HeNCORS 系統功能測試

祁禮剛 許紅偉 禹 旭 王慧慧

（1.河南省測繪工程院 河南 鄭州 450003；2.河南省遙感測繪院 河南 鄭州 450003）

0 引言

連續運行參考站系統(Continuously Operating Reference Stations，CORS) 是集成了衛星定位（GPS、GLONASS、COMPASS、GALILEO 等）、通訊、有線及無線網絡和氣象采集等技術，是一個不間斷地面信息源采集系統，是坐標框架建設和維持的主要技術手段和基礎設施， 不僅服務于測繪領域，在氣象輔助預報、地震監測、規劃建設、交通導航管理等領域也發揮著重要的作用。

河南省連續運行參考站系統（簡稱HeNCORS），在省內共建設56 個連續運行參考站，覆蓋整個省域，平均站間距離61km。通過測試該系統的動態靜態定位精度、空間可用性、時間可用性、服務時效性、接收機兼容性等，客觀的評價HNCORS 各種技術指標水平，總結該系統成功和不足之處。測試設備為7 家廠商的10 種不同型號的接收機， 共103 個等級控制點，點位均勻分布全省。

1 測試內容

測試內容包括：野外測試、數據分析及結論。 從應用實踐角度考慮，測試主要涵蓋以下幾個方面：

1.1 定位精度：進行動態定位，分析評定點位的內符合、外符合精度；檢查利用CORS 聯網解算的已知點坐標準確性。

1.2 空間可用性：能夠得到RTK 固定解的范圍。

1.3 時間可用性：固定解條件下，符合指標的樣本占總樣本的比例。

1.4 服務時效性：也稱初始化時間，即流動站從浮點解到固定解的時間。

1.5 設備兼容性：不同廠家不同型號的設備在系統中使用的兼容情況。

2 測試方法

2.1 定位精度測試：動態測試時，在已知控制點安置好儀器對中整平或用對中桿扶正，首次固定后采集1 次，然后初始化3 次并采集數據，共4 個結果。采樣率為1 秒，每次記錄30秒的固定解，結果取平均值；靜態時，在已知點安置好儀器，連續采集2 小時靜態數據，與周圍參考站同步解算，求取點位坐標后與已知坐標進行差值比較。

2.2 空間可用性測試：設計均勻分布全省的測試點，通過測試點位的RTK 固定解情況界定其可見可用性。在河南省邊界配合車載測試 （車速40～120 千米/小時， 采樣率為1 秒），將GPS 接收機天線固定于車頂，記錄車輛的運行軌跡，進而分析在省周邊是否可用。

2.3 時間可用性測試：選擇5 處條件良好的點位，連續采集24 小時RTK 固定解，采樣率為5 秒。 計算各歷元定位結果的差值，以三倍設計精度為限差，統計限差之內樣本數量占總樣本數量的比例，≥95%為合格，＜95%為不合格。

2.4 服務時效性測試：與動態定位精度測試同時進行，記錄接收機從浮點解到固定解的時間（即初始化時間），每個點位4 次，列表統計分析。

2.5 設備兼容性測試： 選取目前市面常用的各類GPS 接收機（徠卡、天寶、拓普康、南方、華測、中海達、蘇州一光等廠家的設備）進行RTK 測量，考查各類設備利用本系統動態定位的情況。

3 數據分析

3.1 定位精度分析

坐標系統采用WGS 84， 大地坐標通過七參數轉換獲得西安80 坐標，分析其平面精度，高程精度方面使用大地高精度代替。

3.1.1 動態定位

1）內符合精度：反映定位的穩定性。

2）外符合精度：反映定位的準確性。

對103 個點位取393 次差值結果，點位內符合、外符合精度統計如下：

表3.1 點位內符合、外符合較差

圖3.1 點位內符合較差分布圖

可以看出，393 次獨立定位結果的精度分布符合正態分布，樣本質量良好。

圖3.2 點位外符合較差分布圖

3.1.2 靜態定位

采用徠卡AS10、天寶R8、南方S86、華測X90、拓普康HIPER、中海達V8 共6 臺雙頻接收機，共聯測10 個已知點。基線處理軟件采用GAMIT 軟件（Ver. 10.35），星歷采用IGS快速精密星歷，起算點為CORS 站點成果，計算得到的坐標與已知坐標的較差統計如下：

表3.2 點位坐標較差統計

3.2 空間可用性分析

下圖分別為RTK 固定解條件下的省內測試點位圖和省外樊魏高速公路軌跡圖，可以認為能夠獲得RTK 固定解的范圍覆蓋全省。

圖3.3 省內測試點位圖和省外車載軌跡圖

3.3 時間可用性分析

測試中以5s 采樣間隔采集RTK 固定解，連續采集24 小時數據。平面限差采用5cm，大地高限差采用15cm，測試結果如表3.3。

3.4 服務時效性分析

所有結果均為固定解，測試過程中，各型號儀器初始化時間大部分在20 秒以內。 結果表明， 本系統定位時效性良好，滿足設計指標要求。

表3.3 時間可用性測試點數據統計

圖3.4 省內測試點位圖和省外車載軌跡圖

3.5 設備兼容性分析

設備兼容性測試包括7 個廠家共11 種不同型號的設備，每個點位選擇同一廠商不同儀器測試，表內結果為定位平均值和已知值的差值：

表3.4 不同廠家不同型號設備RTK 定位測試

表中所有結果均為固定解，可以看出，平面差值、大地高方向差值均在兩倍中誤差之內，本系統兼容性良好，完全滿足設計指標要求。

4 結論

本次測試科學地組織國內外主流GPS 廠商常用儀器，測試的內容包括系統的動態靜態定位精度、空間可用性、時間可用性、服務時效性、設備兼容性等，通過對測試數據的分析得出結論：

利用本系統進行動態定位和靜態定位，在平面和高程方向上內、外符合精度均達到設計要求；可獲得RTK 固定解的范圍可覆蓋整個河南省， 省邊界周圍能夠也得到固定解，優于系統設計指標；系統運行穩定，時間可用性指標高于95%，達到系統設計指標；初始化時間普遍小于20 秒；系統對第三方設備兼容性好，能夠兼容市面常用品牌的接收機。 整個測試表明，HeNCORS 系統建設是成功的，所有指標均達到或優于技術設計要求，可滿足用戶需求。

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