GPS在CORS系统建设方案详细

目录前言 (3)第一章 CORS的产生 (4)1.1 传统的RTK测量方式 (4)1.1.1 传统RTK测量方式 (4)1.1.2 传统RTK测量的局限性 (4)1.2 CORS RTK测量方式 (5)1.2.1 CORS技术的发展历史 (5)1.2.2 网络CORS的主流技术 (5)1.3 市场前景 (7)第二章 HD-CORS系统 (8)2.1 HD-CORS发展历程 (8)2.2 HD-CORS系统组成 (8)2.3 单基站托管型网络CORS (9)2.3.1 系统组成 (9)2.3.2 作业原理 (9)2.3.3 应用领域 (9)2.3.4 系统特点 (9)2.3.5 经典用户（勘测院测量队） (10)2.4 单基站网络CORS (10)2.4.1 系统组成 (10)2.4.2 作业原理 (10)2.4.3 应用领域 (10)2.4.4 系统特点 (11)2.4.5 经典用户（省市勘测测绘院） (11)2.5 多基站网络CORS (11)2.5.1 系统组成 (11)2.5.2 作业原理 (11)2.5.3 应用领域 (12)2.5.4 系统特点 (12)2.5.5 经典用户（某城市的CORS规划方案） (12)2.6 系统参数 (12)2.7 系统建设方案 (13)2.7.1 HD-CORS有线接入方式 (13)2.7.2 HD-CORS无线接入方式 (13)2.7.3 一体化主机参考站模式 (14)2.7.4 分体式主机参考站模式 (14)2.7.5 各种建设方案优缺点 (14)2.8 系统数据处理技术 (15)2.9 部分典型用户 (18)第三章参考站的建设 (19)3.1 参考站墩位的选址 (19)3.2 参考站墩标的建设 (19)3.2.1 参考站GPS接收机安装在墩标上（基岩型） (19)3.2.2 参考站GPS接收机安装在建筑物上（屋顶型） (20)3.3 电源供给 (25)3.4 防雷电保护措施 (25)3.5 HD-CORS机房设备 (25)3.6 网络连接 (25)3.7 服务器软件操作 (26)3.8 平面、高程控制网的建立 (27)3.9 注意事项 (28)附录一： (29)CORS业务操作流程 (29)附录二： (30)HD-CORS基站的建设 (30)HD-CORS情况调查表 (30)附录三： (31)HD-CORS基站配置清单 (31)附录四： (33)ZNetCaster如何支持其他厂商的GPS接收机 (33)附录五： (36)路由器影射固定IP的操作 (36)附录六： (42)S035双频双星扼流圈天线技术参数 (42)前言连续运行参考站系统(CORS)即一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机技术、数据通讯和互联网（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）、各种改正数据、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。

与传统的GPS作业相比连续参考站具有作用围广、精度高、野外单机作业等众多优点。

最近几年，国不同行业己经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行系统，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系统，中国正迎来连续运行参考站系统建设高速发展阶段。

现阶段主要由地方政府部门及行业性研究主导连续运行参考站系统的建设，不同系统基本上还是独立封闭运行的，并没有形成开放式的社会服务模式，。

由于连续运行参考站系统建设投资大，目前国市场上的连续运行参考站的建站方案动则百万甚至上千万的资金投入，许多行业与单位虽然对连续运行参考站系统具有强烈的需求但都因为投资金额过大望而怯步。

根据市场实际情况， HD-CORS提供了从单基站到多基站网络系统的一整套解决方案。

HD-CORS单基站可无缝升级到多基站网络CORS系统，不同的用户单位可以根据自身的需求选择最佳的解决方案。

HD-CORS网络参考站利用实时观测数据对覆盖区域进行系统综合误差建模，然后对区域流动用户站观测数据的系统综合误差进行估计，尽可能消除系统综合误差影响，获得厘米级实时定位结果，网络RTK技术的精度覆盖围大大增大，且精度分布均匀。

第一章 CORS的产生1.1 传统的RTK测量方式1.1.1 传统RTK测量方式传统RTK技术是一种采用载波相位观测值进行实时定位的GPS相对定位技术，该技术需要一个用户本地参考站。

动态用户进行常规定位时，参考站观测的载波相位同步观测值（根据需要有时需包括伪距观测值）以及参考站坐标通过可靠的数据通信链路实时播发给用户。

动态用户根据当前载波相位观测值（以及伪距观测值）和广播星历进行实时相对定位。

根据已知的参考站精确坐标，可以计算用户瞬时位置坐标。

传统RTK技术是建立在相对定位中流动站与参考站之间误差强相关假设基础之上的。

即通过同步载波相位观测值进行差分（一般采用双差观测值），消除流动站与参考站共有的相关系统误差，其结果是消除卫星钟差、接收机钟差、削弱卫星星历误差、电离层延迟误差以及对流层误差影响。

1.1.2 传统RTK测量的局限性常规RTK技术极大的方便了需要动态高精度服务的用户，但随着流动站与参考站之间距离的增加，问题便随之产生。

测量围的局限由于差分技术的前提是作差分的两站的卫星信号传播路径相同或类似，这样，两站的卫星钟差、轨道误差、电离层误差、对流层误差均为强相关，所以这些误差大部分可以消除，要到达1-2厘米级实时（单历无求解）定位的要求，用户站和参考站的距离需小于10KM，当距离大于50KM以上，误差的相关性大大减少，以致差分之后残差很大，求解精度降低，一般只能达到分米级基线精度。

通信数据链作用距离的局限传统RTK系统的数据传输多采用UHF和VHF电台播发RTCM差分信号，由于电台信号的衍射性能差，而且都是站间准直线传播，这要求站间的天线必须“准直线通视”，所在复杂环境的RTK作业很不方便，经常出现能收到卫星，但是收不到电台信号的现象。

模糊度求解的局限当流动站与参考站距离较近（即观测基线较短），如参考站10KM围，上述系统误差强相关假设成立，常规RTK利用几个甚至一个历元观测资料就可以获得厘米级定位精度。

但是，随着流动站与参考站间距离增大，上述系统误差相关性减弱，双差观测值中的系统误差残差迅速增大，导致难以正确确定整周模糊度，无法取得固定解。

同时定位精度讯速下降，当流动站与参考站间距大于50KM时，常规RTK单历元解精度仅为分米级。

在这种情况下，使用常规RTK技术将无法得到更高精度的定位结果。

基准站移动频繁测量过程中，需要不断设置和更换基准站。

在建立基准站时，由于操作和外界环境的原因含有潜在的粗差。

对于精度要求较高的测量，这种粗差对最终结果的精度影响也不可忽视。

经常需要搬动基准站将导至生产效率和设备安全性不高，同时为基准站持续供电一直是一个外业测量难以很好解决的问题。

1.2 CORS RTK测量方式鉴于传统RTK技术所存在的缺陷，达到区域围厘米级、精度均匀的实时动态定位，CORS RTK技术逐步成熟。

CORS RTK技术就是利用地面布设的一个或多个基准站组成GPS连续运行参考站（CORS），综合利用各个基站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，通过实时发送RTCM差分改正数，修正用户的观测值精度，在更大围实现移动用户的高精度导航定位服务。

CORS RTK技术集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体，是参考站网络式GPS多功能服务系统的核心支持技术和解决方案，其理论研究与系统开发均是GPS技术科研和应用领域最热门的前沿。

1.2.1 CORS技术的发展历史CORS系统的理论源于上世纪八十年代中期，加拿大提出的“主动控制系统（Active Control System）”。

该理论认为，GPS主要误差源来自于卫星星历。

D.E.Wells等人提出利用一批永久性参考站点，为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。

之后基准站点（fiducial points）的概念的提出，使这一理论的实用化推进了许多，它的主要理论基础即在同一批量的GPS点中选出一些点位可靠，对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区其它基线观测值的精密解算。

当时实时GPS测量技术尚处于可行性讨论阶段，基准站点概念主要不是为了解决实时GPS测量的，而是为了提高静态基线的解算精度。

1955年瑞典与丹麦之间奥雷桑特海峡跨海工程中提出的参考站网设计思想得到了工程方的认可，从而使参考站网测量技术首次得到了应用。

随后德国两位博士发表了关于虚拟参考站网的论文和案例，提出了FKP（区域改正数法）技术，FKP技术在德国得到了应用的推广。

随后，天宝收购了这家德国公司，在FKP的基础上研究出了VRS（虚拟参考站技术），瑞士徕卡公司人员在这些成果的基础上也提出了MAX（主辅站技术）。

1.2.2 网络CORS的主流技术目前应用较广的CORS网技术有虚拟参考站、FKP和主辅站技术。

其各自的数学模型的定位方法有一定的差异，但是基准站架设和改正模型的建立方面基本原理是相同的。

一、虚拟参考站技术与常规RTK不同，虚拟参考站网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。

同时，移动用户在工作前，先通过GPRS/CDMA的上网功能向控制中心发送一个概略坐标（GAA数据），控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正GPS的轨道误差，电离层、对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。

这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。

其实虚拟参考站技术就是利用各基准站的坐标和实时观测数据解算该区域实时误差模型，然后用一定的数学模型和流动站概略坐标，模拟出一个临近流动站的虚拟参考站的观测数据，建立观测方程，解算虚拟参考站到流动站间这一超短基线。

一般虚拟参考站位置就是流动站登录时上传的概略坐标，这样由于单点定位的精度，使得虚拟参考站到流动站的距离一般为几米到几十米之间，如果将流动站发送给处理中心的观测值进行双差处理后建立虚拟参考站的话，这一基线长度甚至只有几米。

对于临近的点，可以只设一个虚拟参考站。

开一次机，用户和数据中心通讯初始化一次，确定一个虚拟参考站。

当移动站和虚拟参考站之间的距离超出一定围时，数据中心重新确定虚拟参考站。

虚拟参考站二、 FKP技术FKP（区域改正数法）是指利用 GPS基准站观测数据（相位观测值和伪距观测值等）及基准站已知坐标等信息，计算得到基准网围与时间或空间相关的误差改正数模型，然后利用测量点的近似坐标插出测量点的误差改正数，将它应用到观测值中，从而消除各种与时间和空间有关的误差，获得高精度的定位结果。