• 系统组成

(1) 卫星跟踪基准站

卫星跟踪基准站(Reference Stations)是CORS系统的数据源,用于实现对卫星信号捕获、跟踪、记录和传输。基准站由露天观测墩和仪器室两部分组成,主要设备包括不间断电源,GPS接收机,计算机,网络通信系统,防雷和防电涌设备等。SZCORS系统共建立了5个永久性卫星跟踪基准站(图1),天线墩和仪器室实景见图2,基准站结构见图3。

图1 SZCORS系统基准站分布
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图2 基准站天线墩(左)和仪器室(右)
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图3 基准站结构

(2) 系统控制中心

系统控制中心(Control Center)是SZCORS系统的神经中枢,主要由网络设备、服务器、计算机等构成内部局域网(图4)和软件系统组成,该网络通过网关联接到政府网络,实现与基准站子系统的数据通信。软件系统主要有: 网络RTK计算软件,GPS-MS 、GPS-RS、GPS-US等系统管理软件等。

作为SZCORS系统的核心,系统控制中心主要具有数据处理、系统控制、信息服务、网络管理等功能:

数据处理:对基准站采集传输的数据进行质量分析和评价;进行数据综合、数据分流和数据存储;利用VRS技术形成差分修正数据并提交给用户数据中心

系统监控:自动监测子系统设备运行状态;对设备进行远程管理;系统的故障分析与故障警视

信息服务:通过网站向用户提供事后精密处理的数据服务、坐标系高程系转换服务、控制测量、工程测量的软件服务和计算服务。

网络管理:监控并管理SZCORS系统网络;通过硬件和软件隔离措施实现网络安全防护,防止对网络的恶意访问;管理SZCORS系统网站,通过Internet向用户提供http、ftp等访问服务。

用户管理:SZCORS系统用户登记、注册、撤消、查询、权限等管理;提供服务访问授权和用户使用记录。

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图4 系统控制中心网络结构

(3) 用户数据中心

用户数据中心(User’s Data Center)提供CORS系统服务的下行链路,将控制中心的数据成果传递给用户,由用户子系统的接收完成定位。

SZCORS系统的用户数据中心分为两部分,一部分利用E1-PRI数字中继线路实现多路用户实时接入;另一部分以网站方式向用户提供数据和软件下载服务。实时接入单元结构见图5所示。

用户数据中心采取了以下措施以确保通信方式的可扩充性和兼容性:采用冗余访问服务器,可申请多根E1-PRI数字中继线以扩展用户容量;在广播电台设立了无线中继站,在今后可利用此链路实现RDS(Radio Data System,数据广播)的数据广播;配置UHF/VHF设备,可进行单站RTK的差分数的发播,用户可按常规RTK模式作业。
图6 用户数据中心

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图5 用户数据中心

(4) 用户应用子系统

用户应用系统(User’s Application System)是CORS系统中重要的单元之一,其可靠性和工程效果往往决定了整个系统的应用成败。按照应用的精度,用户应用系统可分为厘米级用户系统,分米级用户系统,亚米级用户系统,米级用户系统等。按照用户的应用领域,则可分为测绘与工程用户(厘米、分米级),车辆导航与定位用户(米级),高精度用户(事后处理)等几类。各类用户分别使用不同差分信息。表1是对CORS系统中用户群落的基本分析。

表1 CORS系统用户群落分析

主要用途 精度需求 可用性需求 实时性需求
测绘工程 测图、施工控制 ±0.01m~±0.1m 12小时/365天 准实时或事后
地表及建筑形变监测 安全监测 ±0.001m~±0.005m 24小时/365天 准实时或事后
工程施工 施工、放样、管理 ±0.01m~±0.1m 24小时/365天 准实时
地理信息更新 城市规划、管理 ±0.1m~±5.0m 12小时/365天 准实时
线路施工及测绘 通信、电力、石油、化工、沟渠、施工及竣工测绘 ±0.1m~±5.0m
(取决于比例尺等)
20小时/365天 准实时
地面交通监控 车、船管理、自主导航 ±1m~±10m 24小时/365天 延时≤3s
空中交通监控 飞机进近与着陆 ±0.5m~±6m 24小时/365天 延时≤1s
公共安全 特种车辆监控、事态应急 ±1m~±10m 24小时/365天 延时≤3s
农业管理 精细农业、土地平整 ±0.1m~±0.3m 20小时/365天 延时≤5s
海、空、港管理 船、车、飞机进港后调度 ±0.5m~±1m 24小时/365天 延时≤3s

可以看出,通过CORS系统的事后数据服务可达到毫米级定位精度,通过实时数据服务则可获得厘米级或分米级定位精度。虽然导航类用户的定位精度只需要达到米级,但由于GPS标准定位服务SPP的精度远不能满足要求,因此向导航类用户提供码差分数据服务仍是CORS系统重要的服务内容。目前SZCORS系统的主要服务对象是实时厘米级或分米级的测绘类用户以及导航类用户。

为充分保障用户投资,SZCORS系统中的用户应用子系统充分考虑了与多种GPS接收机的兼容性。目前已通过测试是Trimble 和Javad两类双频GPS接收机。与数据服务中心的通信链路采用GSM 数据通信,用户单元结构图见图6。

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图6 用户应用系统