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摘要:CORS,即连续运行卫星定位服务系统,该系统主要包括两个部分,系统控制中心及卫星跟踪基准站。卫星跟踪基准站建设关系到该系统的正常运行,因此本文也主要讨论基准站建设中的注意事项及问题。
关键词:CORS;卫星跟踪基准站;建设;分析
中图分类号:P185.18 文献标识码:A 文章编号:
随着现代GPS技术的发展与应用,其趋势必然趋向于CORS,CORS系统的出现是在计算机网络技术、现代卫星定位技术及数字通讯技术水平的提高基础上,利用计算机来实现对卫星观测数据进行传输,在数字通讯技术的基础上实现远距离用户之间发播,新的算法使得这项技术也逐渐走向成熟,连续的数据发播与存储在对数据研究、空间定位等方面呈现出较好的发展前景。
CORS系统包括系统控制中心及卫星跟踪基准站两个部分。其中系统控制中心的主要作用是对数据进行管理和计算、系统管理及监护、用户管理等方面,系统整体功能的实现离不开系统控制中心的设计,这是CORS系统的核心。作为CORS系統基础的卫星跟踪基准站,其网形设计、施工设计、站址选择、设备选型及安全防护等都影响着该系统的精度指标、控制范围、日常维护等安全指标。根据该系统的使用范围不同,其设计也不同,本文对此不作过多说明,本文主要基于浙江嘉兴连续运行卫星定位服务系统的建设进行分析,讨论基准站建设中应该考虑及注意的问题。
1、卫星跟踪基准站设计
对卫星跟踪基准站的设计主要包括两个部分:网形设计和类型选择。基准站网形设计主要考虑的因素是CORS系统的应用功能,其功能主要涵盖实时动态定位及静态服务两部分,前者是在后者的基础上采用新技术进行的拓展。第一,静态数据服务功能基准站在站间的距离上是可以加长的,距离在200千米以内都是可以满足要求的,通过观测时间及控制观测点满足观测的精度。与此同时,可以适当放宽网络条件要求,对于基准站的观测数据而言,24小时回传一次就可以,不需要实时回传。第二,实时动态定位的实现要综合其它因素进行考虑,如计算机网络的时间可用性,CORS系统的精度设计及观测条件等。浙江嘉兴地区CORS系统设计精度为厘米级,该地区的电离层活动比较活跃,所以,在设计时站间距离设计为三十到五十千米,选择SDH数据进行专线实时回传。
根据基准站的类别可以将卫星跟踪基准站划分为楼顶站及基岩站,这两种类别中基岩站的稳定性较好,而楼顶站在供电、安全防护及网络上较好。首先,基岩站在大区域CORS系统建设中较为适用,不需要太多,区域内只需要三至五个即可。其次,楼顶站由于在设计要求上容易达到,因此建议在实际使用中广泛采用,大型CORS系统的局部及小型CORS系统的全部都可以采用楼顶站。
2、基准站站址的选择
对基准站的大致位置确定之后,要详细的选择具体位置,满足基准站选址要求的条件主要包括:较好的GPS数据观测质量、稳固的基础、便捷的计算机网络、可靠的供电系统及完备的安全防护系统。基岩站的具体位置选择要考虑风化层钱的岩层,建立在基础较为稳固的板块之上;楼顶站的具体位置要安置在结构稳定的建筑物之上,保证楼顶站的稳定性。
卫星跟踪基准站要求全天候都要观测到最多的卫星数,还要考虑干扰信号不影响观测数据的质量,一般在位置确定之前要进行测试,包括强磁场测试、GPS观测数据质量分析等,最终却行具体位置。便捷的计算机网络、稳定的供电系统及可行的安全防护措施保证了基准站全天候观测卫星的实现,一般这些都要建立在网络RTK及120报警系统基础上。
3、基准站的建设
仪器室和观测墩构成计转站,仪器室主要用于安放GPS接收机、网络设备、UPS电源及计算机等辅助设备;观测墩用于安放GPS天线、仪器室与同轴电缆的连接等。设计观测墩时,要考虑基础的稳固、防水、防虫、防风、防尘、防日照等因素,仪器室则要考虑防水、防尘,稳定恒定等因素。
浙江嘉兴卫星跟踪基准站全部采用楼顶站,观测墩也都安放在建筑物的支撑柱上,对观测墩外围全部采用隔离的措施,解决了防风、防水、防尘、防虫及防日照的问题,通过特殊的设计,也解决了内部通风的问题。
4、基准站的防护
对基准站进行良好的保护,是保证基准站正常工作的基础,基准站防护主要包括电气设备防电涌、室外设备防雷、网络设备放射频干扰等,还有就是所有设备的防盗问题。防雷主要是针对室外设备,而基准站最直接的室外设备就是观测墩,因此防雷主要针对是就是观测墩的防雷。要使得观测数据准确,就需要使观测墩处于突出的地理位置,地势要凸起。但是这种凸出的地理位置也是最容易受到雷击的位置。一般采用避雷针防雷措施,在避雷针的选择上,主要采用主动放电式避雷针和被动式避雷针,嘉兴市基准站采用高脉冲主动放电式避雷针,也取得较好的效果。电气设备防电涌是在设备未接入电源之前,在设备上安装电涌保护装置,防止由于瞬间高压造成电气设备的损坏或者降低其使用寿命。计算机网络接入及GPS传输线接入时要采用射频保护。
5、基准站设备的选型
根据区域内的实际情况及CORS系统的设计,基准站设备在选择时有多种选择,要根据基准站有可能存在的问题及出现的情况,对设备进行选择,一般从以下几个方面进行考虑:
5.1GPS设备选型
基准站的核心设备就是GPS设备,其天线的型号有多种,主要有电子改正相位中心和固定相位中心。建议在基准站GPS天线的使用上采用扼流圈天线,这样就可以保证基准站坐标的稳定,且对抗强干扰能力较强,随着该系统的应用,市场上出现多种GPS接收机,一般选择多种输出方式的接收机。尤其要选择带网络输出接口的,便于多方案的制定与选择。
5.2计算机网络
CORS系统网络方案的设计及基准站计算机的使用都与计算机网络连接方式有关。根据不同的网络方案,要清楚其核心问题: IP地址是动态的还是静态的。静态IP地址可以采用GPS接收机上传网络,通过CORS系统控制中心固定IP与GPS接收机相连,基准站做好备份即可;动态IP地址要求基准站计算机直接与控制中心连接,便于在掉线后的系统自动连接。
5.3应急供电系统
在正常供电系统刚出现问题后,应急供电系统应该发挥其作用,保证基准站设备的正常运行,在应急供电系统设备选型时要考虑系统供电的时间及远程监控问题。随着供电系统远程监控技术的发展,其可选择的产品有很多,基本都能满足基准站的使用要求,需要注意的是应急供电系统要根据基准站负载及维修响应时间来确定电池的容量。
结束语
卫星跟踪基准站作为CORS系统的重要组成环节,其运行的稳定、高效及安全,保证了整个系统的正常运行,基准站的设计与建设,需要在一套完善的管理体系的基础上进行,事先进行设计与规划,利用已有资源,不断提升系统的技术含量及应用范围。
参考文献
[1]高伟,李本玉.数字泰山风景区CORS系统的建设与应用[J].矿山测量.2008(1).
[2]马云飞,张柯楠,张福林,苏占新,苏赫.关于CORS系统异构问题的分析研究[J].城市勘测.2008(6).
[3]覃婕,韦波,黄俊华,任建福.南宁市连续运行卫星定位服务系统的建设[J].地理空间信息. 2008(4).
关键词:CORS;卫星跟踪基准站;建设;分析
中图分类号:P185.18 文献标识码:A 文章编号:
随着现代GPS技术的发展与应用,其趋势必然趋向于CORS,CORS系统的出现是在计算机网络技术、现代卫星定位技术及数字通讯技术水平的提高基础上,利用计算机来实现对卫星观测数据进行传输,在数字通讯技术的基础上实现远距离用户之间发播,新的算法使得这项技术也逐渐走向成熟,连续的数据发播与存储在对数据研究、空间定位等方面呈现出较好的发展前景。
CORS系统包括系统控制中心及卫星跟踪基准站两个部分。其中系统控制中心的主要作用是对数据进行管理和计算、系统管理及监护、用户管理等方面,系统整体功能的实现离不开系统控制中心的设计,这是CORS系统的核心。作为CORS系統基础的卫星跟踪基准站,其网形设计、施工设计、站址选择、设备选型及安全防护等都影响着该系统的精度指标、控制范围、日常维护等安全指标。根据该系统的使用范围不同,其设计也不同,本文对此不作过多说明,本文主要基于浙江嘉兴连续运行卫星定位服务系统的建设进行分析,讨论基准站建设中应该考虑及注意的问题。
1、卫星跟踪基准站设计
对卫星跟踪基准站的设计主要包括两个部分:网形设计和类型选择。基准站网形设计主要考虑的因素是CORS系统的应用功能,其功能主要涵盖实时动态定位及静态服务两部分,前者是在后者的基础上采用新技术进行的拓展。第一,静态数据服务功能基准站在站间的距离上是可以加长的,距离在200千米以内都是可以满足要求的,通过观测时间及控制观测点满足观测的精度。与此同时,可以适当放宽网络条件要求,对于基准站的观测数据而言,24小时回传一次就可以,不需要实时回传。第二,实时动态定位的实现要综合其它因素进行考虑,如计算机网络的时间可用性,CORS系统的精度设计及观测条件等。浙江嘉兴地区CORS系统设计精度为厘米级,该地区的电离层活动比较活跃,所以,在设计时站间距离设计为三十到五十千米,选择SDH数据进行专线实时回传。
根据基准站的类别可以将卫星跟踪基准站划分为楼顶站及基岩站,这两种类别中基岩站的稳定性较好,而楼顶站在供电、安全防护及网络上较好。首先,基岩站在大区域CORS系统建设中较为适用,不需要太多,区域内只需要三至五个即可。其次,楼顶站由于在设计要求上容易达到,因此建议在实际使用中广泛采用,大型CORS系统的局部及小型CORS系统的全部都可以采用楼顶站。
2、基准站站址的选择
对基准站的大致位置确定之后,要详细的选择具体位置,满足基准站选址要求的条件主要包括:较好的GPS数据观测质量、稳固的基础、便捷的计算机网络、可靠的供电系统及完备的安全防护系统。基岩站的具体位置选择要考虑风化层钱的岩层,建立在基础较为稳固的板块之上;楼顶站的具体位置要安置在结构稳定的建筑物之上,保证楼顶站的稳定性。
卫星跟踪基准站要求全天候都要观测到最多的卫星数,还要考虑干扰信号不影响观测数据的质量,一般在位置确定之前要进行测试,包括强磁场测试、GPS观测数据质量分析等,最终却行具体位置。便捷的计算机网络、稳定的供电系统及可行的安全防护措施保证了基准站全天候观测卫星的实现,一般这些都要建立在网络RTK及120报警系统基础上。
3、基准站的建设
仪器室和观测墩构成计转站,仪器室主要用于安放GPS接收机、网络设备、UPS电源及计算机等辅助设备;观测墩用于安放GPS天线、仪器室与同轴电缆的连接等。设计观测墩时,要考虑基础的稳固、防水、防虫、防风、防尘、防日照等因素,仪器室则要考虑防水、防尘,稳定恒定等因素。
浙江嘉兴卫星跟踪基准站全部采用楼顶站,观测墩也都安放在建筑物的支撑柱上,对观测墩外围全部采用隔离的措施,解决了防风、防水、防尘、防虫及防日照的问题,通过特殊的设计,也解决了内部通风的问题。
4、基准站的防护
对基准站进行良好的保护,是保证基准站正常工作的基础,基准站防护主要包括电气设备防电涌、室外设备防雷、网络设备放射频干扰等,还有就是所有设备的防盗问题。防雷主要是针对室外设备,而基准站最直接的室外设备就是观测墩,因此防雷主要针对是就是观测墩的防雷。要使得观测数据准确,就需要使观测墩处于突出的地理位置,地势要凸起。但是这种凸出的地理位置也是最容易受到雷击的位置。一般采用避雷针防雷措施,在避雷针的选择上,主要采用主动放电式避雷针和被动式避雷针,嘉兴市基准站采用高脉冲主动放电式避雷针,也取得较好的效果。电气设备防电涌是在设备未接入电源之前,在设备上安装电涌保护装置,防止由于瞬间高压造成电气设备的损坏或者降低其使用寿命。计算机网络接入及GPS传输线接入时要采用射频保护。
5、基准站设备的选型
根据区域内的实际情况及CORS系统的设计,基准站设备在选择时有多种选择,要根据基准站有可能存在的问题及出现的情况,对设备进行选择,一般从以下几个方面进行考虑:
5.1GPS设备选型
基准站的核心设备就是GPS设备,其天线的型号有多种,主要有电子改正相位中心和固定相位中心。建议在基准站GPS天线的使用上采用扼流圈天线,这样就可以保证基准站坐标的稳定,且对抗强干扰能力较强,随着该系统的应用,市场上出现多种GPS接收机,一般选择多种输出方式的接收机。尤其要选择带网络输出接口的,便于多方案的制定与选择。
5.2计算机网络
CORS系统网络方案的设计及基准站计算机的使用都与计算机网络连接方式有关。根据不同的网络方案,要清楚其核心问题: IP地址是动态的还是静态的。静态IP地址可以采用GPS接收机上传网络,通过CORS系统控制中心固定IP与GPS接收机相连,基准站做好备份即可;动态IP地址要求基准站计算机直接与控制中心连接,便于在掉线后的系统自动连接。
5.3应急供电系统
在正常供电系统刚出现问题后,应急供电系统应该发挥其作用,保证基准站设备的正常运行,在应急供电系统设备选型时要考虑系统供电的时间及远程监控问题。随着供电系统远程监控技术的发展,其可选择的产品有很多,基本都能满足基准站的使用要求,需要注意的是应急供电系统要根据基准站负载及维修响应时间来确定电池的容量。
结束语
卫星跟踪基准站作为CORS系统的重要组成环节,其运行的稳定、高效及安全,保证了整个系统的正常运行,基准站的设计与建设,需要在一套完善的管理体系的基础上进行,事先进行设计与规划,利用已有资源,不断提升系统的技术含量及应用范围。
参考文献
[1]高伟,李本玉.数字泰山风景区CORS系统的建设与应用[J].矿山测量.2008(1).
[2]马云飞,张柯楠,张福林,苏占新,苏赫.关于CORS系统异构问题的分析研究[J].城市勘测.2008(6).
[3]覃婕,韦波,黄俊华,任建福.南宁市连续运行卫星定位服务系统的建设[J].地理空间信息. 2008(4).