连续运行卫星定位导航服务系统

定位与导航综合服务网络

连续运行GPS定位服务系统(Continuous OperationalReference System) ,简称CORS,是基于现代GNSS技术、计算机网络技术、网络化实时定位服务技术、现代移动通信技术基础之上的大型定位与导航综合服务网络。CORS最大的特点就是将网络化的概念引入到大地测量应用中，不仅为测绘行业带来深刻变革，而且也将为现代社会带来新的位置、时间信息的服务模式。该系统的出现可满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、船舶、车辆导航、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。

系统原理

该系统的原理：假设有A, B, C 3 个已知控制点,现需要通过观测获得待定点D 的坐标,如果按照较传统的GPS控制测量方法进行,至少需要两套接收机,我们假设用4套接收机同时作业, 4台接收机分别摆在4个点上,就构成了网形。这样通过4台接收机的同时观测作业,把所有采集到的数据汇聚在一起进行处理就能得到D 的坐标。我们注意到,这样一来我们需要4台接收机和4组作业人员,显然十分不划算。但试想,如果A, B, C 3个点上有专门的机构设立长期连续观测的接收机,用户仅需要用一台接收机选择任意的时间段在D点采集数据,然后通过某种方式获得该专门机构采集的对应时段的其他3个点的数据,这样用户通过数据处理也能得到D的坐标,而且效果完全一样,但用户的工作量就大大减少了。连续运行GPS定位服务系统就是基于上述原理而建立的。

系统结构

在一定的区域内按照一定的距离,建设多个连续观测参考站(如前面提到的A, B, C站) ,组成永久的GPS观测参考站网,这些参考站连续不断地采集数据,通过以上提到的先进的现代通信技术,把数据汇聚到数据处理中心并发布给授权用户,用户把自己的GPS接收机采集的数据与通过网络下载得到的附近参考站的数据共同处理,就能得到本地控制点的坐标或其他有用信息。

范围分类

随着我国的国家连续运行参考站网和各地方区域及专业参考站网的建立,将对多个行业产生不可估量的建设性影响。就测绘行业而言,作业效率将大大提高,不再需要为没有测量控制点而担心了,控制测量将变得十分便利、快捷和灵活,甚至碎部测量、施工放样也将变得更加灵活。

该系统是测绘的基础设施建设，也是信息社会、知识经济时代必备的基础设施。它可以通用于城市规划、交通、气象等领域和行业。系统使用GPS，以后有可能综合使用GPS、GLONASS、GLOLILEO和北斗系统。

CORS当前由若干个连续运行的GPS基准站、数据处理中心、数据传输与播发系统和移动站（单用户）组成。

CORS系统按照其作用范围可分为微型、区域型、国家型和全球型等,按照其实时性可分为静态CORS和动态CORS。

就我国的建网情况及其趋势而言,按其建设的技术标准可分为3个层次,即根据建设管理模式、任务要求和应用范围,可把连续运行参考站网分为区域连续运行参考站网、专业应用连续运行参考站网和国家连续运行参考站网。

专业应用连续运行参考站网

由测绘、地震、气象、交通、海洋、水利等部门和机构根据专业需求建立的连续运行参考站网,主要应用于专业信息和参数服务,以满足行业和部门的工程建设和科学研究需要。这类服务系统并不一定需要全部具备以上区域网提供的5种服务,只需按照需要选择部分服务。

已经建成的这类站网中,最著名的有中国地震局牵头建设的中国地壳运动监测网络、交通部建设的沿海差分站网系统、信息产业部建立的电离层监测网、国家测绘局建立的连续运行参考框架网络、部队建立的连续跟踪站网络、上海地区以监测气象数据为主的监测网络和深圳市城市连续运行参考站等。

国家连续运行参考站网

用于维持和更新国家地心坐标框架,它是国家经济建设、国防建设的基础设施,用于开展全国范围内的高精度定位、导航工程建设和科学研究服务。国家网包括以上提到的全部5种服务,每一种服务都分为实时的、快速的和事后的3种服务类型,其中厘米级精度的实时服务基于还未完善的技术还有困难,但随着各个领域技术的不断完善,这个服务最终是可以现实的。

国家网是区域参考网和专业应用网的坐标框架和基准,这样就使得全国的数据在坐标系统上达到一致、协调和共享。国家网可以在区域网和专业网的基础上改造升级而成,充分利用现有区域网和专业网的基准站和数据分析处理中心,以达到节约资源和相互协调的目的。我国的国家连续运行参考站尚未建成,但此项任务已经日显紧迫,应该尽快着手组织建立。根据国外的经验,依照《中华人民共和国测绘法》,应该由国务院测绘行政主管部门负责牵头,会同国务院其他部门、军队测绘主管部门构筑这一合作组织。

基准站数据的发布和用户对数据的获取

对于实时的数据服务,往往采用无线电的方式向外发布,由带信标信号接收装置的GPS接收机直接接收,例如交通部的沿海差分站网系统,即我们使用的信标GPS就是这样的模式。对于高精度的GPS控制测量,不能进行实时服务,需要事后获取并进行数据处理,可以通过互联网现实这一目的。为了保证用户能方便获取CORS观测数据,需要提供给用户一个有良好界面的数据获取接口,这个接口多采用FTP方式, CORS按照一定采样率,以天为单位,以站点和年月日为索引打包成Rinex文件,供用户下载。FTP方式需要安装一个专门的FTP下载软件,而且有一个明显缺点,就是数据一旦打包成文件,其采样率等参数就是固定的,该文件所包含的数据时间段也是固定的,由于一般以天为单位形成数据文件,如果用户需要的数据刚好位于两天数据的交接处,用户下载后就需要自行做出特殊处理。

接下来介绍一种基于Web的GPS原始观测数据服务,这种方式能够克服以上的部分缺点,它有很强的交互性,用户可以于下载前在浏览器网页上设定所需参数。Web服务是一种崭新的分布式计算和应用模式,信息在Web服务器端储存与处理,在用户浏览器表现。用户浏览器与Web服务器之间以HTTP超文本传输协议表达服务与服务请求,信息及文本可以在浏览器和Web服务器之间互相传送。这种服务具有通用、直观、灵活、实时性强的特点,用户只需要浏览器就可以通过互联网获取CORS数据。

应用城市

由省、区、市地区政府组织协调建立的,主要用于构成高精度连续运行的区域坐标参考框架,提供不同等级的位置服务、卫星轨道服务、时间服务、气象服务、源数据服务和相关信息服务,以满足区域经济建设需要。我国已经建成或在建的区域参考网站包括:

（1）北京市全球卫星定位综合应用服务系统该系统已经交付使用,已开通4个基准站,即东三旗站、石景山站、大兴站和朝阳站。

（2）武汉市连续运行卫星定位服务系统(WHCORS)该系统完全覆盖武汉市区域8 500 km2 ,于2005年7月开始运行,首期建设在黄陂、新洲、蔡甸、汉南、东湖开发区5处设立基准站。

（3）广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统(GZCORS)该系统于2006年6月建成,在广州市区建8个基准站,覆盖整个广州市7 434 km2 的面积,其中广州市老城区设两个,番禺、从化、花都、增城将各设一个接收站。　

（4）东莞市连续运行卫星定位服务系统(DGCORS)该系统于2005年12日17日通过成果鉴定,是全国第一个地级市全覆盖的连续运行卫星定位服务系统。该系统既可独立运行也可方便地并入省级系统,实现有限资源的共享,具有良好的可扩展性。该项目成果整体达到了国内领先水平,在系统的分布式和互操作方面达到了国际先进水平。　此外,深圳市连续运行卫星定位服务系统已于2003年底通过验收,南宁GPS连续运行跟踪站于2006年初启动建设, 2006年底建成交付使用。还有一批区域网正在建设中。

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