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中图分类号:P24 文献标识码:A 文章编号:
0 引言
连续运行基准(参考)站网络系统(CORS,Continous Operaional Reference System)是在一定的范围内建立若干个连续运行的永久性基准站。CORS系统是卫星定位技术,计算机网络技术,数字通讯等高新科技多方位深度结晶产物。CORS系统的建设工程主要由系统控制中心和卫星跟踪基准站组成。系统控制中心的主要功能是数据管理、数据计算、系统管理、系统监控和用户管理等,系统控制中心的整体设计直接影响系统功能的实现,是CORS系统的核心。卫星跟踪基准站是CORS系统的基础,基准站的网形设计、站址选择、施工设计、安全防护以及设备选性等直接影响到CORS系统的控制范围、精度指标、安全稳定和以后日常的维护等。各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。参考站GPS观测数据是CORS的根本。因此,选择最佳的地理位置,以提供高质量的GPS原始观测数据就显得极其重要了,这也正是CORS参考站选址的意义所在。
CORS参考站
卫星跟踪基准站的设计
基准站的设计包括基准站网形设计和基准站类型选择两部分。
基准站网形的设计主要从CORS系统的应用功能方面考虑。CORS系统实现的主要功能有:静态数据的采集和实时动态定位,后者是在前者的基础上利用新技术的拓展。
单一实现景泰数据服务功能基准站在站与站的距离上可以适当加长,站间距离在100至200公里都可以满足要求,通过观测点的观测时间满足相应的归册精度。同时对网络条件的要求可以适当放宽,基准站的观测数据不需要作到实时回传,24小时一次的数据回传就可以满足需要。
实时动态定位的实现需要考虑的因素很多,如:网络的全天、全年的可用性、当地观测条件情况和CORS系统的精度设计等。
跟踪站可分为楼顶站和基岩站。基岩站与楼顶站相比更加稳固,但在供电、网络及安全防护方面不如楼顶站。基岩站比较适用于大区域的CORS系统,而且不需要太多,只在区域内均匀布置3到5个即可。楼顶站由于各项要求比较容易达到建设要求,因此被广泛的采用,小型CORS系统全部和大型CORS系统的大部分基准站均可采用楼顶站。
1.2、CORS参考站的选址原则
1.2.1、观测环境:距离易产生多路径效应的地物(如水体、树木、海滩和易积水地带、金属物体等)的距离不小于200米;参考站10°高度角以上没有任何遮挡物;
图1 现场图片
从图1可以看出站址的卫星受到多路径影响较小,受到影响的卫星高度都低于10°。结合图1现场拍摄的4个方向的图片分析,该站址在多路径影响方面以及数据完整性方面完全满足建站要求。
距离电磁干扰区(如高压电塔、微波站、无线电发射台等)的距离不小于200米,还要避开易产生振动的地带(如铁路沿线等)。
1.2.2、地质条件:CORS参考站应建立在稳定的板块上,避开地质构造不稳定地区(如断裂带、易发生滑坡与沉陷等局部变形地区)和易受水淹或低洼或水位变化较大的地区。
1.2.3、维持条件:CORS站应建立在便于接入公共或专用通信网络;具有UPS电源;交通便利,便于维护人员往来和车辆运输;便于长期保存。
1.3、CORS的构成
CORS主要由以下几个子系统组成:
控制中心
控制中心是整个系统的核心部分,既是通讯控制中心,也是数据处理中心。它通过通讯线(ISDN,光纤、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。因此,说控制中心的软件既是数据处理软件,也是系统管理软件。
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网络可包括数个站,但最少要3个站,站与站之间的距离可达到70km。固定站与控制中心之间由通讯线相连,数据实时传达到控制中心。
数据通讯和用户部分
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送给控制中心。
二、CORS参考站的日常注意事项
参考站主站是由防雷击设备、CNSS天线、观测墩、计算機主机、终端显示设备、外接网络设备、不间断电源组成。观测墩在设计的时候要考虑的因素包括:稳固、防水、防风、防虫、防尘、防日照等因素。
1参考站的防护包括:室外设备防雷、电气设备防电涌、网络设备防射频干扰及所有设备的防盗。
1.1、防雷主要是观测墩防雷击。要取得良好的观测数据就要求观测墩处于空旷、较高地理位置。而这种情况大大增加了观测墩被雷击中的可能性。(在避雷针的选择上国内建成的CORS系统基本采用的是被动式避雷针和主动放电式避雷针,主动放电式避雷针在国内CORS基准站中被广泛采用。)
1.2、电器设备防电涌是在设备接入电源前安装电涌保护装置,防止瞬间高压直接损坏电气设备或缩短电器设备的使用寿命。
1.3、接入接收机和当计算机网络接入采用的电缆是需要射频保护的。
2参考站基本功能要求
2.1、参考站设计为无人值守型,设备尽可能少,网络连接可靠。
2.2、参考站均采用高端双频GPS接收机方式,要求如下:
①、接收机能正常接收GPS数据并将数据传送到数据中心;
②、GPS接收主机内存保留最新一月内的原始观测数据;
③、在断电情况下,接收机能够靠自身的UPS支持12小时以上,并向数据中心报警。
3、参考站按照设定时间间隔自动将GPS观测数据等信息通过网络传输给数据中心。
4、具备设备完好性检测功能,定时自动对设备进行轮检,出现问题时想数据中心报警。
5、数据中心通过远程方式,设定、控制、检测参考站的运行。
①、设定包括:接收机参数,计算机参数。
②、控制包括:接收机参数的修改。
③、检测包括:接收机、计算机、UPS电源的运行状态。
三、总结
作为CORS系统的重要组成部分,怎么样确保卫星跟踪基准站安全稳定、高效的运行不仅在于基准站的设计和建设上,还要建立一整套的管理体制,基准站的建立之初要多考察、多提问、多计划,利用外部成熟的资源提升自己系统的技术含量,并逐步扩大CORS在其他应用领域上的作用。
参考文献
1、阳力,吕 超 CORS系统卫星跟踪基准站建设的探讨。
2、刘文建,阳 力 CORS参考站选址的探讨。
3、刘喜CORS站址选择及测试数据分析方法的研究。
4、刘经南,刘 晖. 连续运行参考站网络—城市空间数据的基础设施。
5、陈中新,奚长元,范占永等。应用TEQC对GPS连续参考站数据进行质量分析
6、周忠谟,易杰军,周琪。GPS卫星测量原理与应用。
0 引言
连续运行基准(参考)站网络系统(CORS,Continous Operaional Reference System)是在一定的范围内建立若干个连续运行的永久性基准站。CORS系统是卫星定位技术,计算机网络技术,数字通讯等高新科技多方位深度结晶产物。CORS系统的建设工程主要由系统控制中心和卫星跟踪基准站组成。系统控制中心的主要功能是数据管理、数据计算、系统管理、系统监控和用户管理等,系统控制中心的整体设计直接影响系统功能的实现,是CORS系统的核心。卫星跟踪基准站是CORS系统的基础,基准站的网形设计、站址选择、施工设计、安全防护以及设备选性等直接影响到CORS系统的控制范围、精度指标、安全稳定和以后日常的维护等。各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。参考站GPS观测数据是CORS的根本。因此,选择最佳的地理位置,以提供高质量的GPS原始观测数据就显得极其重要了,这也正是CORS参考站选址的意义所在。
CORS参考站
卫星跟踪基准站的设计
基准站的设计包括基准站网形设计和基准站类型选择两部分。
基准站网形的设计主要从CORS系统的应用功能方面考虑。CORS系统实现的主要功能有:静态数据的采集和实时动态定位,后者是在前者的基础上利用新技术的拓展。
单一实现景泰数据服务功能基准站在站与站的距离上可以适当加长,站间距离在100至200公里都可以满足要求,通过观测点的观测时间满足相应的归册精度。同时对网络条件的要求可以适当放宽,基准站的观测数据不需要作到实时回传,24小时一次的数据回传就可以满足需要。
实时动态定位的实现需要考虑的因素很多,如:网络的全天、全年的可用性、当地观测条件情况和CORS系统的精度设计等。
跟踪站可分为楼顶站和基岩站。基岩站与楼顶站相比更加稳固,但在供电、网络及安全防护方面不如楼顶站。基岩站比较适用于大区域的CORS系统,而且不需要太多,只在区域内均匀布置3到5个即可。楼顶站由于各项要求比较容易达到建设要求,因此被广泛的采用,小型CORS系统全部和大型CORS系统的大部分基准站均可采用楼顶站。
1.2、CORS参考站的选址原则
1.2.1、观测环境:距离易产生多路径效应的地物(如水体、树木、海滩和易积水地带、金属物体等)的距离不小于200米;参考站10°高度角以上没有任何遮挡物;
图1 现场图片
从图1可以看出站址的卫星受到多路径影响较小,受到影响的卫星高度都低于10°。结合图1现场拍摄的4个方向的图片分析,该站址在多路径影响方面以及数据完整性方面完全满足建站要求。
距离电磁干扰区(如高压电塔、微波站、无线电发射台等)的距离不小于200米,还要避开易产生振动的地带(如铁路沿线等)。
1.2.2、地质条件:CORS参考站应建立在稳定的板块上,避开地质构造不稳定地区(如断裂带、易发生滑坡与沉陷等局部变形地区)和易受水淹或低洼或水位变化较大的地区。
1.2.3、维持条件:CORS站应建立在便于接入公共或专用通信网络;具有UPS电源;交通便利,便于维护人员往来和车辆运输;便于长期保存。
1.3、CORS的构成
CORS主要由以下几个子系统组成:
控制中心
控制中心是整个系统的核心部分,既是通讯控制中心,也是数据处理中心。它通过通讯线(ISDN,光纤、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。因此,说控制中心的软件既是数据处理软件,也是系统管理软件。
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网络可包括数个站,但最少要3个站,站与站之间的距离可达到70km。固定站与控制中心之间由通讯线相连,数据实时传达到控制中心。
数据通讯和用户部分
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送给控制中心。
二、CORS参考站的日常注意事项
参考站主站是由防雷击设备、CNSS天线、观测墩、计算機主机、终端显示设备、外接网络设备、不间断电源组成。观测墩在设计的时候要考虑的因素包括:稳固、防水、防风、防虫、防尘、防日照等因素。
1参考站的防护包括:室外设备防雷、电气设备防电涌、网络设备防射频干扰及所有设备的防盗。
1.1、防雷主要是观测墩防雷击。要取得良好的观测数据就要求观测墩处于空旷、较高地理位置。而这种情况大大增加了观测墩被雷击中的可能性。(在避雷针的选择上国内建成的CORS系统基本采用的是被动式避雷针和主动放电式避雷针,主动放电式避雷针在国内CORS基准站中被广泛采用。)
1.2、电器设备防电涌是在设备接入电源前安装电涌保护装置,防止瞬间高压直接损坏电气设备或缩短电器设备的使用寿命。
1.3、接入接收机和当计算机网络接入采用的电缆是需要射频保护的。
2参考站基本功能要求
2.1、参考站设计为无人值守型,设备尽可能少,网络连接可靠。
2.2、参考站均采用高端双频GPS接收机方式,要求如下:
①、接收机能正常接收GPS数据并将数据传送到数据中心;
②、GPS接收主机内存保留最新一月内的原始观测数据;
③、在断电情况下,接收机能够靠自身的UPS支持12小时以上,并向数据中心报警。
3、参考站按照设定时间间隔自动将GPS观测数据等信息通过网络传输给数据中心。
4、具备设备完好性检测功能,定时自动对设备进行轮检,出现问题时想数据中心报警。
5、数据中心通过远程方式,设定、控制、检测参考站的运行。
①、设定包括:接收机参数,计算机参数。
②、控制包括:接收机参数的修改。
③、检测包括:接收机、计算机、UPS电源的运行状态。
三、总结
作为CORS系统的重要组成部分,怎么样确保卫星跟踪基准站安全稳定、高效的运行不仅在于基准站的设计和建设上,还要建立一整套的管理体制,基准站的建立之初要多考察、多提问、多计划,利用外部成熟的资源提升自己系统的技术含量,并逐步扩大CORS在其他应用领域上的作用。
参考文献
1、阳力,吕 超 CORS系统卫星跟踪基准站建设的探讨。
2、刘文建,阳 力 CORS参考站选址的探讨。
3、刘喜CORS站址选择及测试数据分析方法的研究。
4、刘经南,刘 晖. 连续运行参考站网络—城市空间数据的基础设施。
5、陈中新,奚长元,范占永等。应用TEQC对GPS连续参考站数据进行质量分析
6、周忠谟,易杰军,周琪。GPS卫星测量原理与应用。