单基站CORS系统的定位精度研究＊

王智超，张 琛，尉红波，程 俊

（1.解放军65015部队，辽宁 大连116023；2.大连市测绘院，辽宁 大连116011）

0 引 言

单基站CORS系统就是只有一个连续运行的基站，类似于传统的一加一或一加多RTK，只是基准站连续运行的同时又是一个服务器，它可以通过软件实时查看卫星状态、存储静态数据、实时向Internet发送差分信息以及监控移动站作业情况。移动站可以通过GPRS＼CDMA网络访问Internet和基准站服务器实时通信。它的覆盖范围一般可达30km［1］.

由于多基站CORS系统一次性投入运营的成本高，建设周期长，所以在一些中小城市普遍建设单基站CORS系统，其具有建设成本少、随时可升级扩展、施工周期短等优势，可以实时提供安全、稳定、可靠的数据。

系统建成后可以为用户提供各种精度、多种模式的导航定位服务。其定位的精度、稳定性及可靠性是系统运行过程中最为关键的问题。因此，结合大连理工大学单基站CORS系统（LGCORS），在简要分析影响CORS系统定位精度因素的基础上，对系统定位精度和稳定性进行探讨。

1 影响LGCORS系统定位精度的因素［2－3］

影响系统定位精度的主要因素包括系统基准精度、接收到的卫星数、电离层状态和设备条件等。

1.1 系统基准精度

系统基准即参考站坐标，是进行差分解算的数据基础，也是CORS进行定位服务的最重要的影响因素，参考站坐标准确与否将影响到实时定位的精度。

1.2 同步观测卫星数

接收到的卫星数也影响解算精度，按照差分GPS解算公式，接收到的卫星数越多，相位值越多，解算精度越高。在实际测量中，同步接收到的有效卫星数量越多，则解算精度越高，故实际测量时应尽量避开高大建筑物或茂盛树林等影响接收卫星的地物。

1.3 电离层状态

电离层活跃程度将影响接收机接收到的GPS卫星信号，电离层越活跃，其对GPS信号干扰越强烈，解算精度越低，故实际测量时应尽量避开电离层活跃的时间段。

1.4 设备条件

进行网络RTK和GPS事后静态差分解算作业时，设备好坏往往对定位精度影响很大。性能好的设备，其锁定卫星的能力比性能差的设备要强，其接收到的有效卫星信号比质量差的设备要好，故其定位精度也高。

对于影响CORS系统定位的部分误差，可以利用差分技术进行消除或削弱。残余误差有卫星轨道误差、电离层延迟、对流层延迟、多路径效应及观测噪声等。其中，卫星轨道误差、电离层延迟和对流层延迟经差分后被减小。不少文献在对这些误差的减弱或消除方面作了大量的研究。

2 LGCORS系统定位精度分析

LGCORS提供实时定位和事后精密定位两种定位服务。实时定位是利用流动站每5个历元的观测数据解算得到流动站坐标；事后精密定位是利用流动站的观测数据和参考站的原始观测数据的联合解算得到流动站坐标。为检验系统的定位精度、稳定性及可靠性，系统定位精度检验采用坐标比较的方式进行，即将已知坐标作为真值，利用观测值与真值的差值进行分析。

2.1 实时定位精度检验［4］

1）采取绝对精度检验，在LGCORS系统覆盖范围内均匀选取了16个具有高精度坐标的已知点进行GPS实时定位测量，具体测试方法是：在一个点上初始化成功后采集30s数据，采样间隔是1 s；再重新初始化，继续采集，重复1次，以获得可信的数据质量。通过实验，得出其内、外符合精度统计结果如表1所示。可以看出，该系统实时动态定位内符合精度水平方向整体优于2cm，高于设计精度4cm；高程方向优于4cm，高于设计精度5 cm；外符合精度水平方向整体优于3cm，高程方向优于5cm，也都优于系统的设计精度，说明了该CORS系统实时动态定位稳定可靠。

表1 与已知点比较精度统计表

2）采取相对精度检验，该方法主要是对通视的、相距不远的两点进行实时动态测量，反算其基线长，再与全站仪测量的距离进行比较，两者偏差反映了系统相对定位精度，在某种程度上消除了站间的系统误差。测试过程：在CORS系统覆盖范围内选取了8个点，进行实时动态测量，利用其结果反算出4条基线长，再使用全站仪测量距离获得4条基线长，对两种方法的比较结果如表2所示。

表2 与反算基线长比较结果统计表

从表2看出，两者的差值在一定程度上反映出该CORS系统的实时定位精度符合规范要求。

2.2 事后定位精度检验［5］

LGCORS系统可以提供精密的坐标参考，系统将流动站的观测数据与参考站的原始数据进行事后联合数据处理，以获得高精度的流动站的坐标信息。为检验LGCORS系统事后定位解算的精度，于2011年3月10日进行全天观测，流动站架设在大连理工大学附近的B级GPS点上，分别采用不同时间的观测数据进行联合平差解算。星历采用IGS最终精密星历，并对参考站坐标实施强约束，平差后流动站坐标与B级点坐标差值与时间关系如图1所示，其外符合精度与时间关系如图2所示。

图1 坐标差值与观测时间之间的关系图

图2 外符合精度与观测时间之间的关系图

由此可以看出，在6h的观测时间内，GPS网的解的精度及其稳定性随数据量的增加而迅速提高，而在数据量大于6h以后，提高的速率较为缓慢。

3 结论

通过对单基站CORS系统定位精度的影响因素分析，对LGCORS系统覆盖区域内的流动站的定位精度、稳定性进行了检验。检验结果表明：该系统流动站实时定位，x、y方向的外符合精度较高，一般在±（0.3～1.5）cm之间，高程精度较x、y方向的低，一般在（0.8～3.5）cm左右。实时定位服务可应用于车辆导航、施工放样及大比例尺测图等方面。该系统定位事后解算的结果表明：参数解算的时间超过1h的精度即可达到±5mm，系统定位精度随观测时间的延长有明显的提高；当参与解算的时间超过6h后，精度提高已趋于平缓。事后解算服务可应用于大地测量、城市地面沉降监测等方面。

［1］ 陈俊勇，党亚民.全球导航卫星系统的进展及建没CORS的思考［J］.地理空间信息，2009，7（3）：1－3.

［2］ 余小龙，胡学奎.GPS RTK技术的优缺点及发展前景［J］.测绘通报，2007（10）：39－44.

［3］ 徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2003.

［4］ 龚真春，杨晋强，白 冰，等.GPS CORS系统实时定位精度检测方法探讨［J］.测绘与空间地理信息，2011，34（3）：88－90.

［5］ 丁玉平，许友清.区域CORS系统的定位精度分析［J］.测绘通报，2011（3）：86－87.