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北斗兼容多星系統(tǒng)的CORS中心系統(tǒng)軟件測試
宋玉兵,王開鋒,王勇
(江蘇省測繪工程院,江蘇 南京 230013)
一、系統(tǒng)概況
1. JSCORS
江蘇省全球導航衛(wèi)星連續(xù)運行參考站綜合服務系統(tǒng)(JSCORS)項目是江蘇省測繪地理信息行業(yè)“十一五”期間計劃的重點項目。系統(tǒng)自2006年12月建成并投入運行至今,經(jīng)過不斷升級,現(xiàn)已有基準站130個。作為主系統(tǒng)的Leica Spider系統(tǒng)也由最初的僅支持GPS解算升級為支持GPS+GLONASS的雙系統(tǒng)解算。
我國自主建設的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)已于2012年底實現(xiàn)亞太地區(qū)的覆蓋,為亞太地區(qū)提供導航定位及通信服務。為響應“十二五”規(guī)劃大力發(fā)展北斗產(chǎn)業(yè)的號召,JSCORS中心積極尋求與Leica合作,提供測試環(huán)境,期望Leica早日推出支持北斗系統(tǒng)的軟件版本。
2. 北斗兼容GPS/GLONASS的CORS中心軟件系統(tǒng)
2014年8月,Leica公司為其GR系列基準站接收機發(fā)布了支持北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收的固件,增加了對北斗衛(wèi)星信號的支持,實現(xiàn)了對北斗衛(wèi)星信號的跟蹤,并支持包含北斗、GPS、GLONASS三衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流發(fā)送,如圖1所示。
2015年2月1日,Leica公司正式發(fā)布了支持北斗解算的CORS中心軟件(以下簡稱中心軟件)。中心軟件實現(xiàn)了包含北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流接入(RTCM3.2、LB2 MessageE)、包含北斗的衛(wèi)星觀測值數(shù)據(jù)的記錄(RINEX3.0),將北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)加入解算,網(wǎng)元模糊度計算引擎在之前GPS、GPS+GLONASS的基礎上增加了GPS+GLONASS+BDS模式,并且支持雙星系統(tǒng)與三星系統(tǒng)數(shù)據(jù)的混合解算。
二、系統(tǒng)測試
為檢驗新版本系統(tǒng)軟件對測量效果的影響,JSCORS中心對系統(tǒng)進行了兼容性及定位精度的測試。
圖1 徠卡基準站接收機實現(xiàn)北斗衛(wèi)星信號跟蹤
1. 流動站兼容性測試
流動站兼容性主要取決于CORS系統(tǒng)所能提供的RTK解算模式及其生成的改正數(shù)的播發(fā)格式。Spider豐富的RTK定位模式和全面的改正數(shù)播發(fā)格式,使得該系統(tǒng)有超強的流動站兼容性(見表1)。
表1Spider5.2.1提供的網(wǎng)絡RTK定位模式及差分改正數(shù)的播發(fā)格式
CMRLeicaRTCM2.XRTCM3.0RTCM3.2FKP●●MAX●●i-MAX●●●●●VirtualRS●●●●●
本次測試采用了市場上主流的不同廠商的流動站接收機,就現(xiàn)有的較為成熟的i-MAX和Virtual RS定位模式,以及GPS+GLONASS的雙星系統(tǒng)與GPS+GLONASS+BDS三星系統(tǒng)改正數(shù)進行了兼容性測試,結果見表2。
表2 主流流動站接收機都能夠正確獲取改正數(shù)進行差分計算并獲得固定解
2. 網(wǎng)絡RTK定位精度測試
定位精度測試主要是對系統(tǒng)的網(wǎng)絡RTK定位精度進行評定,取內符合精度和外符合精度作為評價指標。
本次測試選取了15個隨機點和5個江蘇省B、C級GPS控制點作為測試點。
測試采用連續(xù)測量方式,以1 s采樣率、30個RTK定位結果為一組,每點分別采用GPS+GLONASS和GPS+GLONASS+BDS兩種模式各記錄3組數(shù)據(jù),記錄每組數(shù)據(jù)之前重新初始化衛(wèi)星。
將測量結果作高斯投影,將結果轉換為X、Y、H形式,分別取每點3個方向坐標的標準差為內符合精度,取3個方向坐標的均方根誤差(5個B/C級控制點)為外符合精度,結果如圖2—圖5所示。
圖2 測試點X、Y、H方向雙星(GPS+GLONASS)內符合精度測試結果
圖3 測試點X、Y、H方向三星(GLONASS+GPS+BDS)內符合精度測試結果
以上結果顯示中心軟件系統(tǒng)定位結果精度穩(wěn)定;定位精度隨著流動站到基準站距離的增大而略有下降; GPS+GLONASS+BDS三星系統(tǒng)可用性良好,與GPS+GLONASS雙星系統(tǒng)一致性高。
圖4 測試點X、Y、H方向雙星(GPS+GLONASS)外符合精度測試結果
圖5 測試點X、Y、H方向三星(GPS+BDS+GLONASS)外符合精度測試結果
加入北斗系統(tǒng)后,定位精度變化不大,高程方向精度略有損失。究其原因可能有兩方面:一方面是北斗衛(wèi)星的軌道精度還有待提高;另一方面是現(xiàn)有的北斗星座可見衛(wèi)星數(shù)為8~11顆,其中GEO衛(wèi)星5顆,約3.6萬km的高度使得其信號難以被流動站接收機捕捉,使得北斗衛(wèi)星真正利用的衛(wèi)星數(shù)要少于可見衛(wèi)星數(shù),故未能提高測量精度。
三、結束語
Leica公司提供的中心軟件能夠提供可靠的北斗兼容GPS、GLONASS的網(wǎng)絡RTK服務,系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高,能夠提供厘米級北斗RTK定位服務,大大拓展了北斗系統(tǒng)的應用服務。
(本專欄由徠卡測量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)
天寶測繪解決方案專欄