CORS原理及应用

CORS原理及应用朱寒沈阳市勘察测绘研究院辽宁沈阳110015摘要:连续运行卫星定位综合服务系统(CORS)是“空间数据基础设施”最为重要的组成部分它可以获取空间的位置、时间信息以及相关的动态变化。CORS实现了了多元化服务模式,广泛的应用于各行各业与空间定位有关的工作中。本文主要阐述了CORS的原理及其在各领域的应用,利用单站￠ORS系统对学校GPS控制点进行精度测试,总结CORS的优缺点,分析其发展趋势关键词:CORS;全球卫星定位系统(GPS);RTKAbstract This paper studies static GPS-related content know ledge, firstintroduced the study of the status quo at home and abroad but also the basic principlesof GPs static gps data processing and a detailed understanding of, and then worksthrough two known points on the number of different static gPs data proces singconducted a detailed comparison of the results and analyze the reas onsWith the GPs technology to the development of static, a different number of knownpoints in the project application will be more and more, GPs technology will becomemore perfect staticKey words: CORS: Glo bal Position System GPS) RTK中图分类号:P28.1文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)04-0020-020前言若干个永久性的连续运行卫星定位数据接收机(参考站),利用现代通信技术接人类活动中有80%的内容与空间位收各个参考站卫星数据并进行处理,为置相关,空间数据基础设施是信息社会用户提供各种高精度空间定位服务和多知识经济时代重要的设施。连续运行卫元化信息服务的系统。连续运行卫星定星定位综合服务系统( Continuous位综合服务系统的技术基础是全球卫星Operational Reference System,CORS)是定位系统(GPS)和通信技术、是卫空间数据基础设施重要的组成部分,也定位技术发展的产物,是卫星定位技术是现代GPS发展的必然趋势。应用的扩展和深化随着我国区域性城市CORS系统的1.2国外研究现状良好发展,跨区域的大型CORS系统也目前,国内外CORS的研究主要集在不断建设中逐步成型,一个CORS建中在基础设施建设、系统自动化管理设的热潮已经掀起!数据采集域分发、基于网络的GNSS定1研究综述位技术的开发等方面先后出现了大量的1.1CORS简介CORS工程项目。其中具有代表性的全连续运行卫星定位综合服务系统球和国家中国煤化工宗站网络CORS是通过在某个区域范围内,建立美国NGssYHCNMHG久性连续网等1。内容虚拟参考主辅区域改正1.3国内研究现状为了满足国民经济的需要,我国也结算精度站高高高较高加快了连续运行卫星定位综合服务系统结算稳定数高(般较高非常高(CORS)建设的步伐。2003年,深性市率先建成了CORS,全国各个地区也兼容性高开始陆续建设了一批城市甚至省级的最少基站CORS,如图1-3中国地壳参考站服务分布图。已经建成体系并投入使用的有香建设经费港、深圳、北京、上海、武汉、昆明及率柳州、成都、重庆等城市;已建成区域22.2网络RTD技术级的有北部湾(广西)经济区;省一级网络伪距相位差分(RTD- Real time正在建设或已经建成的系统有广东省和DGPs),即实时差分GPS,是CORS提江苏省【21。国内不同行业也陆续建立了供的除网络RTK外的另一项主要功能些专业性的卫星定位连续运行网络,网络RTD和网络RTK有较大区别,主要其中著名的有中国地震局牵头建设的中体现以下几个方面国地壳运动监测网络,交通部建设的沿1)定位精度为亚米级精度海差分站网系统,信息产业部门建立的2)流动站设备小,不需要双频GPS电离层监测网络及连续运行参考框架网接收机天线,采用手持GPS既可以工作,络,上海地区以监测气象参数为主的观但是网络RTK设备也有网络RTD功能测网络和深圳市城市连续运行参考站网3)定位速度快,基本不需要等待,可以进行连续动态测量2CORS相关技术由此可见,网络RTD与网络RTK2.1差分GPS技术作用和工作侧重点不同。一般情况下差分GPS定位技术是将GPS接收机RTD不用于精密测量工作。主要用于地安置在参考站上进行观测,根据已知参理信息调査、数据更新工作;用于地理考站的精密坐标计算出坐标、距离或相信息方位相关,但是精度要求不高的工位的改正数,并由参考站通过数据链实作,如环境调査、海岸线与海洋测量时将改正数发送给用户接收机,从而改地址勘察等等。采用RTD工作手簿最大正其定位结果,提高定位精度【31。根据优点是可以实现内外业一体化。服务范围不同,差分GPS根据构成系统3CORS的原理及相关知识的参考站个数不同,可分为单参考站差3.1CORS的定义分GPS、具有多参考站的局域差分GPS连续运行参考站系统CORS是在研和广域差分GPS。究区域范围内,建立由若干个连续运行2.2CORS的网络差分技术参考站、数据通信链路、数据中心和用网络RTK技术是CORS系统的典型户终端构成的局域网络,综合应用应用,为目前GNSS高精度动态定位技GNSS定位技术、计算机技术、数据通术的一个典型代表。网络RTK从最早的信和互联网( LAN/WAN)技术进行实时单站载波相位差分已发展到采用多站进差分改正信息解算,实时的向不同类型行差分解算。网络RTK技术的基本原理不同需求、不同层次的用户自动的提供是利用多个参考站构成一个参考站网经过检验的不同类型的GPS观测值(载然后借助广域差分GPS和具有多个参波相位、伪距),各种改正数、状态信息考站的局域差分GPS中的原理和方法以及其他有关GPS服务项目系统2),来消除或削弱各种系统误差的影响,从3.2CORS原理而获得高精度的定位结果,然后通过无CORS基本工作原理是利用GPS导线通信数据链路将差分改正数发送给用航定位技术,在一个城市、一个地区或户41常见的几种网络RTK技术比较见个国家,根据需求按一定距离建设常表年连续运行的一个或若干个固定GPS表2-1网络RTK技术比较表参考站,Tab. 2-1 Net work RTK techno logy网络(LANYH中国煤化工信和互联参考站与comparison tableCNMHG数据中心组成网络,由数据中心从参考已知校园控制网点位坐标比较,计算各站采集数据,利用参考站网络软件进行点中误差如表3-1所示,平面点位中误处理,然后向各种用户自动的发布不同差MX为0.024m,MY为0.021m,则平类型的GPS原始数据、各种类型的RTK面点中误差为0.022m,高程点位中误差改正数据等。用户只需要一台GPS接收位MH0.020m。由于观测环境及校园控机,进行野外作业时,即可进行mm级、制点部分有所移动等因素影响,所测结cm级、dm级、m级的、实时的,快速果平面误差大于灵锐S86技术指标定位、事后定位或导航定位2lcm+lppm,高程精度优于2mm+lppm。3.3CORS的分类统计观测条件相对较好的3个点,JL、3.3.1单基站CORS单基站CORS是只有一个连续运行H、V,3点求其水平中误差为0.010m,高程中误差为0.008m均在灵锐S86技站。类似于一加一或一加多的RTK,只术指标范围内(RTK平面精度不过基准站由一个连续运行的基站代1cm+lpm,RTK高程精度:2cm+1ppmn)替,基站同时又是一个服务器,通过软表3-1精度统计表(单位m)件实时查看卫星状态、存储静态数据、Tab.3- I The accuracy of table( units m)实时向 Internet发送差分信息以及监控点名MXMYH移动站作业情况。移动站通过GPRSICDMA网络通讯和基站服务器通0.0340.0260.040讯121。JL0.0100.0100.0043.3.2多基站CORS多基站CORS:就是分布在一定区0.0200.0220.022域内的多个单基站联合作业,基站与基0.0350.0330.015站之间的距离不超过50公里,它们都将数据发送到一个服务器。流动站作业时,0.0200.0160.018只要发送它的位置信息到服务器,系统0.0250.0240.009自动计算流动站与各个基站之间的距离,将距离近的基站差分数据发送给流530.0300.0070.029动站。这样就确保了流动站在多基站0.0110.0120.008CORS覆盖区域移动作业时,系统总能0.0080.0080.009够提供距离流动站最近的基站差分数据,以达到最佳的测量精度210.0280.0290.0103.3.3网络CORSM0.0240.020.020网络CORS技术的产生使得我们完全可以在一个较大的范围内均匀稀松的4CORS在各领域中的应用与分布设参考站,利用参考站网络的实时观析测数据对覆盖区域进行系统误差建模4.1CORS应用范围然后对区域内流动用户站观测数据的系1)基础测绘:大地测量、水准测量、统误差进行估计,尽可能消除系统误差航空摄影测量影响,获得厘米级实时定位结果,网络2)工程建设RTK技术的精度覆盖范围大大增大,且3)自然灾害和地壳运动监测精度分布均匀)气象预报3.4CORS系统精度测试5)地理信息数据采集2009年5月5月22日9时25分至6)现代交通导航定位和监控当日下午16时15分,2009年6月4日7)多元化服务上午10时06分至11时46分利用学校4.2具体应用与分析单站CORS系统,采用S86接收机对校4.2.1北部湾经济区CORS系统应用园GPS控制点进行精度测试每个点反北部湾经济区CORS系统,是自治复测量4次。区测绘局为配合北部湾(广西)经济区测试过程中,我校单站CORS系统开放开发但守飾的白治反重大基础较为稳定,正常情况下,浮点解情况较测绘服务中国煤化工GPS参考少。取4组数据的平均值,统计结果与站构成,CNMHG、北海、钦州、防城四个城市及其周边地区。其且主要通信手段连接安装简便。中,一期工程在南宁及周边建5个参考4)数据质量有保证。系统有数据监站,二期工程将在北海、钦州、防城港控报警机制,提示用户合理选择有效作三市建8个参考站。系统内的13个GPS业时段参考站24小时持续进行GPS观测和数5)节省资源据存储,通过通讯网络将卫星数据实时6)作业精度有保证。使用固定基站传输到数据中心进行实时数据处理,生可以避免临时基站选站不当而引起的起成各种格式的GPS差分改正信息数据,算偏差再通过无线网络将GPS差分改正信息7)分工明确。用户可以把精力更多数据发播给授权用户进行各种形式的地投入到专业应用中,而空间信息可以GPS定位由专业的技术队伍来管理。系统建成后将广泛应用于地理信息8)节省频率资源。数据采集、控制测量、区域国土资源动9)一网多用。市政建设、交通管理态监测、城市基础测绘、工程测量、城气象预报、地震及地面沉降、农业和林市规划、市政建设、交通管理、地震及业资源环境管理等,服务于“电子政务地面沉降灾害监测和气象预报等领域并对决策提供支持北部湾经济区CORS系统建成后,广西5结论与展望将成为拥有省一级连续运行卫星导航定本文首先了解并探究了连续运行参位综合服务系统的少数省(区)之一51考站综合服务系统(CORS)在国内外的4.2.2数字泰山风景区CORS系统的应用作为数字泰山风景区的重要组成部发展现状,后又对CORS相关技术及原理加以介绍,并对我校单站CORS系统分一泰山风景区CORS系统,是由4个进行精度测试,积累实践经验,后例举GPS基准站组成,系统主要通过因特网了coRS系统在各领域的应用及分析和无线通信网络向系统覆盖的服务区内最后对CORS进行总结用户提供基准站坐标和基准站GPS观1)CORS的优点:网络化;精度高测数据,用户通过因特网下载CORS若快速定位服务;可靠性高;自动化和智干基准站数据进行事后精密定位,也可以接收数据播发站对载波相位观测数据能化;基准统一;多元化服务2)CORS存在的问题:应用范围窄进行实时精密定位。利用GPS全球卫星应用形式单一;没有正规经营模式,商定位系统,通过信号的联网处理,可为业化差;硬件兼容性差,市场普及度低。泰山风景区空间地理信息建设提供不同3)发展趋势精度的三维定位和时间信息,以服务于随着我国区域性城市CORS系统的泰山景区森林病虫害监测、森林防火监良好发展,跨区域的大型CORS系统也测指挥、移动GPS巡检、车辆及客流智在不断建设中逐步成型,例如目前正在能监控和综合调度、景点GPS语音智能建设中的中国地壳运动监测网络,除了讲解等系统,实现风景区管理从粗放转完成地震预测预报外,还要进行大地的向精准、从静态转向动态、从分散转向综合转化。以多种卫星定位技术为基础网络化测量工作,这种大型CORS系统发展GPS连续运行跟踪站,建立网络化的控制区域不但包括城市,还包括了大山区、高原地带,而要在这样广阔的空间定位动态服务体系,促进泰山双遗区域内实现CORS的应用,一套成本低产保护水平的提高,以信息化手段发掘信号覆盖范围广的通讯系统不可缺少泰山文化和自然风光的丰富内涵,促进可见,一个CORS建设的热潮已经掀起!泰山旅游业的发展【61参考文献4.3CORS系统应用特点[1]王军见GPS连续运行参考站网浅探卩.科学通过对实际应用分析,总结出技术与工程,2007,7(11)CORS应用具有以下明显特点和优势[2]黄俊华,陈文森连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M].第1版北京:科学出版社)覆盖范围广2)可用性高。系统可以做到365]吴俐民等.昆明市连续运行GPS参考站系统的建天24h不间断提供服务。设及应用[J].城市勘测.2005(5):8-10.[4]宋克忠学力,网络RTK技术的工作原3)应用便利。用户只需要准备终端,理[J].海中国煤化工不需要考虑差分以及差分站的质量,而51刘字明,北S系统应用CNMHG[6]高伟,李本玉.数字泰山风景区CORS系统的建设与应用[J].矿山测量.2008,3(33):44-47中国煤化工CNMHG