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所屬欄目:電子技術論文 發布日期:2011-01-01 13:16 熱度:
摘要RTK技術局限性,CORS系統,參考站技術,CORS系統的原理,定位技術
本文對目前的RTK技術的局限性進行了分析,并對CORS系統組成、原理、發展、應用以及目前在我國的成功應用分別進行了介紹。
關鍵詞:GPS;CORS系統;參考站技術;衛星定位
一、RTK的技術局限性
RTK(real-time-kinematic)技術是GPS實時載波相位差分的簡稱。這是一種將GPS與數傳技術相結合,實時解算進行數據處理,在1-2秒的時間里得到高精度位置信息的技術。自90年代初,由Trimble公司率先開發的這項技術一經問世,極大的拓展了GPS的使用空間,使GPS只能做控制測量的局面中擺脫出來,而開始廣泛運用于工程測量。直到今天,如果沒有CORS的出現,RTK技術仍代表著高精度GPS的最高水平。
但RTK技術有著一定局限性,使得其在應用中受到限制,主要表現為:
1.用戶需要架設本地的參考站.
2.誤差隨距離增長
3.誤差增長使流動站和參考站距離受到限制(<15KM)
4.可靠性和可行性隨距離降低.
二、什么是CORS?
CORS是目前國際上最先進的定位導航綜合技術之一。是連續運行參考站系統可以定義為一個或若干個固定的、連續運行的GPS參考站,利用現代計算機、數據通信和互聯網(LAN/WAN)技術組成的網絡,實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值(載波相位,偽距),各種改正數、狀態信息,以及其他有關GPS服務項目的系統。與傳統的GPS作業相比連續運行參考站具有作用范圍廣、精度高、野外單機作業等眾多優點,目前國內一大批城市、省區和行業正經歷著一個連續運行參考站網絡系統的建網高潮。
三、CORS分類
CORS技術在用途上可以分成單基站系統、多基站系統;
單基站系統,就是只有一個連續運行站。類似于一加一的RTK,只不過基準站由一個連續運行的基準站代替,基準站上有一個控制軟件實時監控衛星的狀態,存儲和發送相關數據。
多基站系統:分布在一定區域內的多臺連續觀測站,每一個觀測站都是一個單基站,同時每一個單基站還有一個中央控制計算機控制。
按工作方式來分又分為以Trimble為代表的VRS技術和以徠卡為代表的主輔站技術,還有以拓普康為主的拓普技術。
Trimble的VRS技術
VRS就是虛擬參考站(VirtualReferenceStation)的意思,與常規RTK不同,VRS網絡中,各固定參考站不直接向移動用戶發送任何改正信息,而是將所有的原始數據通過數據通訊線發給控制中心。同時,移動用戶在工作前,先通過GSM的短信息功能向控制中心發送一個概略坐標,控制中心收到這個位置信息后,根據用戶位置,由計算機自動選擇最佳的一組固定基準站,根據這些站發來的信息,整體的改正GPS的軌道誤差,電離層,對流層和大氣折射引起的誤差,將高精度的差分信號發給移動站。這個差分信號的效果相當于在移動站旁邊,生成一個虛擬的參考基站,從而解決了RTK作業距離上的限制問題,并保證了用戶的精度。Trimble需要移動站先將接收機的位置信息發送到數據處理中心,數據處理中心會根據移動站的位置“虛擬”出一個參考站,然后,將虛擬出的參考站改正數據播發給移動站,所以在這條通訊線路上是雙向通訊的。而通用的位置信息就是NMEA-0183中的GGA信息,所以,Trimble的CORS都需要用戶以一定的頻率播發GGA信息。
Leica的主輔站技術
Leica的數據處理中心播發給移動站的數據是由兩個部分組成的。一個是主參考站的位置信息及改正信息,另外一部分是輔參考站相對于主參考站的改正信息。一個參考站網中只有一個主站,剩下的都是輔站,當然這個主站是不固定的。Leica的主輔站技術不需要用戶播發位置信息,所以在這條通訊線路上是單向通訊的(最新的Leica技術也需要移動站發數據給基準站)。
四、CORS系統組成
CORS的出現,得益于現在高科技的發展。實際上,CORS系統已不僅僅GPS的產品,而是集internet技術,無線通訊技術,計算機網絡管理和GPS定位技術一身的系統。VRS系統包括3個部分:控制中心,固定站和用戶部分。
1.控制中心(Controlcenter)
整個系統的核心。它即是通訊控制中心,也是數據處理中心。它通過通訊線(光纜、ISDN、電話線)與所有的固定參考站通訊;通過無線網絡(GSM、CDMA、GPRS..)與移動用戶通訊。由計算機實時系統控制整個系統的運行。
2.固定站(連續運行的參考站)
固定參考站是固定的GPS接收系統,分布在整個網絡中,一個CORS網絡可包括無數個站,一般情況下站與站之間的距離可達70公里,(傳統高精度GPS網絡,站間距離不過10-20公里)。固定站與控制中心之間有通訊線相連,數據實時的傳送到控制中心。
3.用戶部分
用戶部分就是用戶的接收機,加上無線通訊的調制解調器。接收機通過無線網絡將自己初始位置發給控制中心,并接收中心的差分信號,生成厘米級的位置信息。
五、CORS技術的發展情況
優點:
①擴大了作業范圍,提高了生產效率
②顯著地降低系統誤差,減少了初始化時間,提高了精度
③所有用戶在統一建立的坐標系框架中
④個人測量系統,不需要當地參考站
CORS系統的優點明顯,但對一般單位而言投入較大,因此最初都是一些政府項目,國家項目出資建設,例如深圳、成都、昆明。這些CORS投資巨大,如果只供本單位使用,效益太差。這樣的單位會尋找合作伙伴開發市場,成都的CORS系統就是一個很好的例子。
成都CORS
隨著全球衛星定位技術、計算機技術、網絡和通信技術的迅速發展,建立區域衛星定位導航服務網絡、向社會提供實時導航定位服務已成為當前衛星定位技術的發展趨勢。
參考文獻:
《GPS測量原理及應用》張勤李家權2005
《全球定位系統(GPS)測量規范》(GB/T18314-2001);
文章標題:衛星定位系統新發展方向-CORS系統
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