ZHBDCORS-RTK性能测试与分析

倪汉富

(珠海市测绘院,珠海 519015)

ZHBDCORS-RTK性能测试与分析

倪汉富

(珠海市测绘院,珠海 519015)

摘要：介绍了珠海市连续运行参考站位置服务系统(ZHBDCORS)概况,对ZHBDCORS-RTK的测试内容和测试方法进行了研究。结果表明,ZHBDCORS-RTK的定位精度、覆盖范围、日可用性、兼容性均可满足设计要求。

关键词：ZHBDCORS;性能测试;北斗

0引言

为了构建珠海市现代测绘基准,通过新建参考站、升级改造GDCORS基准站等方式,开展珠海连续运行卫星定位服务系统建设工作。根据相关研究,BDS已经能满足双频 RTK 定位要求,其单历元双频模糊度解算成功率与GPS相当, 且BDS与GPS组合定位时, 模糊度解算的固定率和可靠性均显著提高[1-3]。在此背景下,建立以BDS为主、GPS为辅、兼容GLONASS的多模的ZHBDCORS是最佳选择[4]。

ZHBDCORS的建立,可以满足各类不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、测速、位移测量及气象应用的要求,在城市测绘、海洋资源管理、导航定位、气象观测等领域得到广泛的应用。ZHBDCORS建立后,需要对其定位精度、覆盖范围、日可用性、兼容性等进行测试。

1ZHBDCORS简介

ZHBDCORS由参考站、系统控制中心、呼叫中心、用户应用系统、数据传输等子系统组成。参考站子系统包括11个参考站,其中新建参考站8个(市测绘院站、淇澳站、白藤湖站、富山站、保税区站、东澳站、桂山站、外伶仃站),利用GDCORS基准站3个(珠海国土站、斗门国土站、金湾国土站);陆地参考站7个,海岛参考站4个。全网系统的网络协议采用TCP/IP,服务器操作系统采用Win-dows 2008 Server,工作站操作系统采用Windows 7。系统组成简图如图1所示。

ZHBDCORS数据流分为内部和外部数据流两类(相对于系统用户而言),内部数据流是指在系统内部交换的流量数据,不对外公开;外部数据流是ZHBDCORS与用户间进行交换的流量数据,这两类数据通过各子系统及防火墙进行处理变换。

图1　ZHBDCORS组成简图

2ZHBDCORS-RTK综合测试

2.1测试的内容

本次测试任务区域分布在珠海全市范围,包括海域。由于海上没有足够的条件进行单点定位,因此海域的RTK测试地点选在海岛上。

本次测试点位分为陆地和海岛两个部分,珠海陆地区域内点位约38个,海岛上测试点位约12个,共计约50个。其中测试点位根据现有已知成果分布进行设计,仅少数的点位是点位范围内无已知成果但为满足点位均匀分布而设。因此只需要使用不同的仪器设备对其进行数据观测,然后比对、分析ZHBDCORS的实时定位精度、覆盖范围、日可用性、兼容性。

图2　基准站与测试点位分布图

2.2测试方法与仪器设备

2.2.1测试方法

在珠海市范围内选取一定数量的控制点位(珠海市似大地水准面观测点位)及部分其他点位分别接入GDCORS与ZHBDCORS进行同一点位观测,并对观测值进行对比,分析ZHBDCORS的网络RTK数据精度。

由于GDCORS暂时只限于珠海市陆地范围,未覆盖海域。因此,观测时陆地上采用GDCORS及ZHBDCORS分别进行观测,可进行各时段间的内符合重复性测试、与GDCORS的比对测试及与已知成果比对的精度测试;而在海岛上则仅观测ZHBDCORS,进行各时段间的内符合重复性测试与已知成果比对的精度测试。

2.2.2测试仪器及发播系统

测试设备有司南k508、NVT628、天宝GEOXR、支持三星六频以及三星七频的两套中海达设备。差分数据流发播系统如表1所示

表1　差分数据流发播系统参数

2.2.3测量要求

观测数据与现有GDCORS的同等条件下网络RTK测量结果(观测成果准确有效时)的较差应小于5 cm;不同观测时段三个方向重复性精度均应优于5 cm;观测成果与已知成果(GPS-C级点2014年进行过重新观测及平差)平面及高程方向重复性精度均应优于5 cm.

数据保存由三部分组成:点名—仪器代码-CORS软件代码-时段号-历元数。

2.3ZHBDCORS测试结果分析

2.3.1ZHBDCORS定位精度分析

本次共测试点位共计43个,其中GPS-C级网点31个,临时点10个,水准点2个。测试观测总时段121个,其中3个时段历元数不足20个,7个时段标准差超限,6个时段重复较差超限未参与后续成果计算,有效时段105个,参与点位观测成果计算。内符合精度平面为1.3 cm,高程精度为1.6 cm;重复性精度平面为 2.4 cm,高程精度为2.9 cm;外符合精度统计点位共24个,中误差平面为3.7 cm,高程精度为4.2 cm.

2.3.2ZHBDCORS覆盖范围分析

经测试,ZHBDCORS覆盖珠海市所有陆域范围、主要岛屿(桂山岛、外伶仃岛、高栏岛、荷包岛、万山岛、白沥岛、黄茅岛、三门岛、朱洲岛、牛头岛等)及珠海市近海部分海域,可以满足珠海市陆域、海域定位测量、导航授时等需求。

不过,由于ZHBDCORS-RTK测量时会受到移动通信质量、卫星状态、周边环境等因素的影响,不能认为只要在ZHBDCORS覆盖区域内就一定能有效定位。

2.3.3ZHBDCORS日可用性测试分析

通过在某卫星信号无遮挡、远离干扰源的某高等级控制点连续观测,根据有效历元数占理论历元数的比例,来评定ZHBDCORS-RTK的日可用性。选用中海达三星七频设备进行日可用性测试,以10秒采样率连续记录ZHBDCORS-RTK定位结果,与已知成果相比较,平面较差大于3 cm、高程较差大于5 cm视为粗差。

经统计,在理想的环境下,ZHBDCORS-RTK数据有效率达到97.21%,可以满足日可用性95%的要求。不过根据相关文献,在长时间连续测量时,CORS-RTK可能出现定位结果分群情况,需每隔一定时间重启接收机,重新初始化[5]。

2.3.4ZHBDCORS兼容性测试

从参考站接收卫星数据的情况看,ZHBDCORS卫星信号兼容性良好;ZHBDCORS发播信号格式可以满足差分数据兼容性的要求;因此重点针对ZHBDCORS用户设备兼容性进行测试。

选择Trimble、Leica、Topcon、NovAtel、中海达、南方、华测、苏一光等厂商的各型号接收机进行兼容性测试。经测试,各型仪器兼容性良好,测试的内符合精度和外符合精度均可满足ZHBDCORS设计指标要求。

3结束语

ZHBDCORS全网参考站11个,其中新建基准站8个,改造升级基准站3个;从试运行情况分析,ZHBDCORS可以实现参考站与控制中心间数据的不间断传输,且可并入GDCORS,实现数据共享;从外业测试分析,ZHBDCORS中ITRF2000框架下内符合精度平面达到了1.3 cm,高程达到1.6 cm;外符合精度平面达到3.7 cm,高程精度达到4.2 cm.另外,ZHBDCORS的覆盖范围、日可用性、兼容性测试结果均符合设计要求。

参考文献

[1]杨元喜,李金龙,王爱兵,等. 北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估[J]. 中国科学·地球科学,2014,44(1):72-81.

[2]戴伟,李明峰,吴继忠. 北斗卫星导航系统伪距差分定位技术研究[J]. 全球定位系统,2015,40(2):36-39.

[3]吴海玲,高丽峰,汪陶胜,等. 北斗卫星导航系统发展与应用[J]. 导航定位学报,2015,02:1-6.

[4]刘全海,王琰开.采用融合升级方法的 CZCORS北斗增强系统建立与测试[J].城市勘测,2015,(5):91-94.

[5]张海平,高士民,周长志,等. SDCORS系统测试与技术性能分析[J]. 全球定位系统,2013,38(3):61-64.

倪汉富(1981-),男,广东珠海人,工程师,注册测绘师,主要从事城市测量工作。

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

中图分类号：P228.4

文献标志码：A

文章编号：1008-9268(2016)02-0077-03

作者简介

联系人： 倪汉富 E-mail:nhf15916202460@163.com