据, 监控GPS卫星的运行状态及精确位置, 并将这些信息传给主控站。
错误!未找到引用源。注入站的作用：主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站，定时将这些信息注入各个卫星，然后由GPS卫星发送给广大用户。
3、用户接收部分
GPS用户部分由GPS接收机（移动站、基准站等）、数据处理软件及相应用户设备,如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。
三、GPS误差
利用GPS定位时，GPS卫星播发的信号受各种因素影响，使得测量结果产生误差，精度下降。影响GPS定位精度的因素可分为下列几个方面： 1、与GPS卫星有关的因素
① SA:美国从其国家利益出发，通过对导航电文采用ε技术、对GPS卫星基准频率加入高频抖动（δ技术）、对P码采用译密技术（P码经过译密技术处理成Y码--反电子欺骗AS），人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。单机定位误差达100m。现已取消SA，单机误差约15m。（2000年5月1日已经取消该）
② 卫星星历误差:卫星星历是GPS卫星定位中的重要数据。卫星星历是由地面监控站跟踪监测GPS卫星测定的。由于地面监控站测试的误差以及卫星在空中运行受到多种摄动力影响，地面监测站难以充分可靠地测定这些作用力的影响，使得测定的卫星轨道会有误差。
③ 卫星钟差:卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间会有偏差和漂移，并且随着时间的推移而发生变化。而GPS定位所需要的观测量都是以精密测时为依据，卫星钟差会对伪码测距和载波相位测量产生误差。当卫星钟差总量达到1ms时，产生的等效距离误差可达300KM
④地球自转的影响：GPS定位采用的坐标是协议地球坐标系，地面接收到卫星信号时与地球固连的协议坐标系相对于卫星发射瞬间的位置已产生了旋转(绕Z轴旋转)，这样接收到的卫星信号会有时间延迟。（卫星发送信号瞬间坐标与接收机接收的瞬间坐标产生位置上的旋转）。
⑤发射天线相位中心偏听偏差:发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。
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2、与信号传播途径有关的误差
①电离层延迟:地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。
②对流层延迟:由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。
③多路径效应:由于接收机周围环境的影响，使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这些信号会相互叠加，这就是所谓的多路径效应。
3、仪器本身的误差
①接收机钟差: 接收机石英钟与卫星的原子钟钟面时间的误差。
②接收机天线相位中心偏差: GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。
③接收机软件和硬件造成的误差:在进行GPS定位时，定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。 4、其他方面影响
①GPS控制部分人为或计算机造成的影响:由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。
②数据处理软件的影响:数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。
四、坐标系统
一个空间点的位置是用坐标来表示的, 同一个点在不同坐标系中有不同的表示方式和数据, 与 GPS相关的是大家不很熟悉的地球坐标系和天球坐标系。GPS卫星受地球引力的作用而与地球自转无关地运动在地球以外的空间轨道上,所以描述 GPS 卫星的位置是采用天球坐标系; 而GPS卫星观测者位于地球表面, 其坐标位置随地球自转, 那么与之相联系的是地球坐标系。全球建有世界大地坐标系, 各国 ( 地区) 也都建立了自己国家的大地坐标系统, 如我国建立了以陕西泾阳县永乐镇为原点的大地坐标系; 更精确的全球坐标系统正在建设中。不同坐标系之间是通过坐标转换而满足不同用途的。目前在 GPS导航定位中, 与卫星轨道和观测者坐标的观测、 星历发播等相联系的是天球坐标系和地球坐标系, 而测量结果及与用户对接的是统一采用 WGS- 84 世界大地坐标系。
1、坐标系的分类
所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式，即采用什么方法来表示空间位置。如直角坐标系、极坐标系等。在测量中，常用的坐标系有以下几种：
①空间直角坐标系
空间直角坐标系的坐标系(见下图)原点位于参考椭球的中心O，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90°夹角。
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②空间大地坐标系
空间大地坐标系(见下图)是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。
错误!未找到引用源。平面直角坐标系
平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大 地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。
2、GPS测量中常用的坐标系统
错误!未找到引用源。WGS-84 坐标系
WGS-84坐标系是美国根据卫星大地测量数据建立的大地测量基准，是目前GPS所采用的坐标系。GPS卫星发布的星历就是基于此坐标系的，用GPS所测的地面点位，如不经过坐标系的转换，也是此坐标系中的坐标。WGS-84坐标系定义如下表1：
表1 WGS-84坐标系定义 坐标系类型 WGS-84坐标系属地心坐标系 原点 地球质量中心 z轴 指向国际时间局定义的BIH1984.0的协议地球北极 x轴 指向BIH1984.0的起始子午线与赤道的交点 参考椭球 椭球参数采用1979年第17届国际大地测量与地球物理联合会推荐值 a=6378137m 椭球长半径 椭球扁率 由相关参数计算的扁率：α=1/298.257223563 ②1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系，该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，属参心坐标系，参考椭球在前苏联境内与大地水准面最为吻合，在我国境内大地水准面与参考椭球面相差最大为67m。1954年北京坐标系定义如下表2：
表2 1954年北京坐标系定义 坐标系类型 1954年北京坐标系属参心坐标系 原点 位于原苏联的普尔科沃 z轴 没有明确定义 x轴 没有明确定义 参考椭球 椭球参数采用1940年克拉索夫斯基椭球参数 a=6378245m 椭球长半径 椭球扁率 由相关参数计算的扁率：α=1/298.3 4
1954年54坐标系存在以下问题：
1）椭球参数与现代精确参数相差很大，且无物理参数；
2）该坐标系中的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，在区与区的接合部，同一点在不同区的坐标值相差1~2m；
3）不同区的尺度差异很大；
4）坐标是从我国东北传递到西北和西南，后一区是以前一区的最弱部作为坐标起算点，因此有明显的坐标积累误差。
注：X轴加常数为0，Y轴加常数为500000米。 ③1980年西安大地坐标系
1980年国家大地测量坐标系是根据50~70年代观测的国家大地网进行整体平差建立的大地测量基准。椭球定位在我国境内与大地水准面最佳吻合。1980年国家大地测量坐标系定义如下表3：
表3 1980年国家大地测量坐标系定义 坐标系类型 1980年国家大地测量坐标系属参心坐标系 原点 位于我国中部—陕西省泾阳县永乐镇 z轴 平行于地球质心指向我国定义的1968.0地极原点(JYD)方向 x轴 起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面 参考椭球 椭球参数采用1975年第16届国际大地测量与地球物理联合会的推荐值 a=6378140m 椭球长半径 椭球扁率 由相关参数计算的扁率：α=1/298.257 相对于1954年北京坐标系而言，1980年国家大地坐标系的内符合性要好得多。
1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系中大地点的高程起算面是似大地水准面，是二维平面与高程分离的系统。而WGS-84坐标系中大地点的高程是以84椭球作为高程起算面的，所以是完全意义上的三维坐标系。
注：X轴加常数为0，Y轴加常数为500000米；高程系统以56年黄海平均海水面为高程起算基准。
④CGCS2000大地坐标系
为建立我国新一代大地坐标系作了大量基础性工作，近年又先后建成全国 GPS一、二级网，国家 GPS A、B级网，中国地壳运动观测网络和许多地壳形变网，为地心大地坐标系的实现奠定了较好的基础。我国大地坐标系更新换代的条件业已具备。我国新一代大地坐标系建立的基本原则是：
1)坐标系应尽可能对准 ITRF(国际地球参考框架)；
2)坐标系应由空间大地网在某参考历元的坐标和速度体现； 3)参考椭球的定义参数选用长半轴、扁率、地球地心引力常数和地球角速度，其参数值采用 IUGG (国际大地测量与地球物理联合会)或 IERS(国际地球旋转与参考系服务局)的采用值或推荐值。
2000中国大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)，国人又称之为 2000国家大地坐标系，是我国新一代大地坐标系，现已在全国正式实施。本文意在介绍 2000中国大地坐标系的定义和实现，给出参考椭球的定义常数和导出常数以及相关的正常重力公式，并对坐标系作几点说明。
2000中国大地坐标系符合 ITRS(国际地球参考系统)的如下定义：
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1)原点在包括海洋和大气的整个地球的质量中心 ；
2)长度单位为米(sI)。这一尺度同地心局部框架的TCG(地心坐标时)时间坐标一致；
3)定向在 1984．0时与 BIH(国际时间局)的定向一致 ；
4)定向随时间的演变由整个地球的水平构造运动无净旋转条件保证。
以上定义对应一个直角坐标
系，它的原点和轴定义如下： CGCS2000定义的示意图
1)原点 ：地球的质量中心； 2)Z轴：指向IERS参考极方向；
3) X轴：IERS参考子午面与通过原点且同z 轴正交的赤道面的交线； 4)Y轴：完成右手地心地固直角坐标系。 CGCS2000的参考椭球为一等位旋转椭球。等位椭球(或水准椭球)定义为其椭球面是一等位面的椭球。CGCS2000的参考椭球的几何中心与坐标系的原点重合，旋转轴与坐标系的z轴一致。参考椭球既是几何应用的参考面，又是地球表面上及空间正常重力场的参考面。
等位旋转椭球由4个常数定义----CGCS2000参考椭球的定义常数是 ： 长半轴a=6378137.0 m；扁率f=1/298．257 222 101；地球的地心引力常数 (包含大气层)GM = 3 986 004．418×E8 m3s-2：地球角速度w=7 292 115．0×E-11 rad S-1。
五、GPS工作原理简介
GPS导航定位是在陆基导航、 空间技术、 大地测量、 通讯和计算机等技术的基础上发展起来的现代星基导航技术。它的最基本的任务是确定客体在空间中的位置—— —定位, 随之可求得瞬时速度、 加速度、 时间等参量, 进而实现导航。所以 GPS定位既是最基本的、也是最重要的。 1 一些相关概念
为了便于理解, 现把与 GPS 有关的、日常中又接触不多的相关概念作些介绍。
——波信号: GPS卫星信号包含载波、 测距码 ( C/A码、 P 码) 、 数据码 ( 导航电文, 或称 D码) 。GPS卫星发射基频为 10.23MHz的两种频率的载波信号, 即频率为 154× 10.23MHz=1575.42MHz 的 L1载波和频率为 120× 10.23MHz=1227.60MHz的 L2 载波, 波长分别为 19.03cm和 24.42cm。在 L1 上调制有C/A码、 P 码和 D码, 在 L2 上调制有 P 码和 D码。
——C/A 码: C/A 是 Clear and Acquisition 的简称, 被称为捕获码, 是 1MHz 的伪随机噪声码 ( PRN码) , 位率为 1.023MHz, 码元宽度为 1/f=0.97752μs,相应距离为 293.1m。若码元对齐误差为码元宽度的1/10～ 1/100,则相应的测距
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精度为 29.3～ 2.9 米,所以又叫粗码。由于每颗卫星的 C/A码都不一样, 因此,我们经常用它们的 PRN码来区分不同卫星。
——P 码: P 是 Precision 的意思, 又称精码, 是10MHz的伪随机噪声码, 位率为 10.23MHz, 码元宽度仅为 C/A码的 1/10, 对应的测距精度为 2.93～ 0.29米, 所以适合于精密的导航定位。P 码的结构不公开, 只供美方和特许用户使用。
——D 码: 也叫数据码, 实际上就是导航电文,它包含卫星星历、 时间信息、 卫星工作状态、 星钟运行状态、 轨道摄动改正、 大气折射改正等信息。
——GPS卫星星历: 是精确描述 GPS卫星位置的以时间为变量的一组参数, 它们确定 GPS卫星的运行轨道和运行状态。GPS卫星星历分为广播星历和精密星历。广播星历是 GPS卫星发送给用户的一组赋值卫星轨道信息, 也叫 “ 导航信息” , 包括 17 个参数 ( 两个时间参数、 6 个开普勒轨道参数和 9 个轨道摄动力参数) , 用户利用这些信息来计算某一时刻 GPS卫星在轨道上的位置。广播星历是一种外推星历, 用这些摄动改正项对任一时元的已知参考星历进行改正就可推算出任意观测时元的星历。精密星历是一些国家为满足高精度定位要求而编制的一种事后处理星历, 虽然精度高, 但无法满足实时观测需要。
——时间系统: 人们已发明和建立了基于地球自转周期的恒星时、 以太阳每日东升西降周期的平太阳时、 以零经度子午圈 ( 格林威治子午圈) 所对应的平太阳时为零时的世界时 ( UT ) ; 在 1967 年国际度量衡会议中规定一秒为:位于海平面上的铯 CS133原子基态两个超精细能级在零磁场中跃迁辐射振荡9.192631770GHz周所持续的时间, 并通过与世界时的关系式确定了原子时的原点, 从而建立了几十万年相差不超过一秒的高准确度的国际原子时。实际上原子时只解决了时间的尺度问题, 而计时的原点仍是基于世界时的定义, 同时在地球科学中又离不开以地球自转为基础的世界时, 所以 1972 年又建立了兼有世界时与原子时各自优点的协调世界时,并把世界分为 24 个时区, 格林威治子午圈区域为零时。在这一时系下各国 ( 地区) 建立了自己的时间系统, 中国采用了东八区的区时作为标准时间, 即北京时间。为了满足 GPS精密导航定位的需要, 专门建立了 GPS时间系统 ( GPST ) , 它与协调世界时的关系为:
GPST= ( UTC+n- 19) s ( n 为调整参数、s 为秒) 2 伪距的测量
利用 GPS进行导航定位, 无论采用哪种方法,首要的都必须获得观测站距卫星的距离。在实际测量中测得的这一距离包含了大气、钟差等多种误差源的影响, 并不是真正的几何距离, 而是含有误差的测得距离, 所以把这种带有误差的 GPS距离叫伪距。伪距在一般意义上是GPS载波信号在星站之间传播的时间与速度的乘积 L=ct, 从数学模型上看似简单, 但传播时间 t 的准确测定并非易事, 因为无线电波从 GPS 卫星到地面的传播一般仅需 0.06 秒左右, 若差 0.001 秒就对应于 300 公里的距离误差。可见测距精度很大程度上取决于测时精度, 这也是卫星上搭载了高稳定度原子钟的原因; 为了准确测得电磁波到达的时间, 也需要 GPS接收机有同样高精度的时间, 但鉴于接收机的小巧和成本, 不可能配备昂贵的原子钟。解决方法是, 追加观测一颗或多颗卫星的信息来寻求正确的时间。伪距的测量一般采用伪码、载波相位、时间标记比对等方法。
3 GPS定位原理
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所有在轨运行的GPS卫星既是作为一系列的动态已知点、 又是作为无线电信号发射台存在于空间, 它们发播的星历信号为用户提供卫星的空间坐标、轨道参数、时间、各种改正等一系列信息。接收机接收这些星历信号, 测量观测者距所选卫星的距离, 然后根据所测得距离求出观测者的坐标参数,这就是 GPS定位。 GPS定位是在 GPS卫星的实时位置已知的前提下采用距离交会原理来实现位置的准确确定的。
基本原理是：知道未知点到已知点的距离, 未知点就必然位于以已知点为球心、 两点间距离为半径的球面上；如果已知 A、 B、 C三个卫星的在轨坐标, 又测出了观测站距三颗卫星的距离, 然后利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）三个未知数。考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因此，需要引入第四颗卫星，形成四个方程式进行求解，从而可以确定某一观测点的空间位置，精确算出该点的经纬度和高程。
第二节 RTK技术简介
RTK是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的厘米级精度的三维定位结果。RTK测量系统通常由三部分组成，即GPS信号接收部分（GPS接收机及天线）、实时数据传输部分（数据链，俗称电台）和实时数据处理部分（GPS控制器及其随机实时数据处理软件）。
RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上（基准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。作业时，移动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在已知点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条
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件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则移动站可随时给出待测点的厘米级的三维坐标。
第二章 硬件介绍
第一节 使用与保护
Trimble5700/5800/R8接收机的设计考虑了承受野外出现的典型恶劣情况。但是，接收机本身却是高精度的电子仪器，使用时需要注意保护。
从附近无线电或雷达发射机发出的大功率信号可能会抑制接收机电路。这虽然不损坏仪器，但却可能导致接收机出现不良的电性能。因此，应避免在大功率雷达、电视或其它发射机附近的400米范围内使用此接收机。小功率发射机（例
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如用于蜂窝电话和双工无线电的发射机）通常不会干扰5700/5800/R8接收机的工作。
第二节 5700GPS简
一、5700接机组成
5700GPS
有操作控口和接头四个主面如图2.1
Trimble 介
收机接收
接收机的所制装置、端全部分布在板上， 所示。
图2.1
前面板：图2.2示出了5700接收机的前面板。此面板上有五个LED（发光二极管）指示器、两个按钮和一个袖珍闪存/USB门扣
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图2.2
顶面板
图2.3示出了5700接收机的顶面板。此面板上有三个电源/串行数据端口和进行GPS与无线电连接的（TNC）端口
图2.3
顶面板上的每个端口都用一个图标作标记，表示其主要功能。
基站接收机与流动站接收机的区别在于基站接收机的电台天线馈线接口是封闭的，这
是因为基站采用外置电台做数据发送，本身没有内置电台，电台数据线要接到3 口，而流
动站有内置电台做接收数据用，因此只需把电台天线接到开放的电台天线馈线接口。
表2.1 5700接收机端口 图标 名称 连接…… 端口1 Trimble手薄、事件标记或计算机 端口2 端口3 外接电源接入、计算机、1PPS或事件标记 外部无线电入、外接电源接入、基准站电台数据线接出。 11
GPS 无线电 GPS天线电缆接入 流动站无线电通信天线接入
底面板
图2.4示出了5700接收机的底面板。此面板上有USB端口、袖珍闪存端口和内置电池舱。
图2.4
数据记录卡
在数据记录卡记录数据之前，先对卡进行格式化，从而确保文件系统的完整性。如果要格式化卡，先把卡插入到5700接收机，然后按下电源开关键30秒种。
注：一定要在接收机内对数据记录卡进行格式化，这可以防止在记录数据期间取出卡时损坏卡中的数据。
警告：5700允许数据记录卡上最多存储512个文件，不论卡的容量有多大。文件名必须是8.3格式，否则，在记录过程中往数据记录卡上复制文件会引起数据损坏或丢失。
如果卡没有正确地插在插脚上，切不要用力，以免损坏插脚。此时，应该取下卡，再小心地重新插入。
二、按钮功能
5700接收机只有两个按钮，即：在本手册中表示为及表示为
的数据按钮。
的电源按钮，以
电源按钮用来转换接收机的开关状态，并执行诸如删除文件或重设接收机的数据管理功能。
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数据按钮用来开启或停止记录。只有当接收机开关打开并完成馈电和初始化任务后，此按钮才会有效（即接收机完全跟踪四颗以上卫星后）。 表2.2 按钮功能
表2.2 动作 电源按钮 数据按钮
打开接收机 按 关闭接收机 按下2秒
开始内部记录数据 按 停止内部记录数据 按下2秒
删除星历文件 按下15秒 重设接收机到工厂缺省按下15秒 设置 删除应用文件 按下30秒
格式化袖珍闪存卡 按下30秒
注：术语 “按”是指按下按钮后立即释放。术语“按下”是指按下后保持此状态，直到过了规定时间。 三、指示灯现象
接收机顶面板的五个LED，用来指示各种操作状态。一般而言，发光或慢速闪烁的LED表明仪器正常操作，快速闪烁的LED表明需要引起注意，不发光的LED表明仪器表明没有出现作。如图2.5所示：
图2.5
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记录/内存指示灯
在数据记录按钮下面的典型黄色记录/内存LED表示的是数据记录状态和内存使用状态。
表2.3 现象 含义 颜色 开 正在记录数据 慢速闪烁 快速闪烁 闪烁 关 记录了足够的快速静态数据。 或者，如果与此同时，红色卫星跟踪LED稳定发光，则说明接收机处于监视模式，它正在检查要安装的新固件。（一般出现在计算机控制下） 数据正在被记录，但内存容量不大。 接收机处于休眠模式，在定时应用文件所指定的开始时间之前五分钟苏醒。 数据没有被记录，或者袖珍闪存卡已满 橘 黄 色 卫星跟踪LED 卫星图标现象 慢速闪烁 快速闪烁 关 开
无线电LED
表2.5 无线电图标
现象 慢速闪烁 含义 收到了无线电数据包或事件标记（基准站的无线电LED总是无显示的） 下面的绿色无线电LED用来指示数据输入和输出的状
态。 颜色 绿色 下面的红色卫星跟踪LED用来指示卫星的跟踪状态。
表2.4 含义 跟踪四个或四个以上的卫星 跟踪三个或三个以下的卫星 没有跟踪卫星 接收机处于监视模式，并且正在检查要安装的新固件。 红色 颜色 电池1LED和电池2LED 两个电池图标内的两个电池LED，指示的是两个内置电池的状态，或者连接在端口1和端口2上的外接电源。
每个电池的LED都缺省地指示其对应端口外部电源的状态。如果没有检测到外部电源，则每个LED指示的是内置电池的状态。LED的颜色用来指示电源的当前状态：绿色表明当前正在使用电池，黄色表明电池处于备用状态。
表2.6
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颜色 绿 含义 电源在使用中 现象 开 快速闪烁 关 开 快速闪烁 闪烁 关 含义 良好 功率低 没有出现电源 良好 功率低 死 没有出现电源 黄 电源处于备用状态 四、电池和电源的管理及充电
5700接收机的电源即可以由它的两个内置电池提供，也可以由连到端口2或端口3的外部电源提供。内置电池提供的容量取决于测量类型和操作条件。典型情况是，在用内置无线电进行RTK测量期间，一个电池可以提供大约3.5小时的电力；在没有内置无线电的情况下进行测量时，一个电池可以提供大约5小时的电力。
外部电源总是优先于内置电池。当没有连接外部电源时，或者当外部电源出现故障时，内置电池才被使用。两个内置电池依次消耗，当其中一个电池耗电完毕后，接收机自动切换到另一个充满电的电池。
如果在没有外部电源情况下，两个内置电池的电量都消耗完毕，则已经记录的数据不会丢失。如果掉电，则当内置或外部电源恢复后，接收机将重启。例如，如果接收机正在记录数据，则数据文件不会损坏。电源恢复后，接收机将按照先前相同的设置恢复记录。
给5700接收机馈电的电源同时也可以给接收机的
内置电池充电。方法：把电源加到电源/串行数据电缆上，把电缆接到接收机的端口2上，然后连接电源到交流电源。如图：2.6
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图2.6
给两个内置电池充电大约需要8个小时。它们是分别充电，所以每个电池需要4个小时。时间过充则对接收机无任何影响。
五、电池保护和存放
注—电池不用时会放电（低温情况下放电迅速）。如果要长时间存放锂电池，在存放前要确认它充满了电，并且应该至少保证每隔三个月重新充电一次。 为了防止电池深度放电，设计时进行了如下考虑：当电池包放电到5.9伏时，5700系统将切换电池或停止吸收电源。
达到深度放电的电池不能再次充电，只能更换。以下给出了使电池性能最佳化并且延长电池寿命的建议：
① 使用之前给所有新电池完全充电。
② 不要让电池放电到5伏以下。外业工作时，当第二块电池电量耗尽时， ③ 应该结束测量工作；不要强行继续工作。
④ 如果不加电源，则不要在接收机或外部充电器中放置电池。 ⑤ 如果必须存放电池，在存放前要完全充电。然后至少每三个月充电一次。
六、5700GPS 天线
① 天线类型：Zephyer（用于流动站）和Zephyer Geodetic （用于基站） ② 基站量取天线高（如图）
量高方式：天线槽口底部，如右图。
③ 流动站量高：
——静态测量量高方式：突起的槽口底部。
——RTK测量量高方式：天线架底部，也即对中杆整杆高2 米。
七、内业数据下载
连接方式：
（1）串口连接：用数据下载/电源线 （2）USB口连接：用USB数据线
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下载数据
下载操作（具体见TGO 中文说明书）
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八、内置电池与PC 卡操作
注：电池A 对应接口2，电池B 对应接口3，根据面板电量指示灯可判断电量，这对换电池很重要。
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第三节 Trimble5800/R8GPS简介
一、5800/R8GPS接收机
5800接收机与R8接收机在外观与RTK放样操作上无明显差别，最明显差别在于R8内置了蓝牙，可以与操作手簿实现无线连接，它们的所有操作控制装置都位于前面板，串口和接头位于单元底部。
图3.1
二、5800/R8接收机按键功能
如图3.2图给出了5800/R8接收机的前面板视图，此面板上有三个LED和一个电源按钮。
图 3.2
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表3.1
5800\\R8接收机只有一个按钮—电源按钮。用执行其它功能。如表3.2
表3.2
动作 打开接收机 关闭接收机 删除星历文件 把接收机重设到工厂缺省状态 删除应用文件 电源按钮 按 按下2秒钟 按下15秒钟 按下15秒钟 按下30秒钟 可以打开或关闭接收机并
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三、5800/R8接收机底部接口功能
表3.3
图标 名称 Port1 Port2 电台天线馈 线接口 连接 设备、计算机、外部无线电、电源接入 设备、计算机、外部无线电 无线通讯天线 图 3.3
四、数据传输
第一步：
使用前，先安装微软公司的同步程序Microsoft ActiveSync软件，安装TGO1.63，安装最新Datatransfer ,都在TSC2的光盘中，只需安装和更新。 第二步：
通过USB线连接TSC2和电脑，出现提示，取消即可。成功后显示“已连接” 第三步：
打开TGO软件-----新建项目-----确定（无需做改变）-----选择导入-----测量设备
选择 Survey Controller (TSCe) on ActiveSync------然后选择所要传输的任务。
第四节 电台说明
PDL/HPB电台由前面板、后面板、顶面板、底面板及侧面板组成。
一、前面板
如图所示，前面板由2个按钮和4个指示灯和1个显示屏组成。
CHANNEL:频道选择按钮，屏幕显示当前使用频点。
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ON/OFF:电源开关按钮。（开:按一下，指示灯常亮；关:按住不放直到指示灯熄灭为止）
TX:电台数据发送指示灯（正常情况下，均匀闪烁，一秒一次） RX: 电台数据接收指示灯（在基准站上该指示灯一般处于熄灭状态，闪烁时表示附近有干扰源）
AMP PWR:电台大功率指示灯
二、后面板
如图所示，后面板由一个电台天线端口、一个数据/电源端口、一个功率调节开关和一组散热片组成。
LOW:2W发射功率（近距离作业）
HIGH:35W发射功率（远距离作业） ANTENNA:电台天线端口 DATA/PWR: 数据/电源端口
三、侧面板
电台挂钩（悬挂卡口）
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四、顶面板、底面板
此两个面板为电台散热部分，由两组散热片组成。目的是为了保证高温天气电台大功率作业时电台的稳定性。
五、HPB450电台使用注意事项
1、连线顺序，在启动基准站时，HPB450的接线顺序为：先连接电台天线电缆，再连接电台的电源线，最后将HPB450与57/58的数据线接通。 2、拆线顺序和连线正好相反，在结束测量时，HPB450的撤线顺序为：先将HPB450与57/58的数据线断开，再断开电台的电源线，最后断开电台天线电缆。 3、使用时，应将电台置于通风状况较好处的利于散热（最好悬挂，尤其在夏季）。并且不能用塑料，布等包裹，保证电台通风、散热。电台为完全防水设计，适用于恶劣的野外工作 环境。
4、发射天线尽可能的架高，有利于电台距离传输更远。
5、发射电台要在条件允许的情况下，放置在基准站接收机的北方，因为北方是GPS卫星的盲区，这样不会造成对卫星的遮挡。
6、在TSC中基准站电台如果选择PCC电台类型时，HPB450电台的Serial port波特率必需设为9600。
在TSC中基准站电台如果选择用户自定义电台类型时，HPB450电台的Serial port波特率必需设为38400。 否则不能正常工作
7、HPB450电台的CSMA Monitor选项的功能是‘载波检测’，类似于TM3电台的Channel sharing功能
8、多台电台频率的更改可使用HPB450电台软件中的Import/Export功能。
9、电台用于发射时，可利用功放开关选择是否启用功率放大器，启用时（将开关切换至High），信号发射功率为35W；不启用时（将开关切换至Low），信号发射功率为2W。
10、HPB450中继站可将接收和转发的频率设置为不同。
11、启用功放时，必须配置相应容量的电源（如车用蓄电池）或直流电源。不要
使用小容量电池支持功放工作。
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12、HPB450电台的外接电源电压需小于13.8V，并且电台的电源不能于其他设备共用（如GPS、汽车等）。
13、在外业以前，一定要把电瓶充满，如果电量不足，会影响电台的工作距离，
并且在测量过程中，由于电压不稳定，会造成基准站电台数据不稳，在流动站表现就是，电台时断时续，不能稳定工作。
14、HPB450电台的频率不能设置为432MHz、450MHz、468MHz，电台使用此三个
频点将不能发射。
15、HPB450电台的Serial port的波特率应大于或等于Radio link的波特率，
否则电台不能工作。
16、HPB450电台的无线电调制方式必须为GMSK
17、HPB450电台的协议（protocol）设置： 1）如果电台是用作4700/4800的基准站，则将协议设置为Trimmark方式，并将Radio link中的Link Rate设置为4800
2）如果电台是用作5700/5800系列的基准站，建议将协议设置为Trimtalk 450S方式，并将Radio link中的Link Rate设置为9600
18、HPB450电台的天线频段应与电台的频段严格匹配，否则将烧电台的功放
19、HPB450的频道发光二极管如果发生跳变现象，不表示其频率跳动，是错误代码，应该及时送修。
20、用软件设置HPB450电台时，如果忘记将HPB450的串口线连接到计算机，切记在软件10秒倒计时的过程中不能马上将串口线连接到计算机，否则将会烧坏HPB450电台的串口。
21、建议电台天线电缆的长度小于3米。
22、储藏时，应置于通风干燥处，以免受潮。
23、请勿拆卸鞭状发射天线的增举益线圈以防破坏其密封措施。
注意：经过Trimble维修部门测试，4700的TMII电台在发射时，如果忘记连接电台天线，TMII持续发射24小时，TMII电台功放都不会烧坏；对TM3电台来说，20分钟不会烧坏（电台会提示Connect Antenna to Radio）；而对于HPB450电台来说，2秒钟就会烧坏其功放。
所以在使用HPB450电台时，应时刻注意检查HPB450电台天线电缆及天线是否破损。注意启动/结束测量时的HPB450接/撤线顺序。
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第五节 5700/5800/R8 RTK作业硬件安装简介
一、5700接收机的安装
基准站(5700)
1、GPS接收天线-----GPS接收机
2、电台-----无线电发射天线（鞭状天线） 3、GPS接收机-----电台 4、电台电源线
(注:5800基准站与5700相似)
流动站(5700)
1、GPS接收天线-----GPS接收机
2、GPS接收机电台信号接收天线（鞭状天线）
电台-----GPS接收机-----测量控制器(测量手薄) 5700流动站背包式
5700基准站安装如右图：
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二、5800/R8接收机的安装
基准站的架设
1、基准站位置选择 选择视野开阔、无线电信号覆盖测区范围广的地方架设基准站，基准站可以架设在已知点上，也可以架设在未知点上。 2、基准站接收机、发射电台的连接 （1）基准站GPS接收机安置在对点器基座上对中整平，电台的三脚架架射在GPS接收机旁边电缆线可以连接上的地方。将电台天线与电台连接，电台与基准站接收机连接，最后将电台电源接口与电瓶连接，连接电瓶的时候一定要注意电缆线的正负极不要接反。
图1 架设脚架 图2 安装基座
图3 对中整平
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图4 架设电台天线
图5 利用电台侧面的悬挂卡口将电台固定在天线脚架上，并将卡口电台天线连接器正确连接
图6 将电台与基准站接收机连接，并将连接好的基准站接收机安装在基座上
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（2）打开基准站接收机电源，并用手簿启动基准站接收机，将电瓶连接至电台，打开电台电源、选择电台的信道。如果放样距离较长，将电台强度按纽拨至“High”否则拨至“Low”。
图7 打开基准站接收机电源，并启动基准站接收机
图8 基准站接收机启动完毕后，将电瓶连接至电台，并将电台电源打开
图9 基准站启动完毕
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流动站的架设
1. 把5800/R8接收机装配在对中杆上,5800内部电池供电。 2. 装配棒状无线电天线（软鞭线）到5800/R8接收机。
3. 安装TSC2&TSCE托架到对中杆上。 4. 打开5800/R8接收机。
5. 打开TSC2&TSCE控制器，启动Trimble Survey Controller软件。
6. 使用Bluetooth(蓝牙)无线通信连接5800/R8接收机:
a. 在主菜单选择配置/控制器/Bluetooth。 b. 点击配置，击活Bluetooth，然后点击确认
c. 选择扫描确定5800/R8接收机的位置 d. 当扫描完成后，软件提示输入标识码点击NO，在列表中选择5800/R8并且按下接受 注：并非每次开始测量都对蓝牙进行扫描，仅需第一次连机和连接失败的情况下（软件操作详见第三章）。
蓝牙连接可能会遭受干扰。如果工作在遭受干扰的环境中，Trimble建议记录数据时在控制器与接收机之间使用电缆
图10 RTK流动站作业
三、5700/5800/R8硬件安装常规注意事项
操作前安装接收机时，应注意以下事项： 插上Lemo电缆后，要确保接收机端口的红点与电缆接头对齐。千万不要
用力插电缆，以防损坏接头的插脚。 断开Lemo电缆后，用滑动轴环或系索拉住电缆，然后从端口直拔电缆接
头，不要扭动接头或拉拽电缆。
要安全地连接TNC电缆，把电缆接头与接收机插座对齐，再把电缆接头
小心地插到插座上，直到完全吻合为止。 5700放入内置电池，让电池正面向着袖珍闪存/USB的门。电池下侧有一
个中间凹槽，此凹槽用来作对齐线，以便把电池准确地插到接收机内。 5800内置电池放到电池舱内时，确保接触点的位置准确地与接收机的接
触点对齐。把电池和电池舱作为一个整体滑入到接收机内，直到电池舱安置到位并卡定为止。
收起电缆时，一定要把电缆盘成环状，避免电缆的扭折。 夏天工作时，尽量避免仪器直接暴晒在阳光下。
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第三章 TSC2测量控制器、RTK测量操作简介
第一节 TSC2测量控制器简介
一、前言
Trimble TSC2是Trimble公司新推出的控制手簿，采用Microsoft Widows Mobile软件的Pocket PC操作系统。该控制手簿配有USB和RS232串口通讯端口，集成蓝牙、充电器与一体。TSC2具有128MB SDRAM和512MB内置非易失性存储器，两个CF卡和一个SD卡可扩展插槽，处理器采用520MHz Intel PXA 270 Xscale CPU。
二、电源管理
TSC2手薄含内置可充电锂电池一块，容量为6600mAh，充电时连接AC适配器到交流电源。正常操作条件下电池充足电可用30小时，充电时间<3小时，2小时内充电到80%，完全充电需要4.5个小时。 注意：充电温度为10℃以上。
三、部件维护
Trimble产品的设计考虑了承受野外出现的典型恶劣情况，但是设备本身却是高精度的电子仪器，使用时需要注意保护。
Trimble建议在每天的使用中按以下方法维护你的设备，以防物理损坏或数据丢失。
工作温度： -30℃～+60℃ 储藏温度： -40℃～+70℃ 湿度：100%防冷凝
跌落：可经受26次跌落，从1.22m跌落到坚硬表面
注：请勿把设备长时间的放置在阳光直射的环境下；确保显示屏不被撞击、挤压和磨损；设备可抵挡大风雨和沙尘；TSC2手簿可承受浸入水下一米，迟续一个小时之久。
四、触摸屏维护
用略沾干净水或玻璃清洁剂的柔软湿布擦拭控制器，不要把清洁剂直接用在屏幕上，把清洁剂倒在软布上然后轻轻擦拭屏幕。TSCe&ACU手薄长时间使用后可更换屏幕保护膜
注： 不要使用研磨清洁剂。
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五、常用键说明
①Power电源键：除了具有电源开关功能之外，还有其它重要功能。
背景灯开关：按下Fn键后再按Power电源键。 Power电源键菜单：按住电源键大约3秒屏幕出现一个记时界面，如果这时继续按住电源键直到记时为零，手簿进行软启动。如果这时松开电源键，出现如右图所示对话框，按OK退出该界面，进入系统主界面。
②Fn键：第二功能键。和其它键组合使用实现按键上方的黄颜色功能。 ③其它常用键：如下图
六、TSC2测量控制器的软/硬重置
软重置=按住电源键5秒钟----不会清除RAM
硬重置=按住电源键+CTRL键8—10秒----清除RAM (建议使用软重置)
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第二节 RTK一般操作流程
建立新任务
----输入任务名称 ----选择坐标系统 输入已知点坐标 架设仪器 启动基准站 启动移动站 测量点/放样
一、Trimble R8 RTK测量，新建任务或者打开已存在任务
新建任务：
在主菜单中选择“文件”进入子菜单，显示如下： 以建新任务为例，点击新建任务，显示
a、输入任务名称：例如：TEXT b、选择 键入参数 选项，进入下一个菜单
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c、选择 投影 选项，进入下一菜单 d、输入相应参数
e、点击
进入下一页，输入相应参数， f、在b下面选择 键入参数 输入相关参数
然后点击右下角 接受 菜单自动返回b
g、点击
进入下一页，输入相应参数
打开任务：在主菜单中选择“文件”进入子菜单，选择打开任务即可打开之前存在的工程任务。
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二、配置基准站及流动站
2.1首次配置设备（若非首次配置可跳过此步骤）
此方法为使得手簿搜索添加蓝牙设备（如电台或者手机蓝牙设备）。 打开主界面，选择配置→蓝牙，进入蓝牙配置列表，点击配置→
进入手簿蓝牙配置→根据需要勾选选项，切换标签至devices
点击New Partnership搜索蓝牙设备。
搜索到蓝牙设备后选中蓝牙设备并点击下一步：
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不用输入密码，直接下一步即可，完成点击finish。
成功添加设备后列表会显示有改设备，点击OK完成设备添加。
随后可在控制器→蓝牙中选择设备。
2.2配置基准站 连接基准站：主界面→配置→控制器→蓝牙→选择基准站电台（查看S/N序列号）→接受。
等待连接基准站后下图红框内会出现电台信息。
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2.2.1配置基准站选项
主界面→配置→测量形式。
→RTK→基准站选项
→1/3配置如下（默认即可）→测量天线高度（护圈中心）
完成点击接受→存储。
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2.2.2、配置基准站电台
→RTK→基准站电台
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→连接→接受→存储。
2.2.3启动基准站 主界面→测量→RTK
→启动基准站接收机→点名（两种形式以控制点或者非控制点），非控制点选择键入→此处。
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控制点选择列表→控制点名。
（非控制点）输入任意点名选择此处点后→开始→启动基准站。
2.3 配置流动站
主界面→控制器→蓝牙→选择流动站电台→接受。
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2.3.1 配置流动站选项
主界面→配置→测量形式→RTK→流动站选项
具体配置如下：
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配置完成后点击接受→存储。
2.3.2、配置流动站电台
主界面→配置→测量形式→RTK→流动站电台→连接→
频率选择与基准站一样→接受→存储。
完成流动站电台的连接。
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三、开始RTK测量
主界面→测量→开始测量。
启动流动站
Trimble Survey Controller测量软件
测量----RTK----开始测量----等待“开始测量” 如出现电台可用性（100%）----接受 查看电台信号和RTK状态 是否是固定解
屏幕下方出现固定解,流动站就可以正常工作了.
注：如果出现浮动解和固定解，说明流动站与基准站已经工作正常
在启动流动站之前，一定要将流动站电台频率和无线电模式与基准站电台设置一致。
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