第ｌ２卷第３期 ２０１３年９月 淮阴师范学院学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＵＡＩＹＩＮ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＣＯＬＬＥＧＥ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ） Ｖ０１．１２ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１３ 嵌入式网络ＲＴＫ／ＲＴＤ接收机的设计方法 邵云涟 （淮阴师范学院物理与电子电气工程学院，江苏淮安２２３３００） 摘要：介绍了在江苏实行精确农业的可行性，结合江苏省全球导航卫星连续运行参考站综 合服务系统（ＪＳＣＯＲＳ），提出了设计嵌入式网络ＲＴＫ／ＲｒＦＤ接收机的方法，并介绍了网络差分接 收机软件的编程的注意点． 关键词：精确农业；ＪＳＣＯＲＳ；网络ＲＴＫ／ＲＴＤ 中图分类号：ＴＮ９１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—６８７６（２０１３）０３．０２２２．０４ Ｏ 引言 我国传统的农业讲究的是精耕细作，因此在农业方面占用了大量的劳动力，同时也解决了很多人的 就业问题．但近年来随着城镇化的发展步伐加快，特别是东部沿海地区发展的更快，人口越来越向城镇 集中，就江苏而言许多地方出现了“万亩良顷”工程，在为精确农业的应用在这一地区的应用带来了有利 的条件．所谓的精确农业是由美国明尼苏达大学的土壤学者倡导的环境保护型农业的通称…，是一种将 ３Ｓ（ＧＰＳ、ＧＩＳ、Ｒｓ）等技术与农学、地理学、生态学、土壤学、植物生理学等基础学科有机结合起来，实现在 农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，并通过对农作物生长和环境因素的 分析研究，来确定经济、合理的投入，高效利用农业资源，从而获得经济、环境等方面最高回报的管理策 略和技术体系‘２］．这是最初的精确农业的概念．随着科技的发展，精确农业已经发展成为一个复杂的体 系．但ＧＰＳ定位技术在这个系统中的地位并没有被减弱而是被加强了． 精确农业需要高精度的定位，传统的ＧＰＳ单站定位方法无法满足要求，那就得采用差分ＧＰＳ定位， 其基本原理是在一个基准点（地理位置已知）设置一台ＧＰＳ接收机，接收卫星信号，根据解算位置与实 际位置之差，确定出ＧＰＳ的实时定位误差，并将这个误差传送到用户接收机．用户根据实时误差信息来 修正量测值，可以大大提高定位精度［３］．天宝和徕卡两个著名的ＧＰＳ设备供应商，它们能够提供各种各 样的ＧＰＳ设备，但其价格昂贵，一般用户无法承受．随着ＣＯＲＳ即连续运行卫星综合服务系统的出现， 商业化的基于ＣＯＲＳ系统的网络差分ＧＰＳ设备已经出现．同样它的价格也不便宜．因此，国内许多单位 和学者纷纷考虑自己设计基于ＣＯＲＳ系统的网络差分ＧＰＳ接收机，并取得了一些研究成果．但出于对研 究成果的保密的目的并未对具体实现过程加以详细的描述．而且他们设计所得的网络差分ＧＰＳ设备绝 大多数都是用于测绘、车辆定位等方面，对于农业应用方面很少涉及． 随着江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｔａ． ｔｉｏｎ，简称：ＪＳＣＯＲＳ），在江苏的建成，使得廉价的高精度定位成为可能．从ＪＳＣＯＲＳ系统指标＿４ 中可知网络 ＲＴＫ水平精度≤１ ｃｍ；垂直精度≤２ ｃｍ，网络ＲＴＤ水平精度≤１ ｍ；垂直精度≤２ １ＴＩ．因此网络ＲＴＫ／ＲＴＤ完 全满足精确农业定位的需求．因此想利用ＪＳＣＯＲＳ提供的ＲＴＣＭ信号开发出一种价格比较低廉的适用于 农业方面的网络差分ＧＰＳ接机系统． 收稿日期：２０１３．０５—２２ 作者简介：邵云涟（１９７８一），男，江苏涟水人，助教，硕士，研究方向为机电一体化 第３期 邵云涟：嵌入式网络ＲＴＫ／ＲＴＤ接收机的设计方法 ２２３ １嵌入式网络差分接收机的设计方法 根据现行的网络ＲＴＫ通讯协议ＮＴＲＩＰ，进行嵌入式网络差分接收机的设计．现行Ｎｔｒｉｐ版本为２．０． ＮＴＲＩＰ是基于ＨｑＴＰ／１．１的一种应用层ＲＴＣＭ差分数据传输协议，该协议的特点是非常方便用户访问数 据中心．基于ＮＴＲＩＰ协议的系统由３部分组成：ＮｔｒｉｐＳｅｒｖｅｒｓ（服务器）、ＮｔｒｉｐＣａｓｔｅｒ（播发端）和ＮｔｒｉｐＣｌｉｅｎｔｓ （客户端）．ＮｔｒｉｐＳｅｒｖｅｒ将原始观测数据传送到ＮｔｒｉｐＣａｓｔｅｒ；ＮｔｒｉｐＣａｓｔｅｒ负责接收和分发差分数据；ＮｔｒｉｐＣｌｉ． ｅｎｔｓ从ＮｔｒｉｐＣａｓｔｅｒ获取相关数据源的差分数据＿５］．其结构如图１所示． ＮＴＲＩＰ原始数据１ ＮＴＲＩＰ原始数据Ｌ 图１ ＮＴＲＩＰ协议的组成示意图 软件设计的主要思路是ＮＴＲＩＰ客户端向ＮＴＲＩＰ播发端发送ＧＰＳ单点定位数据，ＮＴＲＩＰ播发端接收 ＮＴＲＩＰ客户端发送过来ＧＰＳ单点定位数据后向Ｎ耵ｕＰ客户端发送相关数据源的差分数据即ＲＴＣＭ．ＮＴ— ＲＩＰ客户端再将接收到的差分数据发送到ＧＰＳ设备．由ＧＰＳ设备在内部作差分处理后，ＧＰＳ设备此时输 出的就是差分处理以后的定位信息．结合ＪＳＣＯＲＳ的发展和Ｎｔｒｉｐ通讯协议的特点设计如图２所示的网 络差分接收机系统．本系统接收机部分由嵌入式ＡＲＭ开发板、ＧＰＲＳ Ｍｏｄｅｍ、ＧＰＳ ＯＥＭ接收板组成． ＧＰＲＳ Ｍｏｄｅ和ＧＰＳ ＯＥＭ接收板通过串口接到ＡＲＭ开发板上，由ＡＲＭ开发板对它们进行管理． 图２系统结构示意图 由于ＧＰＳ ＯＥＭ接收板Ｉ／Ｏ接头为２０针２ ｎＴｒｎ的斜头，其中含有２个ＵＳＡＴ接口．但普通的ＰＣＢ实验 板的孔径都是２．５ ｍｌｎ，所以无法将ＧＰＳ ＯＥＭ接收板直接连接到实验板上，所以要制作一个根一头插头 孔距是２ ｎｌｌＴｌ另一头插头孔距是２．５ ａｒｉｎ毫米的连接线．然后就可以通过连接线将ＧＰＳ ＯＥＭ接收板和 ＰＣＢ实验板相连，接着其它电路的连接就都可以在实验板完成．如果直接在ＧＰＳ ＯＥＭ接收板进行焊接 可能会破坏它原来电路的性能；同时连接电路也可能不稳定．要将ＧＰＳ ＯＥＭ接收板和ＡＲＭ开发板进行 连接，还要设计一个将ＴＴＬ电平转成ＲＳ２３２电平的串口电路．其原理图如３所示． ２嵌入式网络ＲｒｒＩ＜／Ｒ］巾接收机的软件编程 在电脑上利用ＥＶＣ４．０开发出适应于ＡＲＭ开发板的网络差分数据接收端软件，同时在开发的过程 中需要考虑读人、输出ＲＴＣＭ数据时是否需要滚动．然后将开发好的程序移植到ＡＲＭ开发板上，在 ２２４ 淮阴师范学院学报（自然科学版） 第１２卷 Ｕ１ １３ —１２ 圣 ｌ１ １Ｏ Ｒ１ ＩＮ Ｒ２ＩＮ Ｔ１ ＩＮ Ｔ２ＩＮ １ ３ Ｃｌ＋ Ｃｌ一 ＲＴ２ １ＣＯ２Ｕ ＋Ｔ—－ Ｉ匡ｌ卜 ——÷—ＪＬ． 一－： ２０ ＵＴＣ２ １ＯＵＦ 。Ｃ１ １０ＵＦ 图３ ＲＳ ２３２接口转换电路 ＷｉｎＣＥ系统下通过ＧＰＲＳ Ｍｏｄｅｍ拨号连接到网络实现移动终端与ＪＳＣＯＲＳ的通讯．ＧＰＳ ＯＥＭ板通过串口 与ＡＲＭ开发板相连，并且使用它的默认波特率９６００ｂｐｓ，ＡＲＭ开发板通过串口将ＧＰＳ定位信息读入，然 后进行相关数据的处理． 由于ＮＴＲＩＰ客户端在ＮＲＴＩＰ协议框架是为砌］口Ｐ客户端，所以它是接入ＮＴＲＩＰ播发器主要采用 瑚 愉令的方式进行Ｉ５］．其中还用有无用户名和密码、用无ＮＭＥＡ请求语句之分．由于ＪＳＣＯＲＳ要求有 用户名、密码、有ＮＭＥＡ请求语句，现将其请求语句介绍如下： ＧＥＴ＜ｍｏｕｎｔｐｏｉｎｔ＞ＨＴＩ＇Ｐ／１．０＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ Ｕｓｅｒ—Ａｇｅｎｔ：ＮＴＲＩＰ＜ｐｒｏｄｕｃｔｌ ｃｏｍｍｅｎｔ＞＜ＣＲ＞（ＬＦ＞ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ：Ｂａｓｉｃ＜ｕｓｅＹ：ｐａｓｓｗｏｒｄ＞ ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ：Ｂａｓｉｃ后面所跟的字符是经过“Ｂａｓｅ６４”方式编码的用户名和密码．“Ｂａｓｅ６４”编码要求把 ３个８位字节的数据转化为４个６位的字节的数据，接着再在６位的前面补两个０，形成８位一个字节８ 位的形式．注意在进行“Ｂａｓｅ６４”翻译密码的时候要将用户名与密码中间的引号（：）一起参加译码．如果 发送的用户名和密码都正确，ＮＴＲＩＰ播发器向ＮＴＲＩＰ客户端发送： ＩＣＹ２００ ＯＫ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ 在这之后ＮＲＴＩＰ播发器发送到ＮＴＲ／Ｐ客户端的一些关于卫星导航的数据． 如果输入的是无效的“ｂａｓｅ６４”密码，ＮＲＴＩＰ播发器就会向ＮＴＲ／Ｐ客户端发送以“Ｓｅｒｖｅｒ”开头的 信息 ． 对于ＪＳＯＣＲＳ系统而言，流动站用户在请求差分改正数据时，往往需要提供其自的概略位置，ＮＴＲＩＰ 协议要求ＮＴＲＩＰ客户端必须以ＮＭＥＡ协议的ＧＧＡ的形式提供位置信息．现以ＪＳＣＯＲＳ网络中心分配给 数据源挂载点为：ｄｇｐｓｌ２为例来说明． ＧＥＴ／ｄｇｐｓｌ２ ＨＴＩＰ／１．１＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ Ａｃｃｅｐｔ：ｒｔｋ／ｒｔｃｍ，ｄｇｐｓ／ｒｔｃｍ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ Ｕｓｅｒ—Ａｇｅｎｔ：ＮＴＲＩＰ ｑｆｎｔｉｐ／１．０．０＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ ｆ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞ ￥ＧＰＧＧＡ，０２４６３０．００，３２０８．０４１９８，Ｎ，１１８４１．７８５４５，Ｅ，１，０４，３．７９，一２．３，Ｍ，４．９，Ｍ，，＊４Ｃ＜ＣＲ＞ ＜ＬＦ＞ ＮＴＲＩＰ播发器收到请求后，就会根据客户当前位置发送主辅站差分信息．先用空格代替挂载点向 ＮＴＲＩＰ播发器提出连接申请，成功以后就能得到在ＮＴＲＩＰ播发器的资源列表［７ ］． 第３期 邵云涟：嵌入式网络ＲＴＫ／ＲＴＤ接收机的设计方法 ２２５ ３ 总结 本文介绍了一种ＧＰＳ网络差分接收机的总体设计，并在此基础上成功地进行了样机的研制，限于 篇幅，没有对ＧＰＳ网络差分接收机的具体程序进行详细的描述．本文所设计的ＧＰＳ网络差分接收机具 有成本低，易于实现的特点，具有一定的实际应用价值． 参考文献： ｌ１ Ｊ Ｙ Ｃ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｒｔ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｆａｎｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ Ｒｅｖ Ｉｔｎ，１９９７，１３（２）：１４１—１６２． ［２］汪懋华．“精细农业”发展与工程技术创新［Ｊ］．农业工程学报，１９９９，１５（１）：１—８． ［３］王广运，郭秉义，李洪涛．差分ＧＰＳ定位技术与应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９９９． ［４］宋玉兵，丁玉平，沈飞．ＪＳＣＯＲＳ的建设与最新进展［Ｊ］．测绘通报，２００９，１０（２）：４—８． 【５ｊ ＲＴＣＭ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｏ ＲＴＥＭ ｖｉａ Ｉｎｔｅａｒｃｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（Ｎｔｒｉｐ）（Ｖｅｒｓｉｏｎ １．０）［ＥＢ／ＯＬ］．ＲＴＣＭ Ｐａｐｅｒ ２ＯＯＯ－２００４／ＳＣ１０４一ＳＴＤ，Ｒａｄｉｏ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ．［２０Ｏ９．９－１０］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｔｃｍ．ｏｒｇ／ｏｒｄｅｒｉｎ— ｆｏ．ｐｈｐ． ［６］史峰．基于虚拟参考站技术和ＰＤＡ平台的ＧＰＳ移动定位系统［Ｄ］．上海：同济大学，２０Ｏ７． ［７］关增社，裴庆，王庆．基于ＮＴＲＩＰ协议的ＶＲＳ移动终端设计［Ｊ］．仪器仪表学报．２００６，２７（６）：６５１—６５２． ［８］ Ｊａｍｅｓ Ｃ Ｍｉｌｌｎｅｒ，Ｈａｙｄｅｎ Ａｓｍｕｓｓｅｎ，Ｊａｃｑｕｅｈｎｅ Ｄｅｎｈａｍ，ｅｔ ａ１．Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ＲＴＫ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒａｃｔ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｌｏｌｅｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｆａｎｎｉｎｇ［Ｍ］．／／Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｒａｆｉｆｃ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｐｅｒｔｈ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏＷｅｓｔｅｎｒ Ａｕｓｔｒａｌｉａ，２ＯＯ７． Ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ／ＲＴＤ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ＳＨＡ０ Ｙｕｎ．１ｉａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｉｙｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕａｉａｎ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２３３００，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｒｓｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ Ｊｉａｎｇｓｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＪＳＣＯＲＳ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ／ＲＴＤ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ａ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｒｅｃｅｉｖｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｃｉｓｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ；ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ／ＲＴＤ ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ＪＳＣＯＲＳ ［责任编辑：蒋海龙］
