双频GPS参考站子系统建设的分析

熊瑛

(中山市铁城测绘工程有限公司中山广东528400)

双频GPS参考站子系统建设的分析

熊瑛

(中山市铁城测绘工程有限公司中山广东528400)

随着GPS技术的飞速进步和应用普及，在城市测量中的作用已越来越重要。当前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。CORS系统由基准站、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。本文着重介绍连续运行卫星定位服务系统（CORS）的基本理论情况，以及南方连续运行双频GPS单参考站系统的建设。

卫星定位服务系统（CORS）虚拟参考站(VRS)参考站GPRS无线通讯

随着现代科技的高速发展,在测绘领域也得到了推广普及，旧的传统测绘模式逐渐被高科技的新技术取代。近年来，随着GPS测量技术的发展，工程测量的作业方法更是发生了历史性的变革。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。

1　 CORS系统的基本理论

1.1CORS的概念

连续运行卫星定位服务系统（Continuous Operational Reference System）简称CORS系统。

连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。

CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。

基准站网：基准站网由范围内均匀分布的基准站组成，移动站用户在野外完成静态测量后，可以从基准站软件下载同步时间的静态数据进行基线联合解算。

由于传统的RTK技术需要有测区附的控制点的点位数据.针对当前项目需要架设基准站.以及考虑到初使化时间,改正模型等各方面的因素,CORS系统的建立对于大中城市的基础测绘来说是实用且经济的.

1.2CORS的分类

单基站系统，就是只有一个连续运行站。类似于一加一的RTK,只不过基准站由一个连续运行的基准站代替，基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态，存储和发送相关数据。

多基站系统：分布在一定区域内的多台连续观测站，每一个观测站都是一个单基站，同时每一个单基站还有一个中央控制计算机控制。

1.3CORS技术算法

CORS技术目前在技术算法上分成VRS、FTK、主辅站技术，其中的优略各个厂家说法不一。天宝和南方CORS方案是VRS，徕卡是主辅，拓扑康号称可以在三个技术中任意切换。

2　双频GPS单参考站系统的建设与分析

以下介绍佛山市三水某公司南方连续运行双频GPS单参考站系统的基本情况，陈述了系统的关键技术和建设过程，外业测试，与已有控制点的比较，对系统的正常运行作出了有效的评价

2.1系统介绍

佛山市三水某公司南方CORS连续运行GPS参考站系统由双频GPS单参考站子系统、数据通讯子系统、数据中心子系统、用户应用子系统等组成。GPS单参考站建设在公司5楼楼顶，网络RTK覆盖面积约为3000多平方公里，其中半径30公里范围内的效果更佳。

GPS单参考站子系统：由1个双频单参考站组成，主要功能是全天24小时不间断地接收GPS卫星信号、采集原始数据；

通讯网络子系统：由1条静态IP网络组成，实时传输单参考站GPS数据至数据控制中心和发送RTK改正数到流动站用户；

用户应用子系统：由不同的流动站组成，接收改正数，并解算出流动站的精确位置。

2.2建设过程

2.2.1CORS建设

在公司的五楼楼顶建设了1个GPS参考站，在芦苞做了一个辅助站,可以随时和假设GPS基准站以方便覆盖整个三水地区。作业覆盖面积约1800平方公里。

（1）站点勘点。在建设初，根据现场的地形选择了3个点(含芦苞)做待选点，组织了24小时每秒1个历元的静态观测，专业软件解算和评估了效果，选择楼顶1号点和芦苞两个点实施建设。

（2）站点建设。按照南方公司提供的方案和流程图，组织了精细的施工，建设了1.6米高的观测墩，并作了相应的专业防雷处理。

（3）采取静态采集控制点数据，通过静态解算求参数的办法。坐标参数的准确性与转换方法、控制点的数量、点位精度和分布有关。要精确求解坐标转换参数，就必须采用七参数等精确坐标转换方法，控制点的坐标精度高，参加求解参数的控制点尽可能多，而且应均匀地分布在测区。

2.2.2通讯网络的构建

根据连续运行GPS单参考站系统的特点和三水数据通讯的现状，本着经济实用的原则，采用了电信ADSL静态IP的通讯网络。

2.2.3软件系统的安装和调试

本系统使用了南方公司最新的BASE TRANS软件，实现了数据的采集、管理、存档。各种格式数据的建立、发送等工作,并且预留了与GDCORS连网的可能性。

已经制作的数据类型和端口为：

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2.2.4完善的系统测试

完善的系统测试是确定系统各项指标是否达到技术设计的要求，是保证系统能正常运行，满足实际应用的关键。

2.2.4.1数据中心

系统的稳定性、安全性、系统的平均无故障运行时间、完备性监测功能、容错性以及系统的智能化、自动化水平。

2.2.4.2单站RTK

确定RTK的覆盖范围，RTK覆盖范围内的RTK精度，及其均匀性；确定单站RTK能得到固定解的最长距离，检测其可靠性，以及随距离增加，精度衰减的状况。系统的可靠性和RTK作业效率。

2.2.4.3数据通讯及其它稳定性、安全性、UPS电源、GPRS、CDMA数据传输、避雷等

通过严格的系统测试，系统的厘米级实时动态定位有效服务范围：覆盖参考站区域30Km半径的范围，在三水条型地形下,覆盖共1800多平方公里，在25Km范围内，一般10—20秒左右初始化。

3　双频GPS单参考站系统建设的重点和难点

根据本人在双频GPS单参考站系统的建设过程中总结，仅供参考。

（1）GPS基准站的选址与建设：GPS基准站开始的选址要能尽量能覆盖本地区，所以应尽量选在本地区的中心开阔地带，并组织24小时每秒1个历元的静态观测，专业软件解算和评估了效果。

（2）通讯网络的选择：通讯网络是利用无线网络（一般是GPRS或者CDMA，也可以用GSM）与主控站进行链接，链接建立以后，向主站发送伪距观测值（遵循NMEA-0183标准，估算用户概略位置），主控站收到用户请求后，根据用户位置为基础，解算相关的误差改正值（这一步概述如此，实际上不同技术之间所采用的方法不一样，稍后讨论），遵循RTCM标准，通过无线网络发送给用户，这样，用户在NRTK区域内即可获得厘米级的定位精度。在没有网络信号的地方是不可能进行的。

（3）WGS84坐标到地方坐标的转换参数的求取：在只知道地方坐标而不知道WGS84坐标的前提下，采取静态采集各控制点数据，通过静态解算求参数的办法。坐标参数的准确性与转换方法、控制点的数量、点位精度和分布均匀有关。要精确求解坐标转换参数，就必须采用七参数等精确坐标转换方法，控制点的坐标精度高，参加求解参数的控制点尽可能地多，而且应均匀地分布在测区。

4　结束语

CORS系统提供一个高精度三维动态测量基准，建立一个无控制点的电子测量控制网，为城市规划及工程建设提供各种精度的实时RTK的实时的定位服务，CORS系统将网络化概念引入到了大地测量应用中，该系统的建立不仅为测绘行业带来深刻的变革，而且也将为现代网络社会中的空间信息服务带来新的思维和模式。

[1]《全球定位系统(GPS)原理与应用》袁安存大连海事大学出版社1999.11.

[2]GPS测量原理及应用(3S丛书)徐绍铨等武汉武汉测绘科技大学出版社1998.

[3]南方测绘的SOUTH-BASE接收机用户手册.

[4]李毓麟等在长距离GPS[]相对定位中的失周处理［A］.高精度静态GPS[]定位技术研究论文集［C］.北京：测绘出版社，1996.

P2[文献码]B

1000-405X（2015）-7-271-2