倪漢富

(珠海市測繪院,珠海 519015)

ZHBDCORS-RTK性能測試與分析

倪漢富

(珠海市測繪院,珠海 519015)

摘要：介紹了珠海市連續(xù)運行參考站位置服務(wù)系統(tǒng)(ZHBDCORS)概況,對ZHBDCORS-RTK的測試內(nèi)容和測試方法進行了研究。結(jié)果表明,ZHBDCORS-RTK的定位精度、覆蓋范圍、日可用性、兼容性均可滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：ZHBDCORS;性能測試;北斗

0引言

為了構(gòu)建珠海市現(xiàn)代測繪基準,通過新建參考站、升級改造GDCORS基準站等方式,開展珠海連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)工作。根據(jù)相關(guān)研究,BDS已經(jīng)能滿足雙頻 RTK 定位要求,其單歷元雙頻模糊度解算成功率與GPS相當, 且BDS與GPS組合定位時, 模糊度解算的固定率和可靠性均顯著提高[1-3]。在此背景下,建立以BDS為主、GPS為輔、兼容GLONASS的多模的ZHBDCORS是最佳選擇[4]。

ZHBDCORS的建立,可以滿足各類不同行業(yè)、不同用戶對精密定位、快速和實時定位、測速、位移測量及氣象應(yīng)用的要求,在城市測繪、海洋資源管理、導(dǎo)航定位、氣象觀測等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。ZHBDCORS建立后,需要對其定位精度、覆蓋范圍、日可用性、兼容性等進行測試。

1ZHBDCORS簡介

ZHBDCORS由參考站、系統(tǒng)控制中心、呼叫中心、用戶應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸酉到y(tǒng)組成。參考站子系統(tǒng)包括11個參考站,其中新建參考站8個(市測繪院站、淇澳站、白藤湖站、富山站、保稅區(qū)站、東澳站、桂山站、外伶仃站),利用GDCORS基準站3個(珠海國土站、斗門國土站、金灣國土站);陸地參考站7個,海島參考站4個。全網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TCP/IP,服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Win-dows 2008 Server,工作站操作系統(tǒng)采用Windows 7。系統(tǒng)組成簡圖如圖1所示。

ZHBDCORS數(shù)據(jù)流分為內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)流兩類(相對于系統(tǒng)用戶而言),內(nèi)部數(shù)據(jù)流是指在系統(tǒng)內(nèi)部交換的流量數(shù)據(jù),不對外公開;外部數(shù)據(jù)流是ZHBDCORS與用戶間進行交換的流量數(shù)據(jù),這兩類數(shù)據(jù)通過各子系統(tǒng)及防火墻進行處理變換。

圖1　ZHBDCORS組成簡圖

2ZHBDCORS-RTK綜合測試

2.1測試的內(nèi)容

本次測試任務(wù)區(qū)域分布在珠海全市范圍,包括海域。由于海上沒有足夠的條件進行單點定位,因此海域的RTK測試地點選在海島上。

本次測試點位分為陸地和海島兩個部分,珠海陸地區(qū)域內(nèi)點位約38個,海島上測試點位約12個,共計約50個。其中測試點位根據(jù)現(xiàn)有已知成果分布進行設(shè)計,僅少數(shù)的點位是點位范圍內(nèi)無已知成果但為滿足點位均勻分布而設(shè)。因此只需要使用不同的儀器設(shè)備對其進行數(shù)據(jù)觀測,然后比對、分析ZHBDCORS的實時定位精度、覆蓋范圍、日可用性、兼容性。

圖2　基準站與測試點位分布圖

2.2測試方法與儀器設(shè)備

2.2.1測試方法

在珠海市范圍內(nèi)選取一定數(shù)量的控制點位(珠海市似大地水準面觀測點位)及部分其他點位分別接入GDCORS與ZHBDCORS進行同一點位觀測,并對觀測值進行對比,分析ZHBDCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)精度。

由于GDCORS暫時只限于珠海市陸地范圍,未覆蓋海域。因此,觀測時陸地上采用GDCORS及ZHBDCORS分別進行觀測,可進行各時段間的內(nèi)符合重復(fù)性測試、與GDCORS的比對測試及與已知成果比對的精度測試;而在海島上則僅觀測ZHBDCORS,進行各時段間的內(nèi)符合重復(fù)性測試與已知成果比對的精度測試。

2.2.2測試儀器及發(fā)播系統(tǒng)

測試設(shè)備有司南k508、NVT628、天寶GEOXR、支持三星六頻以及三星七頻的兩套中海達設(shè)備。差分數(shù)據(jù)流發(fā)播系統(tǒng)如表1所示

表1　差分數(shù)據(jù)流發(fā)播系統(tǒng)參數(shù)

2.2.3測量要求

觀測數(shù)據(jù)與現(xiàn)有GDCORS的同等條件下網(wǎng)絡(luò)RTK測量結(jié)果(觀測成果準確有效時)的較差應(yīng)小于5 cm;不同觀測時段三個方向重復(fù)性精度均應(yīng)優(yōu)于5 cm;觀測成果與已知成果(GPS-C級點2014年進行過重新觀測及平差)平面及高程方向重復(fù)性精度均應(yīng)優(yōu)于5 cm.

數(shù)據(jù)保存由三部分組成:點名—儀器代碼-CORS軟件代碼-時段號-歷元數(shù)。

2.3ZHBDCORS測試結(jié)果分析

2.3.1ZHBDCORS定位精度分析

本次共測試點位共計43個,其中GPS-C級網(wǎng)點31個,臨時點10個,水準點2個。測試觀測總時段121個,其中3個時段歷元數(shù)不足20個,7個時段標準差超限,6個時段重復(fù)較差超限未參與后續(xù)成果計算,有效時段105個,參與點位觀測成果計算。內(nèi)符合精度平面為1.3 cm,高程精度為1.6 cm;重復(fù)性精度平面為 2.4 cm,高程精度為2.9 cm;外符合精度統(tǒng)計點位共24個,中誤差平面為3.7 cm,高程精度為4.2 cm.

2.3.2ZHBDCORS覆蓋范圍分析

經(jīng)測試,ZHBDCORS覆蓋珠海市所有陸域范圍、主要島嶼(桂山島、外伶仃島、高欄島、荷包島、萬山島、白瀝島、黃茅島、三門島、朱洲島、牛頭島等)及珠海市近海部分海域,可以滿足珠海市陸域、海域定位測量、導(dǎo)航授時等需求。

不過,由于ZHBDCORS-RTK測量時會受到移動通信質(zhì)量、衛(wèi)星狀態(tài)、周邊環(huán)境等因素的影響,不能認為只要在ZHBDCORS覆蓋區(qū)域內(nèi)就一定能有效定位。

2.3.3ZHBDCORS日可用性測試分析

通過在某衛(wèi)星信號無遮擋、遠離干擾源的某高等級控制點連續(xù)觀測,根據(jù)有效歷元數(shù)占理論歷元數(shù)的比例,來評定ZHBDCORS-RTK的日可用性。選用中海達三星七頻設(shè)備進行日可用性測試,以10秒采樣率連續(xù)記錄ZHBDCORS-RTK定位結(jié)果,與已知成果相比較,平面較差大于3 cm、高程較差大于5 cm視為粗差。

經(jīng)統(tǒng)計,在理想的環(huán)境下,ZHBDCORS-RTK數(shù)據(jù)有效率達到97.21%,可以滿足日可用性95%的要求。不過根據(jù)相關(guān)文獻,在長時間連續(xù)測量時,CORS-RTK可能出現(xiàn)定位結(jié)果分群情況,需每隔一定時間重啟接收機,重新初始化[5]。

2.3.4ZHBDCORS兼容性測試

從參考站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的情況看,ZHBDCORS衛(wèi)星信號兼容性良好;ZHBDCORS發(fā)播信號格式可以滿足差分數(shù)據(jù)兼容性的要求;因此重點針對ZHBDCORS用戶設(shè)備兼容性進行測試。

選擇Trimble、Leica、Topcon、NovAtel、中海達、南方、華測、蘇一光等廠商的各型號接收機進行兼容性測試。經(jīng)測試,各型儀器兼容性良好,測試的內(nèi)符合精度和外符合精度均可滿足ZHBDCORS設(shè)計指標要求。

3結(jié)束語

ZHBDCORS全網(wǎng)參考站11個,其中新建基準站8個,改造升級基準站3個;從試運行情況分析,ZHBDCORS可以實現(xiàn)參考站與控制中心間數(shù)據(jù)的不間斷傳輸,且可并入GDCORS,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;從外業(yè)測試分析,ZHBDCORS中ITRF2000框架下內(nèi)符合精度平面達到了1.3 cm,高程達到1.6 cm;外符合精度平面達到3.7 cm,高程精度達到4.2 cm.另外,ZHBDCORS的覆蓋范圍、日可用性、兼容性測試結(jié)果均符合設(shè)計要求。

參考文獻

[1]楊元喜,李金龍,王愛兵,等. 北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評估[J]. 中國科學(xué)·地球科學(xué),2014,44(1):72-81.

[2]戴偉,李明峰,吳繼忠. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)偽距差分定位技術(shù)研究[J]. 全球定位系統(tǒng),2015,40(2):36-39.

[3]吳海玲,高麗峰,汪陶勝,等. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用[J]. 導(dǎo)航定位學(xué)報,2015,02:1-6.

[4]劉全海,王琰開.采用融合升級方法的 CZCORS北斗增強系統(tǒng)建立與測試[J].城市勘測,2015,(5):91-94.

[5]張海平,高士民,周長志,等. SDCORS系統(tǒng)測試與技術(shù)性能分析[J]. 全球定位系統(tǒng),2013,38(3):61-64.

倪漢富(1981-),男,廣東珠海人,工程師,注冊測繪師,主要從事城市測量工作。

ZHBDCORS-RTK Performance Test and Analysis

NI Hanfu

(ZhuhaiSurveyingandMappingInstitute,Zhuhai519015,China)

Abstract: This paper introduces the general situation of the ZhuHai continuously operating reference system(ZHBDCORS) position service, and studies the testing contents and methods of ZHBDCORS-RTK. The results show that the positioning accuracy, coverage, daily availability and compatibility of ZHBDCORS-RTK can meet the design requirements.

Keywords:ZHBDCORS; performance test; BDS

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.02.014

收稿日期：2015-12-08

中圖分類號：P228.4

文獻標志碼：A

文章編號：1008-9268(2016)02-0077-03

作者簡介

聯(lián)系人： 倪漢富 E-mail:nhf15916202460@163.com