北斗地基增强系统建设方案.docx
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北斗地基增强系统建设方案
1.1构建地基增强系统
地基增强系统是基于BD/GPS卫星定位技术、运算机网络技术、数字通信技术等高新科技，通过在必然区域布设假设干个GNSS持续运行参考基站（CORS），对区域GNSS定位误差进行整体建模，通过无线数据通信网络向用户播发定位增强信息，提高用户的定位精度，且定位精度散布均匀、实时性好、靠得住性高。
地基增强系统辅助空间卫星，能够显著或成倍提高定位和授时精度，可使终端的定位精度提高到米级之内。
地基增强系统由参考站、数据处置中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部份组成，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，形成专用参考站网络，数据传输系统与定位导航数据播放系总一起完成通信传输。
北斗卫星地基增强系统是动态的、持续的空间数据参考框架，可快速、高精度的获取空间数据和地理特点，它也是区域计划、治理、决策的基础。
1.1.1建设原那么
北斗卫星地基增强系统建设将坚持“技术先进、高效靠得住、经济有效和易于扩展”的大体原那么。
1）整体计划、分步实施
系统建设中，应先行进行整体计划和设计，通盘考虑系统建设目标。
依照整体计划指导和要求，进行项目的分期建设的设计和实施，幸免不合理的建设投入。
2）先进性
系统拟采纳的BDS/GPS技术融合了网络RTK技术和PPP技术的各自优势，充分借鉴了网络RTK和PPP技术的工作模式，因此其技术本身可具有以下优势：
（1）北斗为主，兼容GPS、GLONASS系统。
具有BDS独立组网进行高精度定位增强的能力，同时提供CGR三系统、CG双系统、CR双系统、GR双系统等4种组合定位增强模式，实现GEO/IGSO（高轨）卫星与MEO（GPS/GLONASS中圆轨道）卫星联合解算技术。
（2）区域网络RTK与广域PPP技术融合统一，区域CORS网内和网外用户采纳同一套数据处置软件，相同的数据处置模式，实现区域增强与广域增强效劳自动无缝切换，具有近海高精度定位增强效劳能力。
（3）坐标同时兼容CGCS2000和WGS84坐标系统。
（4）现有的GPSB级点能够结合IGS站点，实现CJK-CORS监测系统中的基准点的坐标联测的起算点。
3）靠得住性
（1）系统设计充分考虑系统运行的靠得住性和个BDS/GPS
定位技术的靠得住性。
从系统设备部署、基准站布网散布、系统软件自适应性及靠得住性、合理高效的备份机制等方面，保证系统全天候、稳固正常运行；
（2）系统设计以北斗信号为主，兼容GPS、GLONASS信号，关于GPS定位技术而言存在更多的冗余性，有利于提高定位的精度与靠得住性。
关于北斗三星GPSCORS系统监测，其在扩展时刻可用性的同时，能有效地缩短初始化时刻。
（3）全方位的完好性监测方式和预警技术。
对导航星座、CORS基站、大气扰动、网络环境、硬件设备进行实时监测，面向系统决策层、系统治理员和终端用户各自不同的需求，成立相应的系统完好性参数化模型，实时发布完好性差分数据、监测数据和预警信息，提升系统效劳的靠得住性和完备性。
3）资源集约利用
（1）利用一带一路周边现有的基站站可利用的设施，在其基础上扩展CORS监测系统，尽可能幸免重复投资。
（2）在确保系统性能指标和质量不受阻碍的情形下，采纳合理、节省的方式设计系统，尽可能节约工程建设总费用。
4.易用可扩展
（1）系统设计要保证系统建成后易用性，包括系统治理、系统保护、用户应用的易用性，用户端实现简单培训后即可操作作业，治理端进行短时间培训实习后能够进行系统治理和保护，幸免人员变更而致使的损失。
（2）系统建设进程中，应充分考虑与如地震监测、测绘院等其他部门技术的融合，预留相关建设场地和数据处置接口，使系统建设完成后可依照用户需求后期扩展效劳。
1.1.2建设目标
系统遵循“立足测绘，效劳一带一路”的整体目标：
以一带一路重点区域沿线范围为主、以北斗为主体、兼容其他GNSS卫星、统一的多系统、高精度GNSS地基增强系统网络。
通过在一带一路重点区域沿线范围内布设北斗地基增强参考站，建设覆盖一带一路重点区域的高精度增强定位系统，为国家一带一路战略提供空间基础数据。
可向系统覆盖区域内的用户提供各类不同精度的位置和时刻信息效劳，以知足一带一路建设计划、设计、施工、运营应用的定位、导航和时刻效劳的实际需求。
1）成立和维持新一代高精度的B操纵网基础框架。
2）结合区域似大地水准面精化功效，向测绘及相关应用行业提供高精度、持续、动态、三维的空间坐标参考框架。
3）
为现代测绘基准体系的成立和完善提供平面和高程基准基础设施，为空间技术的应用及其产业化效劳提供基准保障。
4）基站为监测中心效劳器提供原始数据，知足监测软件需求。
1.1.3建设内容
1）改造/建设长一带一路持续运行基站接收设施；
2）成立操纵中心，基于现有资源，实现基准站到操纵中心的实时传输并对各站点的数据进行质量检查、冗余的备份链接；对接入系统的基站数据进行同步并成立电离层、对流层模型；监控各基准站的运行，并实现效劳与不同系统的实时数据共享；
3）建设数据中心，存储不同采样距离和不同时段的BDS/GPS原始观测数据，存储包括的BDS/GPS原始观测数据、存储网络模型文件、进行数据的质量检查和转换；
4）成立一带一路效劳中心，基于网页的用户治理系统；利用Internet向批准用户提供基准站原始观测数据下载效劳；利用电台方式向一带一路地域用户提供实时RTK效劳，同时为用户提供扩展的二次开发的接口；
5）成立参考站和操纵中心之间的通信连接；
6）监测基准站的站点位移情形；实时进行站点监测，按期（每季度）加入高品级操纵点进行整网的解算，保障基准框架的稳固，成立数据平台；
7）监测站点现场的温湿度；
8）监测站点差分数据发射是不是正常；
9）监测站点BDS/GPS数据链的信号强度、站点BDS/GPS星空图；
10）监测GPRS路由器的GPRS流量；
11）建设常规RTK差分信息的发播系统。
1.1.4系统性能指标
项目
内容
技术指标
覆盖网络
网络RTK
重点区域95%以上覆盖
DGPS
CORS网内及网外100km
PPP
不受限制
服务领域
导航
交通监控、地理信息采集、数据更新
定位
测绘、地籍、规划、工程建设、变形监测、地壳形变监测
系统精度
动态参考基准
地心坐标的坐标分量绝对精度不低于0.05米
基线向量的坐标分量的相对精度不低于3×
网络RTK
事后精密定位
变形监测
导航
定时
水平
，垂直
（平坝、丘陵），垂直
（山区）
水平
，垂直
水平
，垂直
单机精度
，垂直
水平
，多机同步
可用性
定位
95%（365天），95%（天）
稳定性
报警时间
秒
误报率
兼容性
定位导航
原始GNSS数据格式采用RINEX格式，实时差分数据采用RTCM3.X格式，兼容各类接收终端及后处理软件
卫星信号
北斗B1、B2、B3
L1C/A码L1/L2P码
扩展支持GLONASSLIL2
接收机、终端
国内主流GNSS接收终端
用户容量
实时用户
GSM、GPRS、CDMA方式多用户同时使用
事后处理用户
无限制
1.1.5系统组成
北斗卫星地基增强系统的设计将依照严格的现代运算机网络的标准与标准。
整个系统是以参考站网为中心节点的星型网络。
成立在高速广域网（100M）上，网络采纳TCP/IP协议，效劳器操作系统采纳WindowsServer，基准站采纳基于LINUX系统设计的专业网络基准站接收机。
参考网子系统：
卫星定位数据跟踪、搜集、传输、系统靠得住性（完备性）监测。
操纵中心子系统：
接收并操纵各基准站发还的数据。
检查各基准站工作状况；对数据进行分析、处置、存贮、治理。
形成必然格式的数据文件，发送给用户。
通信子系统：
将基准站观测数据传到中心系统包括GNSS差分数据、定位数据实时发送给用户，通过Internet网络公共通信网络、专用无线网络、电台发布GNSS数据。
用户终端子系统：
包括高精度卫星接收机、电话、车载终端等GNSS信号接收，实时差分解算，事后处明白得算。
1.1.6系统整体结构
北斗卫星地基增强系统是以参考站中心为中心节点的星形网络。
中心成立在高速局域网的互联上。
要紧由参考站网、通信网、操纵中心和用户部份组成。
系统的网络协议基于TCP/IP效劳，参考站的接入要紧利用光纤或有线数据网络。
中心效劳器采纳散布式部署方式结合多种先进架设、安装、防护、存储手腕。
1.1.7系统流程
系统数据流能够分为内部和外部数据流两类，内部数据流是指在持续运行参考站内部互换的流量数据，其要紧特点是不不对外公布；外部数据流是持续运行参考站与系统用户之间进行互换的流量数据，这两类数据通过持续运行参考站的各个子系统进行互换处置。
1.1.8参考站散布设计
依照《全世界导航卫星系统持续运行参考站网建设标准》的要求，北斗卫星地基增强系统属于区域参考站网，依照区域参考站网的布设距离规定要求：
实时定位精度：
分米级
厘米级
参考站距离：
50-150Km
20-80Km
1.1.9参考站网系统
参考站网系统是北斗卫星地基增强系统的数据源，用于实现对卫星信号捕捉、跟踪，卫星数据的记录、传输。
为了满重点区域大部份地域用户能够取得厘米级网络RTK定位效劳，实现高精度的定位能力。
基准站作为地面增强系统的重要组成部份，CORS基准站设计为无人职守型。
CORS基准站跟踪视野内的所有卫星，自主完成导航卫星数据的接收、搜集、处置、存储、传输和自动监测报警和远程操纵与治理等功能。
其中导航卫星数据的接收、搜集、处置、存储和传输是基准站必备的功能，而自动监测报警和远程操纵与治理可依照系统建设的要求和实际情形来选择。
本系统中的基准站具有以下功能：
（1）导航卫星数据的接收、搜集和处置
基准站接收北斗/GPS导航卫星信号，包括卫星广播星历、载波观测数据、C/A码、P码和时钟数据等。
基准站接收机天线接收到的卫星信号需要通过解译后才能够用于导航定位。
通过解译后的卫星数据格式有TrimCom数据、TR17数据和TRCM数据等。
（2）导航卫星数据的传输
基准站接收到的导航卫星信号并解译后，需要将数据实时传输到中心系统。
目前的基准站接收机自身带有网路传输通道（即从导航接收机到公网或专线通信线路的传输途径），能够直接将数据传输到网络，无需再配备运算机。
网络传输通道一样通过光纤协议转换器、VPN路由器和ADSL调制解调器等专用设备实现。
（3）导航卫星数据的存储
基准站搜集的数据实时传输到数据与效劳中心，中心会对数据进行存储。
可是若是显现通信中断、基准站通信设备故障等意外情形，数据将无法传输到数据中心，如此会致使中心系统无法存储该时刻段的卫星数据，从而阻碍后续的差分数据处置。
因此，基准站自身应具有存储卫星数据的能力。
当网络故障排除后，治理员能够通过手工操作的方式把缺失的观测数据从基准站下载并传输到中心系统进行存储。
（4）自动监测报警
基准站监测报警功能指基准站在运行显现故障时，向中心系统发出报警信息，以供治理者决策。
导航接收设备运行状况的监控和报警一样由导航接收机自身或外接接收机向中心系统传输接收机和天线状态数据，包括接收机数据质量、卫星状态、数据完好性等。
当接收机运行显现异样时，接收机向中心系统发送警报，并同步发送故障信息。
电源运行状态通常通过UPS电源来远程监控。
供电显现异样时，UPS将向中心系统发送警报，并以文字形式说明异样信息。
网路设备的监控要紧针对网络互换机、VPN等设备的运行状态进行监控。
监控信息包括网络通路状态、网络传输速度和数据延时等信息。
当网络设备处于异样时，中心系统能够监控到网络设备故障，并远程进行处置。
（5）远程操纵与治理
基准站的远程操纵与治理要紧实现中心系统以远程的方式进行基准站的设定、操纵和运行检测等功能。
具体包括三个要紧方面：
远程参数设置：
包括基准站接收机设置、运算机设置和网络设置等。
远程系统操纵：
包括操纵接收机采样速度、网路数据流向和基准站定位基准等。
远程状态检测：
包括接收机检测、接收机检测、网路设备检测和UPS电源检测等。
参考站要紧由室外设备和室内设备两大部份组成。
室外设备一样包括天线基体（即天线墩）、天线固定装置、导航接收机天线、导航信号发射天线和防雷设备。
其中防雷设备又包括直击雷防雷装置、感应雷防雷装置和接地网装置。
室外设备的要紧功能是接收导航卫星数据和在战时发射北斗导航卫星模拟信号，同时爱惜基准站设备。
室内设备要紧包括多模导航接收机、电涌爱惜器、UPS电源、网络设备和机柜等。
要紧功能是进行室外接收到的导航数据的处置、存储和对中心系统的传输。
高精度BDS/GPS基站接收机：
GNSS接收机
要紧特点：
⏹采纳BDS+GPS双星五频GNSS模块，支持单北斗定位、单GPS定位及北斗+GPS联合定位；
⏹高度灵活的分体式接收机、天线设计，适用于各类变形监测、网络参考站、驾考系统、机械操纵等系统集成应用；
⏹内置2000伏光电隔离，对接收机有效进行过流过压爱惜，预防雷击；
⏹支持GPS信号和L2C现代化改造后的GPS信号；
⏹时刻同步支持1PPS实时输出；
⏹支持网格平面坐标输出，无需第三方软件做投影转换；
⏹支持自动差分，差分格式支持RTCM2.X、RTCM3.X和CMR；
⏹两个电源接口，两个串口，知足更多需求的利用；
⏹内部贮存为100M，可设置自动记录原始数据；
⏹可远程设置、下载、查看数据等等。
1.1.10操纵中心系统
操纵中心是整个系统的核心单元，与各基准站之间采纳有线网络通信，并以无线网络和其他通信方式作为冗余备用链接。
作为整个效劳系统的核心，中心要求具有有以下功能：
数据处置、系统运行监控、信息效劳、网络治理、用户治理。
（1）数据处置
负责对各基准站搜集并传输过来的数据的质量分析和评判，对某些数据（如导航）进行多站数据综合、分流，形成统一格式的差分更正数据。
依照测绘及定位导航的要求，治理中心应输出的数据结果有：
1）RTCMV2.1/V2.3伪距差分修正信息：
效劳于米级定位导航的用户。
2）RTCMV2.1/V2.3/V3.0相位差分修正信息：
效劳于厘米级，分米级定位的用户。
3）网络RTK差分修正信息VRS：
效劳于网络RTK用户。
4）RINEXv2.1原始观测数据：
效劳于事后毫米级定位的用户。
（2）系统监控
对各基准站运行中的设备平安、正常性进行监控治理，可远程监控基准站卫星定位设备的工作参数、检测工作状态、发出必要的指令、改变各基准站运行状态。
数据中心要求能够对整个定位效劳网络的卫星基准站网子系统进行实时、动态的治理。
1）对基准站的设备进行远程治理。
2）对基准站进行设备完好性监测。
3）网络平安治理，禁止各类未授权的访问。
4）网络故障的诊断与恢复。
（3）信息效劳
对各类用户提供导航定位数据效劳，地理信息中有关坐标系、高程系（似大地水准面精化工作完成后）的转换效劳。
数据中心向操纵区域进行数据播发，可适应以下的通信模式：
1）GPRS/CDMA方式：
采纳基于移动无线上网方式向用户发布数据信息。
2）事后数据发布：
采纳基于Internet或广域网的方式向用户提供事后周密定位效劳。
（4）网络治理
整个数据中心系统由局域网（LAN）、广域网（WAN）和因特网（INTERNET）连接形成，作为网络中心。
要紧性能有：
1）FTP效劳器：
支持匿名和利用密码两种方式登录。
2）WWW效劳器：
网络多媒体数据信息效劳器。
主页是持续运行GPS基准站系统，向全世界及国内用户发播各类信息。
3）网络治理专用运算机：
对网络监视、运行及治理（包括计费）。
（5）用户治理
数据中心对所效劳的各类用户进行治理，包括：
1）用户计费治理。
系统治理员将依照用户利用的时刻、时段、次数和通信方式生成表格，以方便治理部门依照必然的制度进行计时计费。
2）用户记录、注册、撤消、查询、权限治理。
系统治理员可方便的增减用户，依照用户的不同精度需求提供相应的精度权限，查询统计某用户的利用情形。
（6）其他功能
1）具有必然的自动操纵能力，减少系统治理员的工作量。
2）对系统的完备性进行监测，并提供最正确的计算方案。
3）有足够的扩充能力，可适应基准站数量的增加。
实时网络处置软件：
软件系统由核心解算软件、各类传感器接入软件和监测软件组成。
核心解算软件利用改良的参考站间高程不同大的内插模型，成立整网的对流层延迟、电离层延迟等误差模型，为移动用户提供优化后的空间误差更正数。
改良后的虚拟参考站能提供更靠得住、精度更高的网络CORS效劳。
技术指标：
（1）支持BDS+GPS+GLONASS
（预留伽利略系统）；
（2）自主研发的VRS新型解算技术；
（3）多种定位效劳模式，多种数据格式的解算与兼容；
（4）支持多种网络化协议，如：
Ntrip、TCP/IP；
（5）多样化、多性能的基站治理系统；
（6）实时多途径监测；
（7）网络信号监控；
（8）多样化地图支持；
（9）自动组网技术；
（10）实时数据传输技术。
（1）在线监控与差分状态查看；
（2）多样化的日记治理；
（3）实时地图查看与搜索；
（4）稳固的运行性能；
（5）人性化的用户治理（支持二次开发）。
软件采纳B/S结构的开发模式，能够灵活平安的操作权限治理，设置利用者的登录用户名密码，系统提供操作员治理功能，能够针对每一个操作员和每一个操作菜单进行单独的权限设置，设置方式灵活方便。
操作密码等核心数据都进行了加密处置，方便快捷的操作界面，能够进行报警，电话推送，查询设备状态，生成变形监测报表。
1.1.11通信系统
北斗卫星地基增强效劳系统是一项综合系统工程，涉及硬件设备、软件平台、资源配置、运算机网络、人力调配等方面。
系统长期稳固运行的基础是要成立一个良好的数据通信子系统。
数据通信子系统由四个部份组成，一是数据中心散布式千兆网络，二是基准站到数据中心组建的有线网络，三是基准站到灾备数据中心组建的无线或其他通信网络，四是数据中心向用户发播的通信网络。
数据通信子系统能够实现以下功能：
1）数据中心散布式网络支持中心运算机、网络设备的千兆数据传输，并提供向外界用户下载基准站数据的连接界面。
2）各个基准站和数据中心及灾备数据中心利用网络资源，构建基准站数据传输利用的的VPDN网络、3G无线网络、光纤专线。
3）用户终端用户能够实时向数据中心发送处置请求，数据中心及时将差分更正数据发播给用户。
4）网络系统采纳开放式、标准化的结构，具有良好的功能扩展和升级能力。
5）具有必然的网络平安机制。
1.1.12用户终端
用户终端接收北斗、GPS等导航卫星信号外，还需接收CORS中心站发送的差分信息，用户终端一样包括：
与CORS中心站的通信功能，导航卫星信号接收、处置功能。
（1）信号跟踪
跟踪通道数：
>48
跟踪频段：
BeiDouB1，B2；GPSL1-C/A，L1/L2-P（Y），L2-C，L1和L2载波相位
（2）技术特点
支持实时静、动态双频RTK解算，同时支持单BD-2解算模式；
高靠得住的载波跟踪技术，大大提高了载波精度，为用户提供高质量的原始观测数据；
全面的兼容高精简报文，易于数据传输及配套软件的应用开；差分格式支持：
CMR，CMR+，RTCM2.1，RTCM2.2，RTCM2.3，RTCM3.0，RTCM3.1；输出格式支持：
NMEA0183、PJK平面坐标、二进制码；网络模式支持：
VRS,FKP,MAC，支持NTRIP协议
（3）精度指标
RTK水平精度：
±1cm+1ppmRTK垂直精度：
±2cm+1ppm码差分定位精度：
0.45m（CEP）单机定位精度：
1.5m（CEP）
（4）数据通信
UHF数据：
集成度高，稳固提升电台作用距离
网络数据：
GPRS（3G/CDMA可选配）网络通信模块，国际通用，自动网络登录，兼容各类CORS系统的接入
其他通信：
WiFI，bluetooth等，能够自由切换，适应各类工作环境。
RTK高精度终端：
升级会员 