ZHBDCORS-RTK性能測(cè)試與分析

倪漢富

(珠海市測(cè)繪院,珠海 519015)

ZHBDCORS-RTK性能測(cè)試與分析

倪漢富

(珠海市測(cè)繪院,珠海 519015)

摘要：介紹了珠海市連續(xù)運(yùn)行參考站位置服務(wù)系統(tǒng)(ZHBDCORS)概況,對(duì)ZHBDCORS-RTK的測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試方法進(jìn)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(jì)要求。

關(guān)鍵詞：ZHBDCORS;性能測(cè)試;北斗

0引言

為了構(gòu)建珠海市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn),通過新建參考站、升級(jí)改造GDCORS基準(zhǔn)站等方式,開展珠海連續(xù)運(yùn)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(dāng), 且BDS與GPS組合定位時(shí), 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(duì)精密定位、快速和實(shí)時(shí)定位、測(cè)速、位移測(cè)量及氣象應(yīng)用的要求,在城市測(cè)繪、海洋資源管理、導(dǎo)航定位、氣象觀測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。ZHBDCORS建立后,需要對(duì)其定位精度、覆蓋范圍、日可用性、兼容性等進(jìn)行測(cè)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(gè)參考站,其中新建參考站8個(gè)(市測(cè)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(zhǔn)站3個(gè)(珠海國土站、斗門國土站、金灣國土站);陸地參考站7個(gè),海島參考站4個(gè)。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(duì)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(duì)外公開;外部數(shù)據(jù)流是ZHBDCORS與用戶間進(jìn)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(jìn)行處理變換。

圖1　ZHBDCORS組成簡圖

2ZHBDCORS-RTK綜合測(cè)試

2.1測(cè)試的內(nèi)容

本次測(cè)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(jìn)行單點(diǎn)定位,因此海域的RTK測(cè)試地點(diǎn)選在海島上。

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

圖2　基準(zhǔn)站與測(cè)試點(diǎn)位分布圖

2.2測(cè)試方法與儀器設(shè)備

2.2.1測(cè)試方法

在珠海市范圍內(nèi)選取一定數(shù)量的控制點(diǎn)位(珠海市似大地水準(zhǔn)面觀測(cè)點(diǎn)位)及部分其他點(diǎn)位分別接入GDCORS與ZHBDCORS進(jìn)行同一點(diǎn)位觀測(cè),并對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,分析ZHBDCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)精度。

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

2.2.2測(cè)試儀器及發(fā)播系統(tǒng)

測(cè)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(dá)設(shè)備。差分?jǐn)?shù)據(jù)流發(fā)播系統(tǒng)如表1所示

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

2.2.3測(cè)量要求

觀測(cè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有GDCORS的同等條件下網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量結(jié)果(觀測(cè)成果準(zhǔn)確有效時(shí))的較差應(yīng)小于5 cm;不同觀測(cè)時(shí)段三個(gè)方向重復(fù)性精度均應(yīng)優(yōu)于5 cm;觀測(cè)成果與已知成果(GPS-C級(jí)點(diǎn)2014年進(jìn)行過重新觀測(cè)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(diǎn)名—儀器代碼-CORS軟件代碼-時(shí)段號(hào)-歷元數(shù)。

2.3ZHBDCORS測(cè)試結(jié)果分析

2.3.1ZHBDCORS定位精度分析

本次共測(cè)試點(diǎn)位共計(jì)43個(gè),其中GPS-C級(jí)網(wǎng)點(diǎn)31個(gè),臨時(shí)點(diǎn)10個(gè),水準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè)。測(cè)試觀測(cè)總時(shí)段121個(gè),其中3個(gè)時(shí)段歷元數(shù)不足20個(gè),7個(gè)時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)差超限,6個(gè)時(shí)段重復(fù)較差超限未參與后續(xù)成果計(jì)算,有效時(shí)段105個(gè),參與點(diǎn)位觀測(cè)成果計(jì)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(jì)點(diǎn)位共24個(gè),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(cè)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(cè)量、導(dǎo)航授時(shí)等需求。

不過,由于ZHBDCORS-RTK測(cè)量時(shí)會(huì)受到移動(dòng)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(rèn)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(cè)試分析

通過在某衛(wèi)星信號(hào)無遮擋、遠(yuǎn)離干擾源的某高等級(jí)控制點(diǎn)連續(xù)觀測(cè),根據(jù)有效歷元數(shù)占理論歷元數(shù)的比例,來評(píng)定ZHBDCORS-RTK的日可用性。選用中海達(dá)三星七頻設(shè)備進(jìn)行日可用性測(cè)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(jì),在理想的環(huán)境下,ZHBDCORS-RTK數(shù)據(jù)有效率達(dá)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(xiàn),在長時(shí)間連續(xù)測(cè)量時(shí),CORS-RTK可能出現(xiàn)定位結(jié)果分群情況,需每隔一定時(shí)間重啟接收機(jī),重新初始化[5]。

2.3.4ZHBDCORS兼容性測(cè)試

從參考站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的情況看,ZHBDCORS衛(wèi)星信號(hào)兼容性良好;ZHBDCORS發(fā)播信號(hào)格式可以滿足差分?jǐn)?shù)據(jù)兼容性的要求;因此重點(diǎn)針對(duì)ZHBDCORS用戶設(shè)備兼容性進(jìn)行測(cè)試。

選擇Trimble、Leica、Topcon、NovAtel、中海達(dá)、南方、華測(cè)、蘇一光等廠商的各型號(hào)接收機(jī)進(jìn)行兼容性測(cè)試。經(jīng)測(cè)試,各型儀器兼容性良好,測(cè)試的內(nèi)符合精度和外符合精度均可滿足ZHBDCORS設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

3結(jié)束語

ZHBDCORS全網(wǎng)參考站11個(gè),其中新建基準(zhǔn)站8個(gè),改造升級(jí)基準(zhǔn)站3個(gè);從試運(yùn)行情況分析,ZHBDCORS可以實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;從外業(yè)測(cè)試分析,ZHBDCORS中ITRF2000框架下內(nèi)符合精度平面達(dá)到了1.3 cm,高程達(dá)到1.6 cm;外符合精度平面達(dá)到3.7 cm,高程精度達(dá)到4.2 cm.另外,ZHBDCORS的覆蓋范圍、日可用性、兼容性測(cè)試結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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倪漢富(1981-),男,廣東珠海人,工程師,注冊(cè)測(cè)繪師,主要從事城市測(cè)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(hào)：P228.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-9268(2016)02-0077-03

作者簡介

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