CORS系統(tǒng)在無移動通信信號區(qū)域測量的應(yīng)用方法研究

程林

【摘 要】CORS系統(tǒng)是RTK測量技術(shù)與移動通信技術(shù)結(jié)合發(fā)展應(yīng)用的一種測量方法，論文介紹了RTK測量技術(shù)原理，提出了CORS系統(tǒng)在局部移動網(wǎng)絡(luò)信號無信號或不穩(wěn)定條件下的一種解決方法。

【Abstract】CROS system is a kind of measurement method， which is developed and applied under the combination of RTK measurement technology and mobile communication technology. The paper introduces the principle of RTK measurement system， and puts forward a solution of CORS system under the condition of no signal or unstable signal in local mobile network.

【關(guān)鍵詞】RTK；CORS；無移動通信；信號區(qū)域

【Keywords】 RTK ；CORS； no mobile communication； signal region

【中圖分類號】P258 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）06-0142-02

1 引言

RTK技術(shù)是GNSS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合，于20世紀(jì)90年代發(fā)展形成的測量方法。根據(jù)目前RTK技術(shù)發(fā)展方式分為常規(guī)RTK技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。常規(guī)RTK技術(shù)是使用GNSS的載波相位觀測量，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算，獲得高精度的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)高精度的定位數(shù)據(jù)。但是常規(guī)RTK測量定位精度隨著移動站和基準(zhǔn)站距離的增加而越來越差，軌道偏差、電離層和對流層延遲的誤差都將迅速增大，導(dǎo)致難以確定整周模糊度，無法獲得固定解。因此在移動站和基準(zhǔn)站距離較長條件時（大于30km），經(jīng)過計(jì)算處理用戶得到的定位數(shù)據(jù)存在很大的觀測誤差，定位精度難以滿足測量精度要求。為克服常規(guī)RTK測量誤差，提高測量精度，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)成為一種有效技術(shù)手段。網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)通信鏈和用戶移動站組成?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)在一定區(qū)域內(nèi)按照設(shè)計(jì)均勻布設(shè)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)基本框架，通過數(shù)據(jù)通信鏈將觀測資料實(shí)時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)用戶移動站發(fā)送的GNSS觀測數(shù)據(jù)計(jì)算誤差改正信息，然后通過數(shù)據(jù)通信鏈發(fā)送到用戶移動站，從而計(jì)算出用戶觀測定位數(shù)據(jù)。相對于常規(guī)RTK測量技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)RTK測量技術(shù)精度、可靠性更高，覆蓋范圍更廣，應(yīng)用范圍更廣。

2 網(wǎng)絡(luò)RTK測量基本原理

常規(guī)RTK測量模式只有一個基準(zhǔn)站，采用1+N模式，用戶移動站與基準(zhǔn)站距離一般不能超過15km。網(wǎng)絡(luò)RTK測量模式中，有多個基準(zhǔn)站構(gòu)成基準(zhǔn)站網(wǎng)，用戶不需要自己建立基準(zhǔn)站，利用廣域差分GPS和具有多個基準(zhǔn)站的局域差分GPS基本原理和方法來消除或減弱各種系統(tǒng)誤差影響，獲得高精度的定位數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，線性衰減的單點(diǎn)GNSS誤差模型被區(qū)域型的GNSS網(wǎng)絡(luò)誤差模型取代，用基準(zhǔn)站網(wǎng)多個參考站組成的GNSS網(wǎng)絡(luò)來計(jì)算區(qū)域GNSS誤差模型并為用戶提供校正數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)RTK減少了誤差源，尤其是與距離相關(guān)的誤差源。

網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)一般分為三個部分，分別是基準(zhǔn)站網(wǎng)采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到改正信息；通過數(shù)據(jù)鏈播發(fā)改正信息。首先，基準(zhǔn)站網(wǎng)中多個基準(zhǔn)站同時采集觀測數(shù)據(jù)并通過通信數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心接受基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)剔除粗差，然后對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)計(jì)算，最后將計(jì)算得到的改正信息發(fā)送給用戶。

目前網(wǎng)絡(luò)RTK根據(jù)技術(shù)類型分為以下幾種：單參考站網(wǎng)模式、虛擬參考站技術(shù)（VRS）、區(qū)域改正參數(shù)法（FKP）、主輔站技術(shù)（MAX）、綜合誤差內(nèi)插法（CBI）。隨著網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)RTK應(yīng)用范圍也越來越廣，國內(nèi)已經(jīng)建立了完整的基于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的CORS系統(tǒng)。但是由于網(wǎng)絡(luò)RTK采用的技術(shù)本身固有的缺點(diǎn)，應(yīng)用上還存在很多問題影響實(shí)際應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)RTK中通信數(shù)據(jù)鏈穩(wěn)定性是影響網(wǎng)絡(luò)RTK應(yīng)用及測量精度的主要因素。

3 網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)在局部地區(qū)無通信信號問題解決辦法

目前CORS系統(tǒng)通信鏈依靠移動通信數(shù)據(jù)進(jìn)行，在局部地區(qū)存在無移動信號或者信號較弱的情況，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)進(jìn)度和工作效率，本文就數(shù)據(jù)通信鏈在多山地區(qū)測量作業(yè)時存在的無移動通信信號問題，提供一種解決方案。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)和單基站RTK技術(shù)，利用信號中繼器將移動通信數(shù)據(jù)鏈無法接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到移動用戶端，從而實(shí)現(xiàn)解決局部地區(qū)無移動通信信號的問題。信號中繼器能夠接收移動網(wǎng)絡(luò)信號并將其轉(zhuǎn)換為電臺數(shù)據(jù)鏈信號，類似單基站RTK測量工作模式，能夠在無移動通信信號區(qū)域?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號與電臺數(shù)據(jù)信號的快速轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)快速定位測量，大大提高工作效率。

本方案是基于CORS系統(tǒng)正常運(yùn)行，結(jié)合單基站RTK技術(shù)進(jìn)行融合，從而解決在無移動通信信號地區(qū)利用RTK方式測量的問題。該方案由CORS系統(tǒng)、移動CORS接收機(jī)和信號中繼器、移動用戶組成，如圖2所示。該系統(tǒng)關(guān)鍵在于信號中繼器，通過中繼器實(shí)現(xiàn)CORS由移動站轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn)站，通過電臺數(shù)據(jù)信號向移動用戶播發(fā)基準(zhǔn)站信號，實(shí)現(xiàn)快速定位測量。

該方案優(yōu)點(diǎn)：

①通過信號中繼器將CORS系統(tǒng)移動通信數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)換并利用電臺數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行播發(fā)，解決在實(shí)際測量工作中無移動通信信號區(qū)域的RTK測量問題，避免在無信號地區(qū)作業(yè)時無法利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行測量作業(yè)。

②單基站RTK技術(shù)基準(zhǔn)站與移動站是建立在誤差強(qiáng)相關(guān)的基礎(chǔ)上的，利用一個或數(shù)個觀測歷元即可獲得高精度的測量結(jié)果，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)CORS基準(zhǔn)站信息，可高效率完成測量作業(yè)。

③利用信號中繼器播發(fā)信號給用戶，可以自主實(shí)現(xiàn)移動站觀測數(shù)量的增加和減少。CORS系統(tǒng)用戶資源數(shù)量是有限的，在有限的時段內(nèi)，用戶飽和，就存在用戶之間相互搶信號的問題，通過信號中繼器轉(zhuǎn)發(fā)到移動用戶，可以節(jié)約有限的CORS系統(tǒng)用戶資源，達(dá)到提高效率的目的。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)相比，采用網(wǎng)絡(luò)CORS方式測量具有應(yīng)用范圍廣、精度高、野外作業(yè)靈活等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)很多省市都利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立了相應(yīng)的CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，CORS系統(tǒng)的應(yīng)用是測量技術(shù)手段的一次技術(shù)革命，大大提高了測繪作業(yè)的效率、降低了測量的工作強(qiáng)度，但由于CORS技術(shù)應(yīng)用不成熟仍存在很多問題，如通信網(wǎng)絡(luò)信號不穩(wěn)定、電離層強(qiáng)烈活躍條件下出現(xiàn)測量誤差的實(shí)際應(yīng)用等問題。在CORS系統(tǒng)應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定性成為影響網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式的重要因素，因此在實(shí)際測繪生產(chǎn)過程中，解決通信網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定性的問題成為采用網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式的重要問題。