连续运行基准站系统CORS综述

连续运行基准站系统CORS综述（丁俊杰胡昌华）

时间：2009-02-26 13:49:00 来源：《黄河规划设计》2008年第4期

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［摘要］随着GNSS卫星定位应用的普及，CORS作为其重要的基础设施，支持的定位服务模式越来越丰富。当前国内CORS基准站（网）越来越多，CORS能实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及灵活多样的定位服务，且很好的解决了长距离、大规模的从米级到毫米级别精度需求的GNSS定位问题。

本文主要详细阐述了CORS的概念、组成和定位模式，总结CORS模式下定位的合理性、先进性和存在的问题。

［关键词］CORS GPS 定位原理定位模式优缺点

1 引言

随着全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)、计算机、数据通信和互联网络（LAN/WAN）等技术的不断发展成熟，连续运行基准站系统(Continuous Operational Reference Systems, 简称CORS)应运而生。CORS很好的解决了长距离、大规模的厘米级高精度实时定位的问题，CORS在测量中扩大了覆盖范围、降低了作业成本、提高了定位精度和减少了用户定位的初始化时间。CORS的出现又将使测量进行一次变革，那么CORS是如何来定位，又能提供哪些定位模式及各种定位又有哪些优越性，这就是本文要进行探讨的问题。

2 CORS的发展现状

CORS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, ACS)”。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，FP)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测量的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，用于测区内其它基线观测值的精密解算。CORS是目前国内乃至全世界GPS的最新技术和发展趋势，发达国家基本上每几十公里就有一个站，发展中国家也在陆续地建立起CORS。当前国外美国连续运行基准站网系统（CORS）、加拿大的主动控制网系统（CACS）、日本GPS连续应变监测系统（COSMOS）、澳大利亚悉尼网络RTK系统（SydNet）、德国卫星定位与导航服务系统（SAPOS）都已投入使用；国内而言，继深圳率先建立CORS以来，CORS热潮不断，北京、上海、成都、青岛、武汉、天津、昆明等地也都先后建立了市级CORS。

3 CORS的定位原理及模式

3.1 CORS的概念

连续运行参考站系统(Continuously Operating Reference System, 简称CORS)可以定义为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、数据通信和互联网(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、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。

3.2 CORS的构成

CORS主要由以下几个子系统构成：控制中心、固定参考站、数据通讯和用户部分。

(1)控制中心

控制中心是整个系统的核心，既是通讯控制中心，也是数据处理中心。它通过通讯线(光缆，ISDN，电话线等)与所有的固定参考站通讯；通过无线网络(GSM、CDMA、GPRS等)与移动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运行，所以控制中心的软件既是数据处理软件，也是系统管理软件。

(2)固定参考站

固定参考站是固定的GPS接收系统，分布在整个网络中，一个CORS网络可包括

无数个站，但最少要3个站，站与站之间的距离可达70km(传统高精度GPS网络，站间距离不过10～20km)。固定站与控制中心之间有通讯线相连，数据实时地传送到控制中心。

(3)数据通讯部分

CORS的数据通讯包括固定参考站到控制中心的通讯及控制中心到用户的通讯。参

考站到控制中心的通讯网络负责将参考站的数据实时地传输给控制中心；控制中心和用户间的通讯网络是指如何将网络校正数据送给用户。一般来说，网络RTK系统有两种工作方式：单向方式和双向方式。在单向方式下，只是用户从控制中心获得校正数据，而所有用户得到的数据应该是一致的，如主辅站技术MAX；在双向方式下，用户还需将自己的粗略位置(单点定位方式产生)报告给控制中心，由控制中心有针对性地产生校正数据并传给特定的用户，每个用户得到的数据则可能不同，如虚拟参考站VRS 技术。

(4)用户部分

用户部分就是用户的接收机，加上无线通讯的调制解调器及相关的设备。

CORS的工作流程图如图1所示：

3.3 CORS的理论类型

3.3.1 VRS理论

VRS(Virtual Reference System，VRS)理论的虚拟参考站系统是由Herbert Landau 博士提出，并由Spectra/Terrasat公司推向市场的模型。它通过与流动站相邻的各个参考站之间的基线计算估计各项误差，中心控制站根据三角形插值方法建立一个对应于流动站点位的虚拟参考站(VRS)，将这个虚拟参考站的改正数信息传输给流动站，然后流动站结合自身的观测值实时解算出流动站的精确点位。服务区内每一个流动站对应着一个不同的VRS参考站；所以，存在许许多多个VRS参考站。由于VRS参考站发送的是正常格式的RTCM信息，因而流动站并不需要知道参考站所用的参数模型。

虚拟参考站(VRS)具有的优势是：

（1）它允许服务器应用整个网络的信息来计算电离层和对流层的复杂模型，而相反，FKP在对电离层残差影响的模型化方面能力有限，它用于修正的模型非常简单(大多数情况下仅采用了线性内插，如SAPOS 中)，在FKP中，流动站仅能获取两个站的数据来计算大气模型。

（2）消除了对流层误差，因为正如我们上面所显示的那样，在整个VRS生产步骤中对流层模型是一致的。而在FKP模式中，则存在着服务器和流动站所用对流层模型不一致的危险。

（3）成果的可靠性、信号可利用性和精度水平在系统的有效覆盖范围内大致均匀，同离开最近参考站的距离没有明显的相关性。

3.3.2 全网整体解算模型