區域CORS 系統的定位精度分析

江蘇省測繪工程院 丁玉平 許友清

區域CORS 系統的定位精度分析

江蘇省測繪工程院 丁玉平 許友清

一、引 言

區域CORS系統是在一定區域內建立多個連續運行參考站，對該地區構成網狀覆蓋，并以這些參考站的一個或多個為基準，計算和播發誤差改正信息，對該地區的衛星定位用戶進行實時改正。近年來，隨著CORS系統相關技術的發展及良好的應用前景，國內外掀起了CORS系統建設的高潮。江蘇省全球導航衛星連續運行參考站綜合服務系統(JSCORS)是國內首個建成的省域CORS系統，通過建設72個連續運行參考站，從而建立一個高精度、高時空分辨率、高效率的全球導航衛星系統綜合信息服務網。系統可提供多種精度、多種模式的導航定位服務。系統建成后，其定位的精度、穩定性及可靠性是系統運行過程中最為關鍵的問題。因此，本文結合JSCORS系統，在簡要分析影響CORS系統定位精度的因素的基礎上，對系統定位的精度和穩定性進行探討。

二、影響JSCORS系統定位精度的因素

JSCORS系統的定位精度除受到信號傳播誤差、軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差以及多路徑效應的影響外，還受到定位參考框架的選擇、參考站坐標解算過程中IGS跟蹤站的選取，以及流動站在參考站網中的位置、觀測時段及衛星分布情況、系統定位算法的優劣等影響。

對于影響CORS系統定位的部分誤差，可以利用差分技術進行消除或削弱。雙差殘余誤差有衛星軌道誤差、電離層延遲、對流層延遲、多路徑效應及觀測噪聲等。其中，衛星軌道誤差、電離層延遲和對流層延遲經差分后被減小。不少文獻在對這些誤差的減弱或消除方面作了大量的研究。

CORS系統的定位算法中主要有 VRS、MAC、FKP和CBI等。JSCORS系統的定位算法采用Leica的主輔站技術，是對各參考站的觀測數據進行綜合處理后再播發改正信息給流動站，所以流動站和參考站網之間的相對位置關系以及所采用的插值算法對流動站的定位精度也有一定的影響。為使流動站坐標信息更具有實用性，JSCORS的坐標系統采用江蘇省C級網框架下的WGS-84大地坐標系(ITRF 93框架，1996.35歷元)，選擇 ITRF 93框架相比ITRF 2005框架對精度有一定的損失。另外，定位解算中使用地方坐標系，需要以一定的轉換參數將WGS-84坐標轉換到所需的地方坐標系下，而轉換參數受參考站的點位誤差、坐標轉換計算方法等因素的影響，導致流動站的定位精度因選取轉換參數的不同會造成在同一測站點定位精度的不同。

三、JSCORS系統定位精度分析

JSCORS提供實時定位和事后精密定位兩種定位服務。實時定位是利用流動站每10個歷元的觀測數據解算得到流動站坐標;事后精密定位是利用流動站的觀測數據和參考站的原始觀測數據的聯合解算得到流動站坐標。為檢驗系統的定位精度、穩定性及可靠性，系統定位精度檢驗采用坐標比較的方式進行，即將已知坐標作為真值，利用觀測值與真值的差值進行分析。

1.實時定位精度檢驗

實時定位采用靜態檢測的方法，利用JSCORS的網絡RTK功能來實現實時定位，JSCORS系統將流動站的觀測數據每10個歷元進行一次解算以獲得流動站的坐標值，并求解流動站坐標的內、外符合精度(已知點是基于江蘇省C級網下的WGS-84坐標)。實時定位精度檢驗選取周圍觀測環境良好(四周開闊無遮擋、無電磁波信號干擾等)的點作為試驗點。觀測時段為上午 9:00—12:00、下午15:00—17:50，測試結果如表1所示。

從表1可知，各試驗點N、E方向的內符合精度優于±1 cm，H方向精度較N、E方向的低，基本在±4 cm以內;外符合精度在N、E、H三個方向的分布與內符合精度相似，在N、E方向上優于±5 cm，但H方向精度較差。試驗結果符合江蘇省測繪局發布的JSCORS工程技術指標。

表1 實時定位試驗點內外符合精度統計表 m

2.事后定位精度檢驗

JSCORS系統可以提供精密的坐標參考，系統將流動站的觀測數據與參考站的原始數據進行事后聯合數據處理，以獲得高精度的流動站的坐標信息。為檢驗JSCORS系統事后定位解算的精度，采用2009年1月1日全天的連續觀測數據，分別采用1 h、2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h 的觀測數據進行聯合解算。星歷采用IGS最終精密星歷，并對參考站坐標實施強約束(0.001 m)，各時段解算的流動站的坐標與已知值的差值及其精度分別如圖1、圖2所示。

圖1 流動站坐標差值與觀測時段之間的關系圖(精密星歷)

圖2 流動站坐標精度與觀測時段之間的關系圖(精密星歷)

由圖1、圖2可知，隨著參與計算的觀測時間(即參與計算的觀測數據量)的延長，流動站的定位精度也隨之變高。當參與解算的時間超過1 h時，流動站坐標在三個方向上的差值均小于1 cm，定位精度優于±5 mm;當參與解算的時間超過2 h時，流動站坐標在三個方向上的差值均小于6 mm，定位精度優于±2 mm，且解算精度趨于平緩。

四、結束語

本文通過對CORS系統定位精度的影響因素分析，采用靜態檢測的方式對JSCORS系統覆蓋區域內的流動站的定位精度、穩定性進行了檢驗。檢驗結果表明，JSCORS系統流動站實時定位，N、E方向的內符合精度較高，一般在±(0.2～1)cm之間，H方向精度較N、E方向的低，一般在±(1～4)cm之間。實時定位服務可應用于車輛導航、施工放樣及大比例尺測圖等方面。JSCORS系統定位事后解算的結果表明，參數解算的時間超過1 h的精度即可達到±5 mm，系統定位精度隨觀測時間的延長有明顯的提高;當參與解算的時間超過±2 h后，精度提高已趨于平緩。事后解算服務可應用于大地測量、城市地面沉降監測等方面。

(本專欄由徠卡測量系統和本刊編輯部共同主辦)