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1、基于 GNSS 的 CORS 系统应用探讨Written By Mars 前言上世纪 90 年代随着RTK（Real Time Kinematic ）技术的问世， GNSS 测量型用户机通过同时获取卫星信号与基准站的差分信号，即可在 1-2 秒的时间里得到高精度位置信息（厘米级至亚米级） 。大大推动了GNSS 系统向高精度的应用领域拓展，如工程测量与放样、大地地壳运动监测、重点建筑物的形变监测等。目前，差分技术已经从第一代RTK 技术、第二代单站 CORS（Continuous Operational Reference System）系统、发展到第三代网络CORS系统。随着GNSS 卫星信号
2、编码体系的进一步完善以及差分技术的日趋成熟，目前CORS系统的实时相对定位精度已达到毫米级，其发展和应用前景已引起越来越多业内外人士的关注，本文通过介绍CORS 系统的应用现状，进一步与读者一起探讨CORS 系统的发展趋势。中国 CORS 的发展历程与现状1993 年，国内第一个GPS CORS 在武汉建立；2003 年，国内第一个实用化的实施动态CORS 于深圳建立；2007 年，国内第一个覆盖全省的CORS 系统于广东建立；至 2011 年，全国将建立各种不同用途的GNSS CORS 预计将达到1 千多个；区域名CORS 数目区域名CORS 数目北京市15 深圳市5 天津市12 东莞市5
3、上海市14 成都市21 重庆市5 武汉市6 香港特别行政区12 广州市8 江苏省67 福州市10 广东省38 南宁市5 安徽省10 济南市7 四川省8 青岛市10 陕西省11 苏州市7 湖北省10 合肥市5 福建省7 淄博市12 昆明市7 常州市4 表 1：2009 年各省市已建成区域性GNSS CORS 系统一览表 （本表资料来源：中国科学院院士陈俊勇，构建全球导航卫星中国国家级连续运行站网）注：表 1 的统计信息是不完整的，未包括山东、黑龙江、浙江等省市数据以及国家测绘局、国家地震局和国家海事局的CORS 数量网络 CORS 系统的应用架构网络 CORS 系统是卫星定位技术、计算机网络技术
4、、数字通讯技术及高精度终端制造技术等高新科技多方位相互应用与结合的产物。整套系统由GNSS 基准参考站网、数据处理和控制中心、数据通信网络、用户应用终端这四个部分组成。按照应用的精度不同，网络CORS 系统可以将用户分为毫米级用户、厘米级用户、分米级用户和亚米级用户等；而按照用户的应用领域不同，可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级），车辆导航与定位用户（米级），高精度用户（事后处理）、气象用户等几类。基准参考站基准参考站基准参考站数据处理和控制中心用户应用终端数据通信网络GNSS卫星图 1 网络 CORS 系统架构图网络 CORS 工作流程日常运行时，各GNSS 基准参考站实时接收导航卫星播发
5、的各频段的载波信号，并解调负载在载波信号中的测距码和卫星导航数据电文，将测距码和卫星导航数据电文通过数据通信网络传输至数据处理和控制中心，数据处理和控制中心将实时数据与历史数据通过各种误差解算模型与误差消除算法，进行迭代运算，计算出本网络CORS 系统覆盖范围内各区域中的各种误差纠正参数或数值，并将上述各种误差纠正参数或数值存储至数据库中。基准参考站基准参考站基准参考站数据处理和控制中心用户应用终端数据通信网络GNSS卫星1解调负载在载波信号中的测 距码和卫星导航数据电文2基准参考站实时接收导航卫 星播发的各频段的载波信号3将测距码和卫星导航数据电 文通过数据通信网络传输至 数据处理和控制中心
6、4计算出本网络 CORS系统覆 盖范围内各区域中的各种误 差纠正参数或数值5将计算得到的各种误差纠正 参数或数值存储至数据库图 2 CORS 系统“日常运行”流程图实时精密定位： 用户终端开机后， 首先通过数据通信网络向数据处理和控制中心进行用户注册或登录，用户认证通过后，用户终端会将本机的动态定位数据（定位精度20 米）通过数据通信网络发送给数据处理和控制中心，数据处理和控制中心通过用户终端的动态定位数据判断用户终端属于本网络CORS 系统内的某个确定区域，最后数据处理和控制中心将那个区域的各种误差纠正参数或数值通过数据通信网络传输至用户终端，由用户终端解算最终的用户终端定位数据（相对定位精
7、度可达厘米级）。基准参考站基准参考站基准参考站数据处理和控制中心用户应用终端数据通信网络GNSS卫星开机后 ,通过数据通 信网络向数据处理 和控制中心进行用 户注册或登录12通过数据通信网络向用户应 用终端发送相应区域的误差 纠正参数或数值,3用户应用终端将本机动态定 位数据通过数据通信网络发 送给数据处理和控制中心4通过计算用户应用户终端的 动态定位数据确定出用户终 应用端在 CORS系统内的哪 个区域5 由用户应用终端将 实时处理接收的卫 星导航信号与误差 纠正参数（或数 值），得到终端的 精密定位数据图 3 “实时精密定位”流程图事后精密定位： 用户终端开机后， 记录一段时间内用户终端的
8、接收的测距码和卫星导航电文，与实时精密定位不同，此时用户终端并不将测距码和卫星导航电文传给数据处理和控制中心， 而是由用户在空闲的时候再将测距码和卫星导航电文传给数据处理和控制中心（注意：此时用户应用终端已经不放置在测量点上），由其进行定位数据解算，可得到精准的事后用户终端定位数据（相对定位精度可达毫米级）基准参考站基准参考站基准参考站数据处理和控制中心GNSS卫星开机后,记录一段 时间内的测距码和 卫星导航电文123事后用户从应用终端中把数 据导出到 PC后,通过其他通 信网络(如Internet)将定位数 据传输至数据处理和控制中 心对事后用户上传的定位数据 进行解算 ,得出精准的定位 数
9、据,并回传给用户数据通信网络用户应用终端其他通 信网图 4 “事后精密”定位流程图我国网络CORS 系统的发展趋势由单一接收GPS 卫星导航信号发展为兼容接收GNSS 四大系统（ GPS/BD2/GLONASS /GALILEO ） ，提供高质量、高精度的定位服务未来十年内，全球GNSS 四大系统将陆续建成或升级，用户面临着近百颗导航卫星同时并存、互相兼容的局面。从CORS 系统提高自身精度的角度考虑，具备兼容处理多套卫星导航测距码和导航电文的能力，将大大提高定位的精度和服务的可靠性；此外， 从用户终端的角度出发，不同的用户必定根据其应用的特点，存在多系统GNSS 信号的组合、选用和优化的问题
10、。因此CORS 系统必须具备兼容处理GNSS 四大系统的能力，才有可能抓住用户，服务大众。由各自为政的区域CORS 系统和行业CORS 系统发展成为全国联网面向各行各业的CORS 系统目前我国在CORS 系统的建设上，主要还是地区和行业为主，相应的CORS 系统的信息和成果，仅在本地区、本行业、本部门内部交流，只发挥了专业CORS 的作用。未来的CORS 系统将优化和整合目前的CORS 资源，建立一个全面和均匀覆盖我国陆域和海域国土的全国联网的CORS 系统，实现全国范围内的数据共享和用户共享。改变目前只为特定区域或者特定行业的用户提供服务的不利局面，实现既面向行业用户提供专业化服务，也面向大众提供公众化、个性化服务。结束语本文虽然指出了我国GNSS CORS 系统发展的方向是兼容接收四大系统的卫星导航信号和全国联网面向大众的CORS 系统。但要实现这两个目标，需要从政策、技术和市场运作等多个层次进行推进，例如制定GNSS CORS 相关的国家技术规范和标准、突破多模兼容互操作的误差算法、实现定制化、多元化的用户服务体系等，作者限于自身水平，本文并未对此进行相关的探讨，欢迎感兴趣的读者与作者联系、交流。
