劉夢雨++周若++李俊

摘要：湖北省北斗地基增強系統(tǒng)在不影響原有GPS/Met業(yè)務(wù)的情況下，在GNSS天線和接收機之間加設(shè)信號分發(fā)器，加裝北斗接收機（和芯星通UR370）與現(xiàn)有系統(tǒng)并置運行。原始數(shù)據(jù)由北斗中心站收集，并進行實時處理，目前該系統(tǒng)已進入試運行階段，因此設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸流程是一個非常必要的過程。本文詳細介紹了北斗數(shù)據(jù)采集過程、數(shù)據(jù)格式，并設(shè)計了一個合理的數(shù)據(jù)傳輸流程。

關(guān)鍵詞：北斗；水汽監(jiān)測；數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號：TN927 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0134-02

“北斗地基增強系統(tǒng)”是由國家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)的以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主，兼容其他GNSS系統(tǒng)的地基增強系統(tǒng)，采用的地面參考站間距為50-300km，通過地面通信系統(tǒng)播發(fā)導(dǎo)航信號修正量和輔助定位信號，向用戶提供厘米級至米級精密導(dǎo)航定位和大眾終端輔助增強服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)將通信、地理信息、對地觀測有效地結(jié)合，正逐步發(fā)展為國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是當(dāng)前最具有創(chuàng)新性和生命力的新興信息產(chǎn)業(yè)之一。

2013年1月，湖北省北斗地基增強示范系統(tǒng)建設(shè)正式啟動，該系統(tǒng)是國家北斗地基增強系統(tǒng)的一部分，也是首個建設(shè)的省級示范系統(tǒng)。項目計劃省內(nèi)建設(shè)30個北斗示范站，并開展北斗在測繪、氣象、交通運輸、航道、城市管理共5個行業(yè)的示范應(yīng)用工作。我省的北斗地基增強系統(tǒng)是在不影響原有GNSS/Met業(yè)務(wù)的情況下，在GNSS天線和接收機之間加設(shè)信號分發(fā)器，加裝北斗接收機（和芯星通UR370）與現(xiàn)有系統(tǒng)并置運行。因此，數(shù)據(jù)的采集過程與GNSS/MET水汽監(jiān)測系統(tǒng)類似，由中心站收集所有站點數(shù)據(jù)，并進行實時處理。目前，系統(tǒng)已進入試運行階段。

1 數(shù)據(jù)采集

北斗地基增強系統(tǒng)同GNSS/MET大氣水汽監(jiān)測系統(tǒng)一樣，利用全省氣象業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各北斗基站與數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控管理，通過業(yè)務(wù)網(wǎng)或外網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)產(chǎn)品對用戶的分發(fā)和共享。北斗數(shù)據(jù)收集處理中心由數(shù)據(jù)處理工作站軟硬件組成，定時接收、存儲、處理和分析各示范站數(shù)據(jù)，形成基本產(chǎn)品并提供服務(wù)。數(shù)據(jù)處理中心由數(shù)據(jù)處理工作站軟硬件組成，中心站軟件由武漢大學(xué)衛(wèi)星定位工程技術(shù)研究中心負責(zé)開發(fā)提供，實現(xiàn)定時接收、存儲、處理各北斗基站數(shù)據(jù)，形成基本產(chǎn)品并提供服務(wù)，實現(xiàn)對北斗基站的遠程監(jiān)控管理。湖北省氣象局建設(shè)一條至武漢大學(xué)衛(wèi)星定位工程技術(shù)研究中心的數(shù)據(jù)傳輸通信鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

2 采集數(shù)據(jù)格式分析

目前我省接收的北斗原始數(shù)據(jù)由中心站實時處理為氣象觀測所需的RINEX格式數(shù)據(jù)，包括觀測文件（O文件）、北斗星歷文件（C文件）、GLONASS星歷文件（G文件）、GPS星歷文件（N文件）。這四個文件每半小時打包成一個zip文件存儲下來。

2.1 氣象數(shù)據(jù)文件的匹配

由于我省北斗地基增強站并沒有另外配備三要素氣象儀，為了方便水汽數(shù)據(jù)的解算，對安裝了地面自動氣象站的臺站還應(yīng)增加匹配氣象數(shù)據(jù)。

2.1.1 匹配的過程

從地面自動氣象站相應(yīng)資料中挑出本站氣壓、瞬時氣溫、濕度記錄為缺少這三項氣象要素的北斗站配上相應(yīng)的匹配氣象文件，并在該文件中將這三項氣象要素寫成RINEX格式。其中，如果本站氣壓傳感器同GPS天線相位中心存在高度差，須把本站氣壓進行高度訂正到GPS天線高度。

2.1.2 氣象數(shù)據(jù)文件格式

氣象數(shù)據(jù)文件仍然為RINEX格式，使用ascii編碼存儲，分為文件頭記錄和數(shù)據(jù)，每行不多于80個字符。

（1）文件頭記錄。包含了文件的版本、類型，文件生成的程序和版本、日期，氣象要素的個數(shù)和相應(yīng)的代號，傳感器名稱、型號和精度，氣壓傳感器位置（以地心坐標表示）和高度，文件頭結(jié)尾標志（END OF HEADER）。（2）數(shù)據(jù)行格式。數(shù)據(jù)行共有九組數(shù)據(jù)，前六組為時間（年月日時分秒），是整數(shù)，每組占兩位，第一組若無十位數(shù)的補零；后三組為氣象要素（壓溫濕），為浮點數(shù)，每組占八位，一位小數(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)存儲的規(guī)則

數(shù)據(jù)按照如下規(guī)則存儲：

..＼*＼yyyy＼dd＼MM＼*dddHmm.yyx

其中：*：由字母和數(shù)字組成的站名，在建站時由建設(shè)單位命名。yyyy：為四位年份代碼，如2017代表2017年；dd：為兩位月份代碼，如08代表8月；MM：為兩位日期代碼，如06代表6日；*dddHmm.yyx：參見2.1的說明。

2.3 壓縮數(shù)據(jù)文件命名

如按照國內(nèi)交換資料的文件命名規(guī)則，數(shù)據(jù)上傳時可能為如下長文件名命名方式：

Z_UPAR_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_BD.rnx.zip

Z：為固定編碼，表示國內(nèi)交換資料；UPAR：為固定編碼，表示高空觀測的大類代碼；I：為固定編碼，為觀測站點代碼IIiii的指示碼；IIiii：表示觀測站點的區(qū)站號；yyyymmddhhMMss：表示觀測數(shù)據(jù)文件開始記錄的時間（UTC，分別為年月日時分秒），取自觀測晚間中的O文件第一行中的觀測時間。O：表示觀測資料；BD：表示北斗（地基）觀測資料；rnx：表示文件為RINEX格式；zip：為壓縮文件擴展名。

3 水汽監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸流程

3.1 數(shù)據(jù)傳輸流程

北斗已建站點數(shù)據(jù)由北斗中心站收集并進行實時處理，轉(zhuǎn)化成RINEX格式，每半小時打包一次，按照既定的格式和規(guī)則存儲在中心站上，數(shù)據(jù)傳輸流程如圖1所示。

3.2 數(shù)據(jù)的處理

數(shù)據(jù)處理流程圖2所示，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上程序按照以下流程，處理原始數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)上傳：（1）將存儲在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上的原始文件解壓至同一目錄。（2）下載與原始文件對應(yīng)時次的自動氣象站數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為RINEX格式。（3）將以上兩部分文件重新壓縮，并按照規(guī)范命名。（4）傳輸壓縮文件至通訊網(wǎng)絡(luò)省級節(jié)點。（5）定時將文件分發(fā)至用戶，并記錄傳輸日志。

4 結(jié)語

20世紀80年代后期以來，大氣科學(xué)家開始研究利用GPS衛(wèi)星信號穿過地球大氣層時的延遲量來反演大氣溫度、濕度和氣壓等氣象要素，因其具有高精度、全天候、不用定標和使用成本低廉等諸多有點，很快發(fā)展成為一種全新的探測大氣的技術(shù)，顯示出廣闊的應(yīng)用前景。目前GNSS/MET水汽監(jiān)測應(yīng)用在我國也日臻成熟，而我國的北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)相對起步較晚，基于北斗數(shù)據(jù)的水汽監(jiān)測應(yīng)用才剛剛開始，我省建立的北斗地基增強系統(tǒng)也是走在全國的前列，本文正是基于這樣的背景，介紹了北斗水汽監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸方式，為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供參考。

參考文獻

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