卫星定位怎么写作系统(CORS)现状与主流技术

【摘 要 】阐述了连续运行卫星定位怎么写作综合系统（CORS）的总体结构设计及其功能,从CORS系统的国内外应用现状、CORS系统在测绘工作、工程建设和数字城市建设中的必要性,以及目前应用较广的三种主流技术（虚拟基准站技术、区域改正数技术和主辅站技术）等方面进行了论述,展望了CORS系统的发展应用前景.

【关 键 词 】CORS；GNSS；测绘；数字城市

1.CORS系统简介

就目前的CORS系统的组织结构,我们目前主要分为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、数据分发系统、用户应用系统五个部分,各基准站与数据处理中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络.其中,基准站网由范围内均匀分布的基准站组成.它负责GPS卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输,同时提供系统完好性监测怎么写作.它是系统的数据来源,该子系统的稳定性和可靠性将直接影响到系统的性能.数据处理中心是系统的控制中心,用于接收各基准站数据,进行数据处理,形成多基准站查分定位用户数据,分发给用户,它是高精度实时动态定位得以实现的关键所在.数据传输系统：把参考站GPS观测数据通过光纤专线传输至系统监控分析中心,同时把系统差分信息传输至用户.数据分发系统通过移动网络、UHF电台、Inter等形式向用户播发定位导航数据.用户应用系统包括用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统以及自主式导航系统和监控定位系统等.按照应用的精度不同,用户怎么写作子系统可以分为厘米级用户系统,分米级用户系统,米级用户系统等；而按照用户实际的不同目的,可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级）,车辆导航与定位用户（米级）,高精度用户（事后处理）,气象用户等几类.

2.CORS系统在国内外的应用状况

2.1 国外CORS系统应用状况

国际大地测量发展的一个特点是建立全天候、全球覆盖、高精度、动态、实时定位的卫星导航系统.在地面则建立相应的永久性连续运行的GPS参考站.目前世界上较发达的国家都陆续建立了连续运行的CORS系统.

美国的CORS系统当前目标是：使全部美国领域内的用户能更方便地利用该系统来达到厘米级水平的定位和导航；促进用户利用CORS来发展GIS；监测地壳形变；支持遥感应用；求定大气中水汽分布；监测电离层中自由电子浓度和分布.美国的CORS的数据和信息包括接收的伪距和相位信息、站坐标、站移动速率矢量、GPS星历、站四周的气象数据等,用户可以通过信息网络,如Interne很容易下载而得到.

在整个亚洲,目前日本已建立近1200个GPS连续运行站网的综合怎么写作系统-GeoNet.它在以监测地壳运动地震预报为主要功能的基础上,目前结合大地测量、气象、交通管理等开展GPS实时定位、差分定位、GPS气象学、车辆监控等多方面的怎么写作.

2.2 国内CORS应用状况

随着国家信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展,数字城市、数字省区和数字地球的工程化和现实化,需要采集多种实时地理空间数据,因此,中国CORS系统的紧迫性和必要性越来越突出.以典型的深圳市概括性的分析.

深圳市CORS系统是我国建立的第一个实时化动态定位系统.系统由5个GPS基准站、一个系统控制中心、一个用户数据中心、若干用户应用单元、数据通信系统5个子系统组成,各子系统互联,形成一个分布于整个城市的局域网或城域网.网络实时动态定位采用的技术核心技术为VRS技术,系统的数据怎么写作分两种方式：通过访问怎么写作器以G数据通信方式向用户提供精密定位怎么写作；一种是通过网络向用户提供精密事后处理的数据怎么写作,并发布系统工作状况、新闻动态等关键信息.

3.建立CORS系统的必要性

3.1 CORS建立对测绘工作的意义

传统的高程测量,主要依靠逐点传递的水准测量,但这一作业方式劳动强度大、投资高、工期长,而且水准标志也容易遭到破坏.此外,由于长距离逐点传递高程,误差会随之积累.利用GPS定位技术、水准测量技术、现代地球重力场确定理论和方法,确定了省级厘米级似大地水准面模型,利用此模型结合GPS测量技术快速地获取地面点的海拔高,取代传统的三等及以下水准测量,改变传统的水准测量模式,实现高程测定模式的现代化转变.

3.2 CORS建立对工程建设的意义

CORS项目的完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟踪、消防、测绘、GIS应用等提供精度达厘米级的动态实时GPS定位怎么写作,将极大地加快城市基础地理信息建设的步伐.

3.3 CORS建立对城市建设的意义

CORS将是城市信息化的重要组成部分,并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架,从而从实时的空间位置信息面上实现真正的城市数字化.CORS建成能对各等级测量控制成果进行更新和维护,而且建立全新的综合怎么写作平台和测绘增值怎么写作系统,可以实现多坐标系数据成果的实时动态发布,为各项经济建设顺利的进行提供保障.几年来,国内不同行业已经陆续建立了一些专业性的卫星导航定位连续运行网络,目前,为满足国民经济建设信息化的需求,一大批城市、省区和行业正在筹划建立类似的连续运行网络,一个连续运行参考站网络系统的建设正在到来.

4.主流技术分析

4.1 虚拟基准站技术

首先,GPS流动站向数据控制中心发送其概略位置,即用户需要根据伪距观测值和广播星历进行单点定位,这个定位结果将作为流动站的概略坐标实时传输给数据控制中心.其次,数据控制中心接收此信息并结合网内其它各基准站数据进行误差计算,然后重新向流动站发送改正信息,这个改正信息只是移动站概略坐标上的改正信息,即得到一个虚拟的基准站,它与流动站实际位置间的距离为20～40m左右.由于虚拟基准站与流动站间的距离很短,故能进行传统的载波相位差分定位解算,最后得出流动站的改正信息.原理示意如图1所示. 4.2 区域改正技术

区域改正数技术要求所有基准站将每一个观测瞬间所采集的未经差分处理的观测值,实时传输给数据控制中心.数据控制中心估计所有非差状态参数,包括对流层延迟、电离层延迟、卫星星历误差、多路径效应、接收机钟差以及相对论效应误差,对可以有效建模的非差状态参数进行空间相关误差建模,估计流动站的非差空间相关误差,并将其估计成区域改正数,然后再发送给流动站.如图2所示,系统传输的改正数参数要求支持流动站的应用软件,并且流动站必须获知有关误差数学模型,才能利用区域改正数生成相应改正数.

4.3 主辅站技术

主辅站技术由瑞士徕卡测量公司提出.首先,在连续运行基准站网络中选择一个子网来给流动站提供改正数；然后,在子网中选择一个主站和若干个辅站,构成网络单元；最后,再将子网中所有基准站相位距离的整周模糊度归算到公共水平后,可分别计算出每个卫星接收机及其频率误差.为了降低基准站网络中数据的播发量,需要向流动站发送其中一个基准站（主基准站）的全部改正数及坐标信息.子网中所有其他台站（辅基准站）播发的是相对于主基准站的差分改正数及坐标差.主站与各辅站之间的差分信息量比较少.主辅站技术完全支持单向的数据通信,而不会影响流动站的定位性能.播发数据所需带宽可以进一步缩减,具体方法是通过分解改正数使其成为两部分,即弥散性误差和非弥散性误差.弥散性误差直接随信号频率的不同而变化,而非弥散性误差对所有的频率来说都是相同的.另外,部分非弥散性误差随时间变化缓慢,因此不必以弥散误差那样的高速率播发,进一步降低了提供网络改正数所需要的带宽,如图3所示.

4.4 三种技术比较

CORS系统的上述三种实现方法在测量精度上处于同一个数量级,区别在于虚拟基准站技术中流动站需要向数据中心发送流动站概略坐标信息,数据中心需要向流动站发送基准站坐标,需要双向数据通信链路,并且由数据中心计算误差模型,传输的数据量大.区域改正数技术中流动站不需要向数据中心发送流动站概略坐标信息,但数据中心需要向流动站发送基准站坐标,只需要单向数据通信链路,误差模型由用户端计算,且模型参数简单,传输的数量较小,如表1所示.

5.结论

综合以上分析,连续运行的卫星定位怎么写作系统（CORS系统）是当代城市信息化、数字化发展的热点之一,CORS系统将网络化概念引入到了实际应用中来,该系统的建立不仅为测绘工作带来深刻的变革,而且为工程建设、城市建设带来新的思维和模式.虽然CORS系统在整体技术上还存在着不同程度的不足,但相信在我们的努力下,全国的CORS系统都会朝着国家统筹规划、统一规范和标准、资源共享、效益高于投入的方向发展.