基于GNSS的CORS系統(tǒng)的應(yīng)用探討.doc

基于GNSS的CORS系統(tǒng)應(yīng)用探討 Written By Mars前言上世紀(jì)90年代隨著RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)的問世，GNSS測量型用戶機(jī)通過同時獲取衛(wèi)星信號與基準(zhǔn)站的差分信號，即可在1-2秒的時間里得到高精度位置信息（厘米級至亞米級）。大大推動了GNSS系統(tǒng)向高精度的應(yīng)用領(lǐng)域拓展，如工程測量與放樣、大地地殼運(yùn)動監(jiān)測、重點(diǎn)建筑物的形變監(jiān)測等。目前，差分技術(shù)已經(jīng)從第一代RTK技術(shù)、第二代單站CORS（Continuous Operational Reference System）系統(tǒng)、發(fā)展到第三代網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)。隨著GNSS衛(wèi)星信號編碼體系的進(jìn)一步完善以及差分技術(shù)的日趨成熟，目前CORS系統(tǒng)的實(shí)時相對定位精度已達(dá)到毫米級，其發(fā)展和應(yīng)用前景已引起越來越多業(yè)內(nèi)外人士的關(guān)注，本文通過介紹CORS系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)一步與讀者一起探討CORS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。中國CORS的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀1993年，國內(nèi)第一個GPS CORS在武漢建立；2003年，國內(nèi)第一個實(shí)用化的實(shí)施動態(tài)CORS于深圳建立；2007年，國內(nèi)第一個覆蓋全省的CORS系統(tǒng)于廣東建立；至2011年，全國將建立各種不同用途的GNSS CORS預(yù)計(jì)將達(dá)到1千多個；區(qū)域名CORS數(shù)目區(qū)域名CORS數(shù)目北京市15深圳市5天津市12東莞市5上海市14成都市21重慶市5武漢市6香港特別行政區(qū)12廣州市8江蘇省67福州市10廣東省38南寧市5安徽省10濟(jì)南市7四川省8青島市10陜西省11蘇州市7湖北省10合肥市5福建省7淄博市12昆明市7常州市4表1：2009年各省市已建成區(qū)域性GNSS CORS系統(tǒng)一覽表（本表資料來源：中國科學(xué)院院士 陳俊勇，構(gòu)建全球?qū)Ш叫l(wèi)星中國國家級連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)）注：表1的統(tǒng)計(jì)信息是不完整的，未包括山東、黑龍江、浙江等省市數(shù)據(jù)以及國家測繪局、國家地震局和國家海事局的CORS數(shù)量網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)及高精度終端制造技術(shù)等高新科技多方位相互應(yīng)用與結(jié)合的產(chǎn)物。整套系統(tǒng)由GNSS基準(zhǔn)參考站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和控制中心、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、用戶應(yīng)用終端這四個部分組成。按照應(yīng)用的精度不同，網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)可以將用戶分為毫米級用戶、厘米級用戶、分米級用戶和亞米級用戶等；而按照用戶的應(yīng)用領(lǐng)域不同，可以分為測繪與工程用戶（厘米、分米級），車輛導(dǎo)航與定位用戶（米級），高精度用戶（事后處理）、氣象用戶等幾類。圖1 網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)架構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)CORS工作流程日常運(yùn)行時，各GNSS基準(zhǔn)參考站實(shí)時接收導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的各頻段的載波信號，并解調(diào)負(fù)載在載波信號中的測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)電文，將測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)電文通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理和控制中心，數(shù)據(jù)處理和控制中心將實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)通過各種誤差解算模型與誤差消除算法，進(jìn)行迭代運(yùn)算，計(jì)算出本網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)各區(qū)域中的各種誤差糾正參數(shù)或數(shù)值，并將上述各種誤差糾正參數(shù)或數(shù)值存儲至數(shù)據(jù)庫中。圖2 CORS系統(tǒng)“日常運(yùn)行”流程圖實(shí)時精密定位：用戶終端開機(jī)后，首先通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)處理和控制中心進(jìn)行用戶注冊或登錄，用戶認(rèn)證通過后，用戶終端會將本機(jī)的動態(tài)定位數(shù)據(jù)（定位精度20米）通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理和控制中心，數(shù)據(jù)處理和控制中心通過用戶終端的動態(tài)定位數(shù)據(jù)判斷用戶終端屬于本網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)內(nèi)的某個確定區(qū)域，最后數(shù)據(jù)處理和控制中心將那個區(qū)域的各種誤差糾正參數(shù)或數(shù)值通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至用戶終端，由用戶終端解算最終的用戶終端定位數(shù)據(jù)（相對定位精度可達(dá)厘米級）。圖3 “實(shí)時精密定位”流程圖事后精密定位：用戶終端開機(jī)后，記錄一段時間內(nèi)用戶終端的接收的測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航電文，與實(shí)時精密定位不同，此時用戶終端并不將測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航電文傳給數(shù)據(jù)處理和控制中心，而是由用戶在空閑的時候再將測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航電文傳給數(shù)據(jù)處理和控制中心（注意：此時用戶應(yīng)用終端已經(jīng)不放置在測量點(diǎn)上） ，由其進(jìn)行定位數(shù)據(jù)解算，可得到精準(zhǔn)的事后用戶終端定位數(shù)據(jù)（相對定位精度可達(dá)毫米級）圖4 “事后精密”定位流程圖我國網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 由單一接收GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號發(fā)展為兼容接收GNSS四大系統(tǒng)（GPS/BD2/GLONASS /GALILEO），提供高質(zhì)量、高精度的定位服務(wù)未來十年內(nèi)，全球GNSS四大系統(tǒng)將陸續(xù)建成或升級，用戶面臨著近百顆導(dǎo)航衛(wèi)星同時并存、互相兼容的局面。從CORS系統(tǒng)提高自身精度的角度考慮，具備兼容處理多套衛(wèi)星導(dǎo)航測距碼和導(dǎo)航電文的能力，將大大提高定位的精度和服務(wù)的可靠性；此外，從用戶終端的角度出發(fā)，不同的用戶必定根據(jù)其應(yīng)用的特點(diǎn)，存在多系統(tǒng)GNSS信號的組合、選用和優(yōu)化的問題。因此CORS系統(tǒng)必須具備兼容處理GNSS四大系統(tǒng)的能力，才有可能抓住用戶，服務(wù)大眾。 由各自為政的區(qū)域CORS系統(tǒng)和行業(yè)CORS系統(tǒng)發(fā)展成為全國聯(lián)網(wǎng)面向各行各業(yè)的CORS系統(tǒng)目前我國在CORS系統(tǒng)的建設(shè)上，主要還是地區(qū)和行業(yè)為主，相應(yīng)的CORS系統(tǒng)的信息和成果，僅在本地區(qū)、本行業(yè)、本部門內(nèi)部交流，只發(fā)揮了專業(yè)CORS的作用。未來的CORS系統(tǒng)將優(yōu)化和整合目前的CORS資源，建立一個全面和均勻覆蓋我國陸域和海域國土的全國聯(lián)網(wǎng)的CORS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)共享和用戶共享。改變目前只為特定區(qū)域或者特定行業(yè)的用戶提供服務(wù)的不利局面，實(shí)現(xiàn)既面向行業(yè)用戶提供專業(yè)化服務(wù)，也面向大眾提供公眾化、個性化服務(wù)。結(jié)束語本文雖然指出了我國GNSS CORS系統(tǒng)發(fā)展的方向是兼容接收四大系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號和全國聯(lián)網(wǎng)面向大眾的CORS系統(tǒng)。但要實(shí)現(xiàn)這兩個目標(biāo)，