CORS定位精度的可靠性研究

蔡成辉，刘立龙，黎峻宇，黄良珂

（1.桂林理工大学 广西矿冶与环境科学实验中心，广西 桂林 541004；2.桂林理工大学 测绘地理信息学院，广西 桂林 541004；3.广西空间信息与测绘重点实验室，广西 桂林 541004）

CORS定位精度的可靠性研究

蔡成辉1,2,3，刘立龙1,2,3，黎峻宇1,2,3，黄良珂1,2,3

（1.桂林理工大学 广西矿冶与环境科学实验中心，广西 桂林 541004；2.桂林理工大学 测绘地理信息学院，广西 桂林 541004；3.广西空间信息与测绘重点实验室，广西 桂林 541004）

对某地区连续运行参考站系统(CORS)的实测数据进行分析评价，得到内外符合精度之间的函数关系，正确反映了观测数据的质量及CORS在实际测量中的可用性。实验结果表明，该地区的CORS系统网内外精度分布均匀，可以提供cm级的实时定位服务。

CORS；定位精度；可靠性；检验方法

全球导航卫星系统[1]技术已经在全世界的导航、定位和科学研究等领域得到广泛应用，目前世界上较发达的国家都已建立或正在建立满足自身需求的连续运行参考站系统，如美国的CORS[2]、澳大利亚的连续运行基准网（AFN）[3]、德国的全国卫星定位网[4]、日本的GeoNet[5]。在我国，CORS的建设正在加紧进行中。深圳市建立了我国第一个连续运行参考站系统（SZCORS）[6]，目前已广泛应用于主要的测量领域。继深圳之后，全国部分省、市也已初步建成或正在建立类似的省、市级CORS系统[7-9]。

目前的CORS技术比较成熟，与传统RTK系统相比，CORS的有效作业范围增大，定位精度以及可靠性得以提高，利用CORS可以开展全天候、多功能、多用途、应用广的服务，大大提高了空间基础数据的利用率。但是流动站在定位时，受到许多不定因素的影响，在缺乏必要检核条件时，其定位精度的可靠性无法进行正确评估，导致CORS在一些工程中的应用受到制约。本文将重点研究和分析CORS系统定位精度可靠性检验方法，并结合实例得出可靠的结论。

1 CORS定位精度可靠性检验方法

为了确定CORS定位精度的可靠性，拓宽CORS系统的应用领域以及保证应用的安全性，需要对CORS的定位精度可靠性进行检测。目前常用的检验方法有静态已知点检测方法、实时动态观测值与后处理结果比较的检测方法、动态规则几何轨迹检测方法、固定基线长度相对检测方法[10]。以下将分别对静态已知点检测方法和实时动态观测值与后处理结果比较的检测方法进行研究。

1.1 静态已知点检测方法

静态已知点检测方法是CORS定位精度检测中最简单、最容易的方法，其基本原理是在CORS系统所覆盖的区域内，选取精确的已知点进行静态观测，将平差计算得出的观测结果与已知的精确坐标进行比较，从而检验其定位精度。静态已知点检测方法有不少劣势：①若测区范围内没有有已知点，该检测方法就无法使用，其应用范围有局限性[10]；②静态已知点检测方法是在静态模式下进行的，不能完全反映流动站在移动时的定位精度[10]；③测区范围内外界条件可能各不相同，不能正确反映测区各个地方的情况。

1.2 实时动态观测值与后处理结果比较的检测方法

CORS实时动态定位时，通过流动站所测定的点的坐标是单点定位的结果，其观测值存在数据丢失、整周跳变和通信误码等问题，定位精度偏低[11]，而GPS定位数据后处理结果可通过软件解算，消除或减弱这些问题的影响，其可靠性更高。该检测方法就是将后处理结果当作参考值，与实时动态观测值进行比较，从而确定CORS实时动态定位的精度和可靠性。该方法在找不到已知点的情况下，也可以检验CORS系统定位精度的可靠性，但是，该方法受到后处理软件、观测数据质量等的影响。

2 实例分析

2.1 某地区CORS系统简介

某地区CORS系统运用了GPS/GLONASS双星定位等先进技术建设的地区连续运行参考站系统，系统由5个连续运行的GNSS参考站、数据通信网络系统、1个数据处理及控制中心和流动站用户4部分组成[11]。

2.2 静态已知点检测方法及内插模型误差的精度分析

2.2.1 静态已知点检验方法和过程介绍

CORS的实时定位精度一般取决于系统发送的VRS改正信息，同时也决定了用户所能够得到的实时定位服务的精度。本次实验的目的是比较全面、准确地检验VRS内插模型误差的精度，在一定程度上限制观测条件对检验结果的影响[11]。在检验过程中，共选择14个有代表性的已知点，网内外各分布7个点，各检测点比较均匀地分布在网内外，其观测条件良好。

本次实验使用的仪器是苏一光A20流动站，检测的方法是多历元静态已知点检测方法。在每个已知点上观测一个时段，数据采样率为10 s，连续观测一段时间后，记录一组测量数据。

2.2.2 观测数据成果的统计与分析

1）系统内符合精度的统计。

内符合精度反映了观测数据的质量，其具体的统计方法是计算每一测点（X，Y，H）测量值的算术平均值（,并将该平均值作为参考值，然后将每一测量值与其求差。统计所有差值（∆X，∆Y，∆H）的分布情况,并对差值在不同区间的概率进行统计,分别计算系统X、Y、H方向的内符合精度：

式中，n为观测数总数；v为测试点观测值与其算术平均值的差值。

其内符合精度统计结果如表1和图1所示。

表1 CORS系统内符合精度统计表

表1和图1共同表明，该地区的CORS系统的内符合精度在平面坐标中集中在1～2 cm，占70%以上，最大值不超过3 cm；高程方向的内符合精度集中在1～3 cm，占78．57%，最大不超过4 cm。由此可知，平面坐标的内符合精度高于高程方向。

图1 CORS系统内符合精度统计图

2）系统外符合精度统计。

利用基准站WGS84坐标向该地区的当地坐标系转换的参数，将实验中CORS的各测试点的WGS84坐标转换为该地区的坐标系统，并将这些测试点原坐标作为真值，在转换值与已知值之间求差，即为各测点的外符合精度，并统计其分布情况，分别计算测试点在X、Y、H方向的外符合精度中误差：

式中，n为观测值总数；∆为测试点转换参数后的差值。其外符合精度统计结果如表2和图2所示。

表2 CORS系统外符合精度统计表

图2 CORS系统外符合精度统计图

表2和图2共同表明，该地区的CORS系统的外符合精度在平面坐标中集中在1～3 cm，最大值不超过4 cm；高程方向的外符合精度集中在3～5 cm，最大值不超过5 cm。由此可知，平面坐标的外符合精度高于高程方向，但是分布都比较离散。综上所述，该地区的CORS系统的内符合精度比外符合精度高。

2.3 实时动态观测值与后处理结果比较的检测

在CORS系统中，利用静态观测数据进行事后静态处理，可将后处理结果作为参考值，与实时动态的观测值进行比较，从而检验动态观测数据的定位精度和可靠性，这样不仅可以减少野外检核的工作量，而且可以对所有野外观测点进行成批检测[12]，有利于CORS系统定位精度可靠性的确定，更有利于CORS系统的应用。

本次实验中选择了几个点进行静态观测，观测时为120 min，数据采样率10 s。用苏一光GPS随机FGO数据后处理软件对相关参考站的观测数据与静态观测数据进行基线解算。经平差计算，得到各点的静态处理结果，将处理结果作为真值，在各点进行实时动态观测，所得的值与后处理结果进行比较，如表3所示。

表3 实时动态测量值与后处理结果的比较/m

表3表明，实时动态测量值与后处理结果的精度为：X方向为±2．16 cm，Y方向为±1．93 cm，H方向为±3．61 cm，采用该方法进行定位精度检测，各测点精度较高，且误差值比较集中。

3 结 语

实验结果表明，该地区的CORS系统定位精度可靠性较高，其技术指标能达到设计的要求。在CORS系统定位精度方面，平面坐标内符合精度不超过3 cm，高程内符合精度不超过4 cm，平面坐标外符合精度不超过4 cm，高程外符合精度不超过5 cm，且在该地区的CORS系统网内网外精度分布均匀，可以提供cm级的实时定位服务。在该CORS系统覆盖范围内可以广泛应用于空间定位服务，但是应增加不同地形条件检测或其他检核方式。

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P228.41

B

1672-4623（2014）06-0073-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.06.026

蔡成辉，硕士，研究方向为GNSS技术与应用。

2013-12-26。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41064001）；广西省自然科学基金资助项目（2012GXNSFGA060001、2012GXNSFAA053183）；广西空间信息与测绘重点实验室资助项目（1207115-07）；广西矿冶与环境科学实验中心资助项目（KH2012ZD004）；研究生教育创新计划资助项目（YCSZ2013077）；广西“八桂学者”岗位专项经费资助项目。