中海達北斗地基增強系統概述及其應用

李成鋼,張晉升

(1. 中山大學地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 2. 廣州中海達衛星導航技術股份有限公司，廣東 廣州 511400； 3. 廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東 廣州 511400)

中海達北斗地基增強系統概述及其應用

李成鋼1,2,3,張晉升2,3

(1. 中山大學地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 2. 廣州中海達衛星導航技術股份有限公司，廣東 廣州 511400； 3. 廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東 廣州 511400)

中海達北斗地基增強系統以高精度的3D扼流圈天線和北斗基準站接收機作為傳感器，實時獲取高精度GNSS觀測數據，配套中海達公司成熟軟件產品，可快速獲取高精度空間數據和地理特征。

1 北斗地基增強系統概述

1.1 北斗地基增強系統硬件產品

1.1.1 中海達VNet 系列基準站接收機

中海達VNet 系列基準站接收機是一款定位于北斗地基增強系統應用而設計的高精度、高性能、高穩定性的基準站接收機，如圖1所示。其特點如下：①采用國內頂配主板，實現四星系統接入(BDS、GPS、GLONASS、Galileo)；②配備64 GB高速內存，支持500 d原始數據存儲；③內置12 500 mAh超大容量電池，可應急供電24 h；④外觀結構穩固，通信接口豐富，支持遠程固件升級。

圖1 中海達基準站接收機VNet8

1.1.2 中海達四星座全頻段3D扼流圈天線

中海達3D扼流圈天線是一款相位中心穩定性達亞毫米級的全頻段GNSS測量天線，支持BDS、GPS、GLONASS和Galileo系統衛星信號接收，廣泛應用于基準站、形變監測、地震研究和對環境有特殊要求的高端應用領域，如圖2所示。

圖2 3D扼流圈天線實景圖

1.2 北斗地基增強系統軟件平臺

中海達CORS軟件采用分布式部署，可穩定接入300座基準站實時數據流，為10 000個外業用戶提供RTK和RTD服務。采用參數估計模型，可解算超過150 km的中長基線；運用部分模糊度固定技術使得整網固定率超過98%，單基線解算時間小于1 ms；經過全網或區域大氣內插模型和對流層自主高程修正技術改正后的大氣殘差小于2 cm，支持電離層活躍地區和基站落差大的山區地帶。系統包括: 分流軟件(ZNetStream)、質檢軟件(ZNetCenter)、解算軟件(ZNetVRS) 、綜合服務運營平臺(WEBCORS)及差分服務發布軟件(ZNetServer)，架構如圖3所示。

2 解決方案

北斗地基增強系統由基準站網子系統、網絡通信子系統、數據處理與播發子系統組成，系統組成如圖4所示。具體描述如下：

(1) 基準站網子系統。基準站網子系統實現衛星定位數據跟蹤、采集、傳輸、系統可靠性(完備性)監測的功能，主要由基準站接收機、扼流圈天線、網絡配置及網絡設備、防雷器及電源配電設備構成。

(2) 網絡通信子系統。網絡通信子系統由3部分構成：一是數據中心分布式千兆網絡；二是基準站到數據中心組建的基準站網絡；三是數據中心向流動站用戶播發數據的通信網絡，實現基準站子系統、數據處理中心、用戶之間的數據通信。

(3) 數據處理與播發子系統。數據處理與播發子系統是整個CORS系統的核心單元，包括服務器、網絡設備、軟件系統。作為整個服務系統的核心，數據中心要求具備以下功能：數據處理、系統運行監控、差分服務、網絡管理、用戶管理。

3 示范應用

中海達自2014年以來承建了云南省普洱、德宏、保山、昆明、文山、紅河共6個地州的北斗地基增強系統，是云南省北斗地基增強系統(YNCORS)的重要組成部分，系統正常運行后將納入云南全省整網運行。云南地區電離層活躍，對流層也較為復雜，海拔高差懸殊。中海達的北斗地基增強系統利用區域電離層建模和對流層高程自主改正技術，解決了固定困難和精度問題，能夠適應低緯度高原山區復雜地形情況。

圖3 中海達CORS軟件系統架構

圖4 北斗地基增強系統解決方案結構

同時在云南省CORS中心部署了中海達在線坐標轉換服務系統，為云南省提供實時、準確的坐標轉換服務。通過用戶所在位置自動匹配地方坐標轉換參數，提高了用戶作業效率。系統拓展了YNCORS系統與似大地水準面模型聯合服務的應用新領域，實現了向大規模用戶實時發布地方坐標及高程。如圖5—圖6所示。

4 結 語

中海達北斗地基增強系統解決方案采用高精度的3D扼流圈天線、軍工級基準站接收機和成熟的CORS軟件產品，為用戶提供實時、可靠、連續、穩定的差分服務和在線坐標轉換服務，大大提高了用戶的可用性、定位精度及作業效率，能夠為北斗地基增強系統建設的推進保駕護航。

圖5 文山州北斗地基增強系統運行網

圖6 云南省在線坐標轉換服務系統