连续运行参考站系统（CORS）浅析

　　摘要：本文介绍了连续运行参考站系统的基本原理及优势，对流动站从拨号上网到到最后得到固定解的整个作业流程作了详解，针对在不同阶段遇到的问题提出了具体的解决方案。
　　关键词:连续运行参考站(CORS)系统;实时定位
　　1引言
　　CORS理论源于1980年代中期加拿大提出的主动控制系统。该理论认为全球定位系统（GPS）主要误差源来自于卫星星历，若能利用一批永久性参考站，可为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。随着之后基准站点概念的提出,这一理论的实用化得到了推进。它的主要理论基础，就是在同一批测量的GPS站点中选出一些点位可靠、对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络的解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区内其他测站观测值的精密解算。
　　随着全球导航卫星系统（GNSS）、计算机、数据通信和互联网络等技术的不断发展成熟，利用多基准站网络（RTK）技术建立的连续运行参考站系统（CORS）应运而生，它很好地解决了大范围区域内厘米级精度的实时定位的问题，并在现代社会的发展进程中发挥着越来越重要的作用。近年来，国内不同行业已经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，目前，为满足国民经济建设信息化的需要，一大批城市、省区和行业正在筹划建立（或者已经建立）类似的连续运行网络系统，一个新的建网高潮正在到来。
　　3 CORS系统基本原理
　　连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。
　　该系统在一定区域范围内建立若干个连续运行的永久性基准参考站，通过网络连接，构成网络化的GNSS综合服务系统。可以为各级大地测量和测绘部门提供高精度、连续性的参考基准，并可向科研机构、导航、时间和灾害部门提供各种数据服务，也可服务于交通管理、城市建设、工程施工、气象监测、国土资源、森林资源调查等，满足任何需要位置信息的部门或者单位，提供准确可靠的位置数据资料。
　　目前应用较广的台站网技术有VRS,FKP和LEICA的MAC技术。与常规RTK不同，VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时，移动用户在工作前，先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。
　　CORS主要由控制中心、连续运行基准站、数据通信和用户部分几个子系统构成。
　　控制中心是整个系统的核心，既是通信控制中心，也是数据处理中心。它通过通信连线与所有的固定参考站建立联系，通过无线网络与移动用户进行通信，由计算机实时系统控制整个系统的运行。所以控制中心的软件既是数据处理软件，也是系统管理软件。
　　连续运行基准站就是固定的GPS信号接收系统，分布在整个网络中，一个CORS网络可包括无数个站，但最少要3个站，站与站之间的距离可达70公里（高精度GPS网络的站间距离为10～20公里）。
　　CORS的数据通信包括固定参考站到控制中心及控制中心到用户的通信联系。参考站到控制中心的通信网络负责将参考站的数据实时地传输给控制中心，而后者是指如何将网络改正数据由控制中心传送给用户。
　　用户部分就是用户的接收机，加上无线通信的调制解调器及相关的设备。
　　3CORS系统的优势
　　CORS系统彻底改变了常规RTK测量作业方式，在测量领域里它所带来的影响是空前的，目前的城市CORS系统在为用户提供数据服务方面，一是为野外用户提供实时差分定位服务信息；二是为事后处理用户提供原始参考站观测数据。其主要优势体现在：1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围；2）采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；3）拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；4）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用；5）使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰；6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享；7）扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；8）为建设数字化城市提供了新的契机。
　　4网络RTK入网使用流程
　　对于GNSS流动站，在利用连续运行参考站进行实时定位前，一般要通过以下几个步骤:
　　(1)必要的硬件设备配置。和常规RTK设备所不同的是，除了要拥有GNSS/GPS接收机外，还必须要有能够进行数据通信的GPRS/CDMA模块。目前情况下，一些新型的GNSS/GPS接收机本身内置了GPRS/CDMA模块，通过Ntrip协议可以直接接入CORS系统，或者虽没有内置的GPRS/CDMA模块，但可以通过在接收机采集首簿上插入无线上网卡来接入CORS系统。而一些早期的接收机首簿只支持外挂GPRS/CDMA模块方式接入。一般对老接收机的改造方案：使用支持Ntrip协议的GPRS/CDMA通信模块，通过串口连接到接收机，在电脑上课对模块进行GPRS/CDMA好Ntrip协议的参数设置。
　　（2）用户注册。GNSS流动站接收机在使用前，需要获得CORS中心授权给予的用户名和密码。
　　（3）购买SIM卡。GNSS流动站接收机与CORS中心的数据通信方式为无线通信网络。一般情况下，选择中国电信的CDMA或者中国移动的GPRS.
　　（4）相关参数设置。在以上条件都具备后，需要进行相关参数设置。例如，GPRS/CDMA无线上网参数设置，CORS中心服务器的IP地址和端口设置、CORS中心授权的用户名和密码设置、数据源列表好节点名称的设置等。不同品牌不同型号的接收机设置会略有不同。
　　（5）开始使用。以上步骤都完成后，就可以按照相应的步骤进行网络RTK作业。
　　5常见问题分析
　　以上准备过程完成后，就可以进行网络RTK作业。GNSS流动站在进行网络RTK作业时，要最终得到固定解，需要通过以下几个过程才能实现：
　　（1）必要的硬件设备配置和相关设置正确无误。
　　（2）GNSS流动站访问CORS中心的服务器。对流动站进行拨号无线上网，在网络联通后，流动站会根据设置的CORS中心服务器的IP地址和端口成功登陆服务器。
　　（3）随后流动站向服务器发送Ntrip请求，服务器验证流动站的用户名和密码。
　　（4）验证通过后，流动站锁住卫星，向服务器发送概略坐标的GGA信息，服务器收到流动站的请求后发送差分改正信息给流动站，流动站收到改正信息后很快得到浮动解。
　　（5）如卫星分布合理、点位环境良好、网络通讯稳定，流动站很快从浮动解变为固定解。
　　了解了GNSS流动站要得到固定解需要以上几个过程后，可以将流动站在作业过程中遇到的问题进行如下分类：
　　1、产品的软、硬件故障
　　处理方法：见客户支持部分的各厂家信息，具体问题和各厂家联系。
　　2、网络无法连接
　　处理方法：
　　a.检查所使用的GPRS/CDMA卡是否开通了网络服务。
　　b.检查所使用的GPRS/CDMA卡是否有足够的话费余额。
　　c.检查所使用的GPRS/CDMA网络是否覆盖作业区域。
　　d.检查仪器中网络通讯参数的设置。
　　3、网络有连接但数据链不通
　　处理方法：
　　a.检查GNSS流动站接收机是否已锁定卫星并得到导航解。
　　b.检查CORS中心授权的用户名和密码输入是否正确。
　　c.如设备需要手工输入域（节点名称、源列表），则需要检查CORS中心授权域（节点名称、源列表）输入是否正确。
　　d.检查作业地区的GPRS/CDMA网络是否稳定，网络延迟是否严重。
　　4、数据链路通畅但是长时间无法得到固定解
　　处理方法：
　　a.检查作业地区的GPRS/CDMA网络是否稳定，网络延迟是否严重。
　　b.检查可用卫星数是否满足要求。
　　c.检查作业地区周围是否有较大的电磁场干扰源。
　　d.如果没有上述问题则重新启动接受终端进行初始化。
　　5、测量得到的数据质量较差
　　处理方法：
　　a.重新初始化。
　　b.检查作业地区周围是否有较大的电磁场干扰源。
　　c.检查观测时段的卫星分布及卫星状态。
　　d.检查数据通讯延迟是否严重。
　　6静态测量
　　静态方法主要是利用系统基准站的原始观测数据和用户所观测的数据联合处理完成的，具体内容如下：
　　观测时间：1-2时段，1-3小时（根据控制点等级而定）
　　采样率：15秒
　　使用仪器：双频GPS接收机
　　处理软件：接收机厂商提供的商业软件，广播星历
　　测量精度：平面点位精度一般在3cm。
　　应用领域：城市控制测量，工程控制测量
　　使用方法：1、静态仪器直接观测。2、通过网络下载CORS基准站数据。3、利用商业软件进行基线处理。4、利用商业软件进行平差计算，得到控制点坐标。
　　7结语
　　由于城市CORS系统建设和应用的时间还比较短，在实际应用领域中还不是很完善，在利用连续运行参考站进行网络RTK作业时，使用过程中不可避免地会遇到一些问题，这就要求我们必须深入学习CORS的基本理论，在工作中要详细了解CNSS流动站从拨号上网开始到最后得到固定解的整个作业流程，然后针对在不同阶段的问题，予以不同的方法进行分析处理。
　　参考文献：
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　　[4]季善标.上海市VRSGPS台站网系统应用于管理[j].城市勘测.2007（5）

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