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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. 網絡RTK定位精度測試

定位精度測試主要是對系統(tǒng)的網絡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