单频测量型GPS接收机诞生，用户可以使用多台接收机来进行静态测量。用户用几台接受机同时观测，可以利用误差的相关性，进行厘米级的静态测量，但是却不能在移动中得到较高的精度。单频测量型的精度很高，但是因为无法解决大气层的误差测量所以距离不能超20KM，虽然电离层和对流层模型可以改善部分测量结果，但是可信度也只有75%。

双频测量型GPS接受机诞生，双频接受机可以很好的解决电离层和对流层的改正，因此距离可以达到20KM。

静态测量可以很好的用于控制等部门，但是不能用在移动的载体上，所以发展出来了动态差分模式。

动态测量型GPS接收机

动态差分模式的实现，用户可以一台基准站，多台移动站的模式进行差分测量，精度可达1米，在这种模式下，用的是伪距来测量，精度不高，但是可以实现在移动的载体上测量，所以广泛用于海洋测量方面。

动态载波相位测量技术的实现，用户可以使用单频或者双频接收机进行RTK测量，可以达到厘米级精度，在这种模式下，使用的是载波相位测量技术，精度很高，但是基站的建设费用也很高，同时从基准站到移动站用的电台一般都是高频电台，距离远，但是容易受到障碍物的遮挡，影响了实际测量效果。

网络GPS（CORS）测量方案

随着通讯技术的发展，GSM和GPRS网络的建立，为我们的差分改正数据提供了新的传输方式，利用现有的GSM和GPRS网络来传输数据，用户可以省去基准站的发射电台和移动站的接收电台，同时在城市中测量在传输方面更稳定。但是，基站的费用依然很高，而且众多单位都会购买自己的基站，造成了资源的重复浪费，如果可以由一个组织统一购买基站，用户只需要购买移动站就可以进行高精度的测量，那该多好，事实上这就是最初的GPS的概念，但是后来的发展远远不止如此。

网络GPS技术和特点

随着网络化GPS的发展，网络的优势逐渐被人们所看到，他不仅仅局限在为RTK提供用网络来传播差分数据的侠义方式，而是用多台GPS在整个测控区域布网，形成网络布局的GPS站点，这些站点形成了对测区的不间断观测，然后，任何测量单位或者渴望享有这些GPS网络的信息，在上面我们提到用这个网络来建成RTK观测网，任何网络终端只需要购买GPS接受机设备，然后获得登陆这个网络的权限，就可以进行高精度RTK测量了，不用购买任何的基准站设备，而且可以在这个GPS观测站所覆盖的区域的任何地方都可以进行RTK测量。

不仅仅如此，随着网络RTK技术发展出现了VRS技术，VRS是VirtualReferenceStation，即虚拟基准站，这个技术可以在测控区域的任何位置虚拟出一个基准站，就像架设在移动站身旁一样。这样移动站的初始化固定时间大大减少。还有更绝的，网络化的GPS站点将所有资源集中起来，建立一个网站服务器，进行播发和下载，这样不仅可以进行移动的RTK测量，还可进行测量以及静态测量！静态测量，是的，只要用户拿着一台双频静态机，在网络范围内进行观测和采集，然后登陆网站将网络GPS的观测数据下载下来，就相当于一个静态网了。

1.下面我们以几个图来说说网络GPS基准站点的布设

站点被均匀的布设在控制区内，每两个站点之间距离控制在2倍双频RTK静态的距离以内，当然，布设站点的实际距离和该地区所处位置的大气层活动有密切关系，如果该地区大气层活动剧烈，则网络布设的要密些，如果该地区的大气层活动较少，则可以相应布稀疏些。

2.基于VRS技术的GPS网连接示意图

可以看出，整个分为5+1个部分，

1）GPS基站数据源

2）GPS基站传输

3）GPS网络数据处理中心

4）GPS客户服务网络

5）GPS移动站

附加的部分是GPS Server Web，下面详细讲解。

3.基于广播方式的网络GPS

可以看出，整个组成由四个部分

1）NtripSource

2）NtripServer

3）NtripCaster

4）NtripClient

问题似乎越来越复杂了，怎么有两种网络GPS，其实这两种GPS是统一的，都是包括了基准站数据源，基准站的传输通道，数据汇集处理中心和移动站接受端，只不过彼此在传输方式和建立上有区别，所以有些不同，下面分别就基于广播方式的网络GPS和基VRS技术的网络GPS作较详细的说明：

基于广播方式的网络GPS

Ntrip这里首先需要解释一下Ntrip的含义，其全称是NetworkTransportofRTCMviaInternetProtocol是一个通过Internet网传输全球导航卫星系统（GNSS）数据的协议，该协议是由TimbleTerrast公司与德国多特蒙德大学联合制定的。这个协议基于HTTP/1.1，GNSS除了RTCM外，还包括其他的格式。通过移动IP，Ntrip协议支持无线网络访问如GSM、GPRS、EDGE或者UMTS。

Ntrip由三个部分组成：NtripClient、NtripServer和NtripCaster，其中NtripCaster实际上是HTTP服务器，而NtripClient和NtripServer都是HTTP客户机。

下面我们分别就NtripSource，NtripClient，NtripServer，NtripCaster作说明：

1.NtripSource就是一个基准站站点

提供连续的GNSS数据，那么一个数据源将要提供哪些信息呢？

a）站点的位置信息及坐标信息；

b）站点的节点号（mountpoint），这个节点号是由NtripCaster统一分配的；

c）导航系统比如是（GPS，GLONASS或者GPS+GLONASS）

d）以何种格式播发，比如RTCM2.0，RTCM2.3；

e）播发哪些类型的数据比如RTCM2.3中的1，3，19

f）播发的频率是多少，比如1号1次/秒，3号1次/30秒

这些信息都将作为基准站点的资料被保存在数据源表里（Source-Table）。

数据源就以上述信息中的格式以及频率提供数据。

2.NtripServer就是将基准站的数据发送给数据处理中心的服务器

它的工作顺序如下：

a）要在此之前先要向数据处理中心NtripCaster申请密码和节点。

b）发送由NtripCaster分配的节点号和密码，告诉NtripCaster是我这个节点发来了数据。

c）NtripServer可以向数据处理中心NtripCaster发送数据。

d）每个NtripServer提供一个基站的信息给NtripCaster。

NtripServer与NtripCaster的通讯扩展了HTTP协议，增加部分诸如“SOURCE“的信息。

3.NtripCaster是一个数据处理中心，同时它也是一个HTTP服务器

它监听一个端口接收NtripServer或者是NtripClient的数据请求。所以他需要在所有的NtripSource和NtripClient之前运行。

在NtripCaster上维护着一个SourceTable就是基准站点的表格，就是曾经向数据中心申请了节点号和密码的NtripSource的信息表格。数据中心负责这个表格的更新。这个表格包括下面三个内容：

a）第一个内容是关于基准站信息的，就是STR。上面的基准站信息已经作了说明。

b）第二个内容是关于数据处理中心信息的，就是CAS，它包括：

NtripCaster的IP地址或者名称如：141.74.243.11

端口号如80，是否需要NMEA各式的数据（在VRS技术中描述）等等。

c）第三个内容是关于网络信息的，就是NET。

包括网络服务商的名字，比如

数据流的访问保护级别

关于网站信息的网络地址

关于数据信息的网络地址

关于注册的电子邮件或者网站的地址

数据处理中心负责给基准站分发节点号，上传数据所需的密码，移动站访问数据所需的密码，安排顺序，统计信息等。因此这个HTTP的服务器的设计是基于现存的一个名为“Icecast”的软件来开发的。这个软件其实我们大家很熟悉，就是在网上听音乐的，其实际作用就是将几百个数据源的数据分发给数以千计的客户机。当然，数据处理中心重新设计了该软件用来支持GNSS数据，而且速度也不用以前要求那么高，NtripCaster并没有对数据进行任何编辑或者改动，在Icecast中，有个”*.conf”，用于配置数据中心的设置，例最大的数据源，最大的客户连接、验证密码等参数。Ntrip协议继续使用了这个文件，上面我们也说过了，数据处理中心还负责维护数据源表。

数据处理中心有两种版本：标准版和专业版，区别如下：

1）在于处理数据源和分发客户的数量级不同。标准版支持较少的数据源和客户连接。

2）专业版的管理者还可以进行远程访问，管理者可以通过输入用户名和密码进行远程登录，也可以网页浏览器进入Web网站来登陆。管理者有权限组织数据源的数据，允许或者禁止客户机的访问，还可以剔除数据源，客户机的链接，以及查看所有客户机（包括NtripSource和NtripClient）的统计情况。

3）专业版可以动态的修改数据源表

4）专业版可以和其他的数据处理中心连接

为了保证数据处理中心的长时间工作正常和准确，网络数据监视器（NtripMonitor）被开发出来，一个数据中心至少有三个网络监视器来监视，监视器用来做以下工作。

1）每分钟下载一次数据处理中心维护的数据源表

2）如果下载失败，则尝试连接数据处理中心。

3）如果没有连通数据处理中心，则尝试连接其他地方的服务器。

监视器同时会记录下来这些操作日志。监视器可以同时监视几个数据处理中心。

作为网络监视器的辅助，有些数据处理中心也可以用本地监视器来监视。本地监视器不是数据处理的一部分，而是一个单独的软件，它也负责检查数据，在这个基础上生成

1）NABU，即通知数据提供方（NtripSource），当数据处理中心15分钟以上还没有收到数据源的数据，监视器就会用E_mail的形式通知数据提供方，同时，这个信息也会被保存下来供用户从网上下载。

2）每日和每月的数据传输损耗图，数据传输损耗图是以本地监视器和远程网络监视器每分钟的检查情况为依据，而不是以数据处理中心的数据发送为依据。

3）以及存在的数据源/网络/数据处理中心分布图，分布图都是以数据源表为依据的，如上所述，在数据源表里有基准站的位置信息，数据流格式信息，网络信息以及数据处理中心信息。可以从这个表中解码出分布图来。

同时它也负责分析数据中心的日志，用来统计每日和每月的数据传输损耗以及访问数据中心的用户的信息，而且可以生成用户的使用费用账单，该帐单以CSV格式保存为Excel表。

4.NtripClient是数据接收客户机，就是我们通常的移动站

它与NtripCaster直接联系，在此之前需要向NtripCaster的IP地址和端口发送信息请求。典型的代表就是GNSSInternetRadio为代表，这个软件可以运行在PC机上(Window98/me/2000/xp),也有运行在PocketPC上的WinCE版本，在这个软件包里有数据源表文件，该数据源表就是数据处理中心维护的数据源列表，在连接到数据中心后，GNSSInternetRadio会首先更新数据源表，然后用户可以选择相应的数据源表中的数据源，软件会读取数据源表里记载的数据源的IP地址以及端口号，还有开放给公共的用户名以及密码，这样就可以接受到数据中心的数据了。因为是用户测试和试验目的的软件，所以数据并不能保证正确性。

值得注意的是在数据源表里有一个条目是“NMEA-GGA”,就是该数据中心是否需要客户机用户发送NMEA-GGA的信息，一般网络上的GPS都不需要用户发送这个信息，那么谁要求发送GGA信息，又有什么用呢？下面讲到的VRS会给出一个满意的答案。

基于VRS技术的GPS网络

如果大家注意到上一节的内容，大家可能会发现，在客户机这一端，必须有一个可以连接到网络的，而且传输的是以Ntrip格式化后的数据，这样就要求有硬件或者软件如（GNS SInternet Radio）可以将接受的数据转换为RTCM格式，原来的设备才可以用，而基于VRS技术的GPS网却不需要这样，它可以直接使用原有的RTCM或者CMR等标准格式数据。

1.GPS基站数据源

在实现VRS技术之前，首先得要有多个（至少3个）已经建立好的GPS基准站，这些基准站不间断的将数据发送到数据处理中心。

2.GPS基站传输

基站传输的数据通路可以是多种方式，如上图所示。可以选择以下的方式：

1）调制解调器

在基准站和数据中心都有一个调制解调器，数据中心的调制解调可以通过串口连接上数据处理中心软件，如果有多个链路，怎可以用路由器来通过局域网传给数据处理中心，而这却都通过IP地址协议来完成。

2）帧中继技术

3）DSL或者其他的传输技术，该技术必须用TCP/IP协议，需要在基准站有个电脑或者ComServer

3.GPS网络数据处理中心

数据中心通过接受多个基准站的信息后，可以生成整个测区的改正数据，这样一旦知道测区中移动站的坐标后，就可以虚拟出一个在移动站附近的基准站，将其改正数据以标准格式发送给移动站。那么要知道移动站的位置，就需要移动站自己先向基准站发送一个坐标信息，而通用的坐标信息格式就是NMEA-GGA。事实上，移动站在收到基准站的格式后就可以进行DGPS定位了，移动站再次发送一个NMEA-GGA格式的数据给基准站，注意，第一个发送的是单点定位的坐标误差达到15m,而这次发送的坐标精度可以达到1m,这样下面就可以进行DGPS定位，利用这个技术可以做更高的RTK解。

下面我们说一说数据处理中心的主要工作任务：

a)接收基准站发来的原始数据，并作质量检查。

b)转换为Rinex数据并保存。

c)天线相位中心改正。

d)模拟和预估系统误差

e)为移动站生成虚拟基准站。

f)生成基于虚拟基准站的RTCM的改正信息。

g)将RTGM格式的改正信息发送给移动站。

h)生成SAPOSFKP广播数据。

那么怎样产生虚拟基准站以及其改正信息呢？Trimble的GPSNet利用在移动站周围的几个基准站信息，运用有利的线性近似值逼近和矩形排列逼近，可以内插和外插站点。

GPSNet提供三个主要的模型：

1）基本模型，

主要是收集基准站数据，计算和改正周跳，并且保存原始数据为Rinex数据。它也提供模型产生RTCM格式的数据给移动站

2）DGPSNet

DGPSNet是在基本模型的基础上，减少大气层、轨道以及多路径的误差，它提供L1C/A码的伪距改正信息，以RTCM1,2,3,9格式发送给DGPS用户。可以达到亚米级的精度。

3）RTKNet

利用VRS技术可以提供除了DGPS的RTCM格式外，还增加了RTCM 18,19,20,21以及22，23，24和CMR/CMR+的数据格式。

4.GPS客户服务网络

移动站与数据中心通信可以使用GSM或者GPRS，并不是所有的用户都可以获得数据中心发出的数据的，所以在数据中心有个访问服务器设备（AcessServer），该设备提供一个统一的电话号码给所有的移动站，注册用户连接访问服务器设备，服务器设备就会给给注册的用户产生一个和数据中心连接的IP地址。

5.GPS移动站

移动站的典型工作模式如下：

1).以实时定位模式运行移动站，拨打数据处理中心提供的统一电话号码接入数据处理中1.GPS基站数据源在实现VRS技术之前，首先得要有多个（至少3个）已经建立好的GPS基准站，这些基准站不间断的将数据发送到数据处理中心

2).当接入成功后，以NMEA-GGA格式发送移动站采集的大致单点定位数据。

3).移动站就会连续的接收到数据处理中心发来的RTCM格式或者CMR2格式改正信息。

基于VRS技术的网络GPS还有一个好处就是可以更快的初始化固定。：

下面的图表主要是介绍移动RTK在四种不同的情况下初始化所需要的时间，这里解释一下Single-base的含义，Single-base就是用一个基准站的数据，而NetWork就是用多个基准站的数据。可以明显看出，利用了VRS技术，使用多个基准站的初始化时间要少于只用一个基准站的初始化时间,而且距离的增加对Network的影响要小于对Single-base的影响。

附加部分：GPSServerWeb

上面介绍了典型的VRS技术实现，在国内，已经有多个城市建立了上述的连续运行的卫星定位系统，但是大都没有建立相应的网络GPSServerWeb服务，GPSServerWeb服务就是以广播方式的网络GPS的实现，它可以实时播发各个基准站的数据，用户使用类似于GNSSInternetRadio这样的软件就可以选择性的接收基准站的差分数据，前一个章节介绍的就是这个附加部分，Trimble也已经开发了整套的数据源，数据处理中心，以及接受部分（运行在其移动控制器上RTKRadio软件），而且是完全基于Ntrip协议的。

相比于使用GSM网络通过拨打电话接入数据处理中心而言，通过Internet访问数据处理中心的GPSServerWeb,有两个优点：

1）数据速度快，GPRS是数字传播方式，速度是GSM传输的速度的两倍。

2）随着速度的增加，其数据延迟也降低了。

3）费用低，GPRS数据传输费用远比打电话接入的费用低。

还有一点不得不提到，就是GPSServerWeb不仅可以提供实时的差分数据播发，而且还提供了基准站点的静态观测数据，授权用户可以用FTP的形式登陆网站进行下载，这样用户的用于作静态测量，而且精度很高（因为基准站用的GPS都是双频的GPS）。

总结：

可以看到VRS技术和基于一般广播网技术的最大不同在于移动站与数据处理中心的通信上，虽然Ntrip协议可以允许客户机选择”NMEA-GGA”来达到数据处理中心与移动站的双向通讯，但是一般广播网的移动客户端都是单向只收不发，而基于VRS技术的必须是双向通讯。并且，Ntrip协议是基于Http协议的，所以在数据传输上需要经过编码和解码的工作才能得到真正的数据。

同时Ntrip只是RTCM数据通过Internet网络传输的协议，它没有具体的规定数据处理中心对基站数据的处理方式以及发送给移动站数据的内容，而Trimble公司则是用VRS技术将这个空白填补了，当然其他的公司可能也有自己的方法。

附录：

1．《NetworkedTransportofRTCMviaInternetProtocolversion1.0》2003

2.《Ntrip,Version1.0ExampleImplementation》HaraldGebhard/GeorgWeber/DenisDettmering

2004/7/8

3.《VirtualReferenceStationSystems》TrimbleTerrasatGmbH2002/11

GPS与VRS

GPS的发展历程

导航型GPS接收机

静态测量型GPS接收机