GNSS連續(xù)運(yùn)行單參考站CORS解決方案

一，前言

隨著國家信息化程度的提高及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字城市、數(shù)字省區(qū)和數(shù)字地球的工程化和現(xiàn)實(shí)化，需要采集多種實(shí)時(shí)地理空間數(shù)據(jù)，因此，中國發(fā)展CORS系統(tǒng)的緊迫性和必要性越來越突出。幾年來，國內(nèi)不同行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)建立了一些專業(yè)性的衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，目前，為滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)信息化的需要，一大批城市、省區(qū)和行業(yè)正在籌劃建立類似的連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一個(gè)新的建網(wǎng)高潮正在到來。

當(dāng)前國內(nèi)不同行業(yè)建設(shè)的網(wǎng)站系統(tǒng)基本上還是獨(dú)立運(yùn)行的，很多單位的數(shù)據(jù)只在本單位甚至是本部門內(nèi)共享和利用。目前國內(nèi)市場上的連續(xù)運(yùn)行參考站的建站方案動則百萬甚至千萬的資金投入相對于這些小規(guī)模的應(yīng)用對連續(xù)運(yùn)行參考站的需求而言就顯得投入與產(chǎn)出過于失衡，導(dǎo)致許多行業(yè)與單位只能對連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)望而卻步。

針對這種情況，我們提出了“可擴(kuò)展GNSS連續(xù)運(yùn)行但參考站CORS解決方案”。

本方案立足于當(dāng)前的具體實(shí)際應(yīng)用，但參考站在滿足現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的前提下可拓展為未來的多基站應(yīng)用。

二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1，系統(tǒng)概述

本方案設(shè)計(jì)是根據(jù)區(qū)域性RTK生產(chǎn)要求結(jié)合獨(dú)立運(yùn)行參考站的特點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的，方案設(shè)計(jì)遵循如下原則。

先進(jìn)性——在保證系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的前提下，采用當(dāng)前世界上先進(jìn)的GNSS技術(shù)、通訊技術(shù)、軟件技術(shù)、開發(fā)技術(shù)，以保證系統(tǒng)的性能在較長的時(shí)間內(nèi)不落伍，并隨著技術(shù)的不斷發(fā)展得到相應(yīng)的更新。

可靠性——系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是為了更有效的提高RTK在區(qū)域內(nèi)作業(yè)的效率，更合理的應(yīng)用和利用RTK。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以可靠性為前提，否則，不但不能起到應(yīng)該的作用，有可能還帶來反面的影響。

可拓展性——系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上考慮到產(chǎn)品的可擴(kuò)展性，獨(dú)立的運(yùn)行參考站只需要通過軟件升級既能夠接入基站的連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進(jìn)行整體升級，因此系統(tǒng)在升級時(shí)對終端用戶來說是透明的。

高性價(jià)比——為了極大的降低客戶的運(yùn)行成本，在同樣的價(jià)格下，盡量讓客戶享受最好的服務(wù)和高性能的系統(tǒng)。

易用性——在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，盡量使用用戶操作界面友好、簡單、易用，充分體現(xiàn)人性化。

2，方案目標(biāo)和內(nèi)容

連續(xù)運(yùn)行但參考站系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的連續(xù)運(yùn)行的GNSS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求地用戶自動提供經(jīng)過檢驗(yàn)地不同類型地GNSS觀測值，各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其它有關(guān)GNSS服務(wù)項(xiàng)目地系統(tǒng)。

連續(xù)運(yùn)行單參考站系統(tǒng)方案目標(biāo)為：建立和維護(hù)測量區(qū)域內(nèi)的GNSS基準(zhǔn)站支持，為該系統(tǒng)提供一套完整的GNSS工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其具體項(xiàng)目為：

建立一個(gè)永久連續(xù)觀測的GNSS基準(zhǔn)站觀測墩；

建立若干個(gè)可提供基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；

建立基準(zhǔn)站與系統(tǒng)管理中心的內(nèi)部局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸；

為用戶提供靜態(tài)、RTK測量的數(shù)據(jù)信息。

3，系統(tǒng)性能指標(biāo)

本系統(tǒng)工程完畢后，要求達(dá)到下表內(nèi)列舉得各項(xiàng)性能指標(biāo)

4，系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)

1）系統(tǒng)原理

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)是建立在GNSS硬件技術(shù)平臺之上，將尖端科技領(lǐng)域的衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息技術(shù)、通信技術(shù)和先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，為用戶提供了全新的、透明、可視、實(shí)時(shí)的測量服務(wù)。根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，本系統(tǒng)的GNSS硬件由如下幾個(gè)單元組成：GNSS基站接收機(jī)、電源系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)。

2）系統(tǒng)作業(yè)流程與數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)運(yùn)行的流程如下：

基準(zhǔn)站連續(xù)不間斷的觀測GNSS微信信號獲取該地區(qū)和該時(shí)段的“局域精密星歷”及其他改正參數(shù)，按照用戶要求把靜態(tài)數(shù)據(jù)打包存儲并把基準(zhǔn)站的衛(wèi)星信號送往服務(wù)器上CDC.NET軟件的指定位置。

用戶單元接受定位衛(wèi)星傳來的信號，并解算出地理位置坐標(biāo)。

用戶單元的數(shù)據(jù)通訊模塊通過局域網(wǎng)從服務(wù)器的指定位置獲取基準(zhǔn)站提供的差分信息后輸入用戶單元GNSS接收機(jī)進(jìn)行差分解算。

用戶單元在野外完成靜態(tài)測量后，可以從基準(zhǔn)站軟件下載同步的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線聯(lián)合解算；

三，基準(zhǔn)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、功能設(shè)計(jì)

綜合系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)與要求，并結(jié)合有關(guān)項(xiàng)目的基準(zhǔn)站資料，對本系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行定位服務(wù)基準(zhǔn)站提出一下功能分析與設(shè)計(jì)：

1）建立一個(gè)半永久性的基準(zhǔn)站，設(shè)計(jì)為無人值守型，設(shè)備盡可能少，連接可靠，配置兩個(gè)基準(zhǔn)站的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

2）基準(zhǔn)站都為屋頂型基準(zhǔn)站，采用M300PRO主機(jī)的方式；

3）基準(zhǔn)站為分體機(jī)，主機(jī)天線置于屋頂，主機(jī)置于室內(nèi)，采集數(shù)據(jù)直接顯示在服務(wù)器上；

4）在斷電情況下，基準(zhǔn)站能夠靠自身的UPS支持十個(gè)小時(shí)以上；

5）配置的網(wǎng)絡(luò)RTK的基準(zhǔn)站為可移動式，根據(jù)作業(yè)的需求，天線和主機(jī)硬件可以隨時(shí)拆用。

2，功能模塊的選用

根據(jù)上述功能，半永久連續(xù)觀測基準(zhǔn)站各功能模塊的選擇和性能描述如下：

1）AT600扼流圈接收天線

AT600是一款高精度全頻段北斗、GNSS基準(zhǔn)站天線，采用3D扼流圈設(shè)計(jì)，支持BDS、GPS、GLONASS和GALILEO系統(tǒng)全信號頻段的接收，滿足目前高精度、多系統(tǒng)兼容測量終端設(shè)別應(yīng)用的需求。

2）連續(xù)運(yùn)行參考站主機(jī)M300PRO

M300 PRO接收機(jī)是一款專門適用于北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的高性能GNSS接收機(jī)，依靠國產(chǎn)自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，擁有自主核心技術(shù)，主機(jī)采用Linux為內(nèi)置操作系統(tǒng)，選用32位ARM處理器，主頻可達(dá)536MHz，內(nèi)置以太網(wǎng)接口采用10M100M自適應(yīng)網(wǎng)卡接口芯片，傳輸速率、質(zhì)量有保障，工業(yè)級設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，充分滿足系統(tǒng)長時(shí)間無人值守穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

產(chǎn)品特點(diǎn)主要如下：

M300 PRO基準(zhǔn)站接收機(jī)采用嵌入式系統(tǒng)平臺，選用32位ARM處理器，主頻高達(dá)536MHz.

內(nèi)置32G容量的數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)以文件方式存儲，可供本機(jī)復(fù)制下載或遠(yuǎn)程下載，并有循環(huán)存儲功能，用戶可以通過服務(wù)器遠(yuǎn)程設(shè)置是否啟用內(nèi)置存儲器存儲靜態(tài)數(shù)據(jù)。

以網(wǎng)接口采用10M100M自適應(yīng)網(wǎng)卡接口芯片，滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸需要，用戶可通過本地網(wǎng)絡(luò)、液晶面板按鈕、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)支持遠(yuǎn)程重啟、內(nèi)存格式化和固件升級等系統(tǒng)維護(hù)功能。

工業(yè)級設(shè)計(jì)，堅(jiān)固鋁合金外殼，防震性能高，防水、防塵達(dá)到IP67。

3）基準(zhǔn)站控制軟件CDC.NET軟件

CDC.NET是位滿足省市級以及全國性大區(qū)域CORS系統(tǒng)的解算和對外服務(wù)需要而研發(fā)的GNSS網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)，通過引入高級消息隊(duì)列協(xié)議總線技術(shù)，考慮了面向規(guī)?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)接入負(fù)荷下的各核心業(yè)務(wù)層的分布式處理框架，通過調(diào)整優(yōu)化GNSS數(shù)據(jù)邏輯處理流程，提升高負(fù)載條件下的計(jì)算機(jī)運(yùn)算效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；到y(tǒng)應(yīng)用。同時(shí)，軟件的分布式架構(gòu)可滿足客戶對于規(guī)?；瘧?yīng)用的擴(kuò)充需要，已經(jīng)相應(yīng)行業(yè)、領(lǐng)域定制化的服務(wù)需求。

4）UPS電源

此方案UPS供電主要使用M300PRO內(nèi)置電池，內(nèi)置17600mAh高容量電池，續(xù)航時(shí)間30h，主供電采用機(jī)房220V市電。