地面增强服务系统技术方案.doc

1、 柳州市北斗卫星地面增强服务系统技术方案上海北斗卫星导航平台有限公司2013年 10月目 录第 1章 项目概述1.1 项目背景1.2 建设原则1.3 建设依据1.4 建设目标1.5 建设内容第 2章 项目建设必要性2.1 国家战略安全领域的需要2.2 提高北斗系统竞争力的需要2.3 国家北斗地基增强系统的需要2.4 推动卫星导航产业化发展的需要第 3章 系统总体设计3.1 设计依据3.2 系统性能指标3.3 系统结构设计3.4 系统工作流程3.4.1 系统内部数据流3.4.2 系统外部数据流3.5 系统软件设计3.5.1 软件功能特色3.5.2 软件可拓展性3.6 参考站分布设计3.6.1 参

2、考站分布设计原则3.6.2 柳州市自然地理概况3.6.3 参考站分布设计第 4章 项目建设内容4.1 参考站网系统4.1.1 系统功能4.1.2 系统构成4.1.3 选址设计4.1.4 基准站接收机4.1.5 接收机天线与馈线4.1.6 安全防护监控设备4.1.7 电源保障4.1.8 观测墩建设4.1.9 防雷工程4.1.10 电涌防护4.1.11 基建施工4.2 控制中心系统4.2.1 功能分析与设计4.2.2 数据结构分析与设计4.2.3 数据中心设计4.3 通讯系统4.3.1 设计原则4.3.2 功能实现及设计4.3.3 通讯协议设计4.4 用户终端及使用流程4.4.1 用户终端4.4.

3、2 用户使用流程第 5章 项目实施进度计划第 6章 经费预算6.1 费用说明6.2 费用预算第 7章 项目建设成效7.1 经济效益预测7.2 项目社会效益7.3 系统服务类别第 1章项目概述1.1项目背景全球卫星导航系统（GNSS，即 Global Navigation Satellite System）是全球所有卫星导航系统及其增强系统的总称，GNSS 可为用户提供高精度、全天时、全天候的导航定位和授时服务，是最重要的时空基准信息资源之一。GNSS包含全球系统、区域系统、天基增强系统和地面增强系统。目前，GNSS 包含美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧盟的 Galileo 系统、中

4、国的 Compass(北斗)，全部建成后其可用的卫星数目达到 100 颗以上。发展以北斗卫星导航系统为核心的卫星应用服务产业已经成为国家战略，卫星导航系统是国家时空基准领域的重要基础设施，是现代军事装备及信息化条件下立体作战指挥的重要依托和影响战争胜败的关键因素，是社会信息化的重要支撑和国家经济社会安全运行的重要保障，对加快经济发展方式转变、推动产业结构升级、提高生产安全效率都意义重大。为了构建自主、安全、高效的卫星导航系统，国家投入巨资启动了国家卫星导航应用平战结合重大工程，建成了北斗卫星导航系统的基本框架。国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定（国发201032 号）中明确指出，“积

5、极推进空间基础设施建设，促进卫星及其应用产业发展”。发展北斗卫星导航产业已经纳入国家发展战略，为北斗推广提供了坚实的政策保障。国防是当前北斗卫星应用推广的重点领域。2009 年 12 月，胡锦涛主席签署中国人民解放军标准时间管理规定，要求自 2010 年 6 月 1 日起中国人民解放军将全部采用基于北斗卫星导航系统的标准时间。这不仅标志着北斗卫星导航系统的相关技术已经完全成熟，同时也明确表达了国家层面对加速推广北斗卫星导航系统的信心和决心。除了军事应用，卫星定位在专业市场中还有多种行业应用，这些行业应用最大共性就是对行业的深刻理解。厂商需要定制接收机的软硬件来满足行业的不同需求。国内接收机厂商

6、将比外资企业具有更多的本地优势，而且这一优势会随着北斗系统的成熟越来越明显。在民用领域，根据国务院和中央军委“关于加快北斗卫星导航系统的应用发展，为国家经济建设提供信息化服务”的指示精神和战略意图，近年来各级政府先后在水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等一些关系国计民生的重点领域上马了一批北斗卫星导航系统应用示范项目，产生了显著的经济效益和社会效益。今后 35 年将是卫星导航产业发生根本性演变的关键转折期，用户数量和产业规模将发生巨大变化。承接国家重大专项、结合省市推动发展已经成为北斗应用的明确思路，国家北斗发展战略明确，批准实施第二代卫星导航系统重大专项，在

7、政策扶持、资金投入和组织管理等方面予以有力支持，凸显了其国家行为。2012 年 12 月 27 日起，北斗卫星导航系统正式提供区域服务，目前在轨卫星和地面系统工作稳定，通过各类用户终端测试和评估，系统服务性能均满足设计指标要求。我国北斗导航试验系统已应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域。在稳步推进北斗卫星导航系统建设的同时，我国高度重视北斗卫星导航系统的应用推广和产业化工作，积极完善产业支撑、推广和保障体系，加强市场开拓和推广应用，强化产业支撑和应用基础建设，为北斗卫星导航系统充分发挥应用效益，更好服务于经济社会发展奠定基础。地面增强系统都是通过在一定

8、区域布设若干个 GNSS 连续运行参考基站（CORS），对区域 GNSS 定位误差进行整体建模，通过无线数据通讯网络向用户播发定位增强信息，提高用户的定位精度，且定位精度分布均匀、实时性好、可靠性高。地面增强系统辅助空间卫星，可以显著或成倍提高定位和授时精度，可使卫星导航仪的定位精度提高到米级以内，使原本无法应用卫星导航系统的特殊高要求领域如对车辆进行基于车道的管理，对特殊人群进行精确区域的进入等精细化管理可以有效应用，对于导航产业发展具有重要的推进作用。地面增强系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。地面增强系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统

9、、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。北斗卫星地面增强服务系统是数字城市空间数据基础设施之一，它是动态的、连续的空间数据参考框架，可快速、高精度的获取空间数据和地理特征，它也是区域规划、管理、决策的基础。随着国家信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务、智慧城市、智慧省区和数字地球的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，因此发展地面增强系统的紧迫性和必要性越来越突出。1.2建设原则柳州市北斗卫星地面增强服务系统建设将坚持“技术先进、高效可靠、经济实用和易于扩展”的基本原则。（1）军

10、民两用、平战结合要求系统具备高稳定性、高可靠性、高健壮性和高安全性，充分考虑军民两用的特点，提供军队和民用各类产品，非战时完全可以满足民用对定位、导航的精度要求；在战时、非常时期，全力支持国家需要。（2）总体规划、分步实施系统建设中，应先行进行总体规划和设计，全盘考虑系统建设目标。根据总体规划指导和要求，进行项目的分期建设的设计和实施，避免不合理的建设投入。充分利用项目一阶段工程的试验论证成果，调整和修改总体建设规划和设计，以确保项目二阶段工程的成功建设。（3）开放性、兼容性系统应具有充分的开放能力，以满足网间互联、多星兼容、多解算产品集成、多通讯模式集成和各类终端的兼容要求。1.3建设依据关

11、于加速推进北斗导航系统应用的有关工作通知2005 年，国家发改委、国防科工委国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 ）2006 年，国务院促进卫星应用产业发展的若干意见的通知2007 年，国家发改委、国防科工委卫星导航应用产业 “十一五”投资指南2008 年，国家工信部中国第二代卫星导航系统重大专项实施方案2009 年，国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定2010 年，国务院1.4建设目标按照优势互补、集约建设、资源共享原则，依托现有的资源，加强系统升级改造，逐步建立以北斗为主体、统一的多系统、高精度 GNSS 地基增强系统网络。合理规划，加强资源整合与集约建设，逐步规范

12、柳州市高精度差分站点资源，实现优化配置；加强与周边地区的数据共享和互联互通，扩大柳州市北斗地面增强服务系统的网络覆盖范围；积极争取国家资源，充分利用柳州市通信资源，加快推进建立基于互联网、移动通信网、卫星通信网等的天地一体化卫星导航通信综合网络，形成多链路、跨区域的高精度卫星导航发布系统；积极跟踪，融入国家 GNSS 地基高精度系统，参与筹建国家 GNSS 天基广域增强服务网，接轨国际 GNSS 应用服务，努力拓展应用服务面，满足经济生产、社会服务的需要。1.5建设内容柳州市位于广西壮族自治区中北部的城市，市辖六县四区，总面积 1.87 万平方公里，地形为“三江四合，抱城如壶”。随着新区建设的

13、实施，柳州市城市化速度的不断加快，城市规模的扩大，要求城市的功能也要更加完备。本项目通过在全柳州市范围内布设北斗地面增强参考站，建设覆盖全柳州市的高精度增强定位系统。项目旨在为国家北斗导航平台提供空间基础数据，是平战结合、军民两用的基础设施建设工程。项目建立以柳州市重点区域为主、以北斗为主体、兼容其他 GNSS 卫星、统一的多系统、高精度 GNSS 地基增强系统网络。在柳州市区域共建 15 个北斗卫星地面增强参考基准站的服务系统，其中市区内 3 个北斗卫星地面增强参考基准站，各县内合 12 个北斗卫星地面增强参考基准站。系统建设完毕后，可向系统覆盖区域内的用户提供各种不同精度的位置和时间信息服

14、务，以满足军队、行业和大众应用的定位、导航和时间服务的实际需求。系统为用户提供高精度导航定位、精确授时、数字报文通信服务和基于位置的增值信息等服务。可广泛应用于交通运输及物流、智能公交、两客一危车辆、公共安全应急管理、特殊人群管理、特殊区域作业设备、智能电网、通信、金融、资源调查、水利水电、海洋渔业、减灾救灾乃至个人消费。第 2章项目建设必要性柳州市北斗卫星地面增强服务系统基本目标是建成一个以北斗卫星导航系统为核心，兼容美国 GPS 和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统，融合移动通信网络、互联网等多种信息服务资源，为行业用户和大众提供导航定位、精确授时、数字报文通信服务和基于位置的增值信息服务。2.

15、1国家战略安全领域的需要美国 GPS 系统虽然成熟且提供免费服务，但是并不保证在“非常时期”提供服务，中国国防需要北斗系统来提升精确打击、战略协同和综合保障能力；其次，以通信和电力为代表的国家命脉行业需要自主的北斗系统来提供通信、授时服务，以保证全网同步稳定运营；再则，由于 GPS 顶层算法不公开，中国卫星设备和服务商无法占据产业价值链的有利位置，出于扶持国内卫星产业发展的考虑，也需要加快发展北斗卫星系统。目前我国高精度定位领域如：测绘、国土、城建、规划、水利等行业，及国家一些重大工程（如高铁）的建设，依赖于厘米级甚至毫米级的卫星精确定位，目前 95%以上使用 GPS 基准站差分定位技术。一旦

16、 GPS 停止服务，这些行业和工程将陷入混乱或停顿，造成的损失和影响将远远大于导航用户。因此满足我国高端精密定位用户的应用需求，是北斗系统的重要使命。可以预见在北斗系统完成区域覆盖之后，这些领域的定位授时应用将首先切换成北斗系统，或者采用双系统兼容方式。由于这段时间只有国内厂商生产北斗兼容芯片和接收机，因此将直接带动国产芯片和接收机需求的快速增长。2.2提高北斗系统竞争力的需要通过北斗地基增强服务系统将大幅度提高北斗终端的定位精度、灵敏度和定位速度等，增强北斗的位置服务能力，可以提高北斗卫星导航系统与 GPS 的竞争能力，从而在与 GPS 的竞争中占据优势。因此，北斗地基增强系统是开拓北斗精密

17、定位应用的必备设施，是提高北斗系统服务能力和竞争力的必要手段。2.3国家北斗地基增强系统的需要通过系统建设，可为建设全国范围内实现实时厘米级定位服务系统提供统一选点、统一规划、统一建设、验收的标准以及应用示范，可纳入国家北斗地基增强系统的一部分，极大推动柳州市甚至全国北斗卫星导航定位战略性新兴产业发展。2.4推动卫星导航产业化发展的需要全球卫星导航产业经历 1994-2003 年的高速增长、2004-2010 年的较快增长，08 年全球产业规模于已经达 249 亿美元。从 2000 年到 2009 年，全球卫星定位应用市场的产值已经从 100 亿美元增长到近 700 亿美元，翻了 7 倍；从2

18、003 年到 2010 年，中国卫星定位应用市场的产值也从 50 亿元增长到了 550 亿元，翻了 10 倍。在中国卫星定位应用市场中，又以大众消费应用领域发展最为迅猛，是最有发展潜力的方向。未来几年，全球 GNSS 将有巨大的成长空间。估计到 2013 年，将至少达到 2390 亿美元的产值。我国卫星导航应用由于起步较晚，目前占全球卫星导航应用产值的比例仅为 1%-2%，远远低于日本 34%、美国 32%和欧洲 22%的比例。我国卫星导航在专业领域的发展慢于消费领域，2009 年的产值仅为 35.9 亿元，20032009 年年复合增长率为 13，远低于消费领域 58.5的复合增长率。同时我

19、国专业领域的产值占总产值的比例不足 10，远远低于国际上 36的比例。从卫星导航技术应用领域分析来看，专业应用市场是行业制高点，消费应用市场是主力。从中国经济总量和人口总量发展来看，中国的汽车和手机总量将成为世界第一，因此以车载和手机为应用载体的卫星导航消费应用市场将得到蓬勃发展。车载导航仪在国外汽车前装市场占有率已经超过 50%，而我国只有 5%左右。目前车载导航仪已经与通信、互联网结合，成为新型的汽车电子产品，市场潜力巨大。从嵌入式手机应用来看，随着中国的移动、联通、电信等公司通信 3G、4G 技术、互联网技术的发展，以手机为应用载体的卫星导航市场将成为新兴的主流市场。随着我国 3G 智能

20、导航手机和车载导航仪的广泛使用，使人们对导航与位置服务的认知度和依赖程度迅速提高，公众需求巨大，2010 年产值达到 500 亿元，预计 2015 年产值可达 2650 亿元，其中位置服务 1550 亿元，用户终端 1.3 亿台，用户数量 3.5 亿 ，存在巨大的市场潜力；同时，卫星导航与位置服务作为战略性新兴产业，具有举足轻重和不可或缺的地位，在物联网、数字地球、智能交通、节能减排等领域发挥着重要的基础性支撑作用，受到国家的高度重视，我国通过北斗卫星导航系统、连续运营参考站系统等建设，为导航与位置服务发展奠定了良好的基础。目前，卫星导航定位产业正在经历三大转变：从单一的 GPS 系统时代转变

21、为多星座并存兼容的 GNSS 时代,从以专业行业（车辆）应用为主体的市场格局转变为与通信相融合的个人消费应用为主流市场的新格局,以及从经销应用产品为主逐步转变为运行服务为主的服务产业化新时期。云计算技术在空间信息领域的应用，将产生一种跨平台、跨网络、跨行业的空间信息云计算技术，将已有的网络差分定位 RTK、广域精密单点定位的 PPP、卫星定位精密后处理技术等，使得多星座不同终端的个人消费应用，都可以纳入统一的空间信息服务平台下。在统一的空间信息服务平台下，现有的导航、位置服务应用面窄、大众普及率低、服务节点分散、服务功能有待完善的现状将彻底改变。系统将推动导航产业云时代的新局面的出现，使我国导

22、航产业从经销应用产品逐步转变为运行服务的产业化新时期，将推动导航与位置服务应用市场的蓬勃发展，促进卫星导航定位产业的升级转变，推动我国向导航应用强国迈进。第 3章系统总体设计3.1设计依据本方案将参照国家的有关技术规范和行业标准以及一些国际现行通用标准来进行技术设计，有关卫星测量部分将参照国家技监局、测绘局制定的测绘规范或规定，数据中心机房建设参照有关电子计算机机房建设的国家标准，站址和墩标施工参照国家土建施工建筑行业规范以及 IGS 跟踪站的相关技术要求，通信部分参照国家通信线路施工的有关规范，系统设备的防雷和电涌防护参照国家信息产业部制定的相关标准。主要有以下一些规范和标准：表：设计依据名

23、 称 编 号 批准单位 年份全球定位系统测量规范 CH2001 国家测绘局 1997 年全球定位系统（GPS）测量规范 GB 18314-2009 国家测绘局 2009 年全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范CH/T 2008-2005 国家测绘局 2006-01-01工程测量规范 GB50026-93 国家技术监督局 1993-08-01精密工程测量规范 GB/T 15314-94 国家技术监督局 1994-12-22全球定位系统城市测量技术规程 CJJ 73-97 中国建设部 1997卫星定位城市测量技术规范 CJJ 73-2010 中国建设部 2010测绘技术设计规定 ZBA 750

24、01-89 国家测绘局 1989-03-29测绘技术总结编写规定 CH1001-91 国家测绘局 1991-01-21计算机软件产品开发编写指南 GB8567-88 国家技术监督局 信息处理-数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定GB1526-89 国家技术监督局 1989-07-04信息处理系统计算机系统配置图符号及约定GB/T 14085-93国家技术监督局 计算机软件质量保证计划规范 GB/T 12504-90 国家技术监督局 计算机软件配置管理计划规范 GB/T 12505-90 国家技术监督局 UNAVCO 基准站建立规范 国际UNAVCO 组

25、 织IGS 基准站建立规范 国际 IGS 委员会 中国地壳形变监测网络基准站建立规范 中国地震局、国家测绘局法国国家防雷标准 NF C17-102 法国 LCIE 中华人民共和国公共安全行业标准 GA1731998 国家技术监督局 1998-06-01混凝土结构设计规范 GBJ 1089 建设部 电子计算机机房设计规范 GB5017493 国家技术监督局 建筑物防雷设计规范 GB5005794 国家技术监督局 电子计算机机房施工及验收规范 SJ/T30003-93 注：表中未列出的其它规范，按国家现行规范执行。3.2系统性能指标本项目完成后，要求达到下表列出的各项性能指标表：系统性能指标项 目

26、 内 容 技 术 指 标网络 RTK 重点区域 95以上的地区DGPS CORS 网内及网外 100km覆盖范围PPP 不受限制导航 交通监控，地理信息采集、更新服务领域定位 测绘，地籍，规划，工程建设，变形监测，地壳形变监测动态参考基准 地心坐标的坐标分量的绝对精度不低于 0.05 米基线向量的坐标分量的相对精度不低于 310-7网络 RTKDGPS区域增强 PPP广域 PPP水平3cm，垂直5cm（平坝、丘陵），垂直8cm（山区）30cm50cm水平2-3cm；垂直5cm水平精度10cm，初始化时间 20min系统精度事后精密定位 水平5mm，垂直10mm可用性 定位 95.0% (365

27、 天内)；95.0% ( 1 天内)完好性 报警时间 6 秒误报概率 0.3%导航、定位原始 GNSS 数据采用 RINEX 格式，实时差分数据采用 RTCM3.X 格式，与各类 GNSS 接收机和后处理软件兼容。卫星信号北斗 B1、B2GPS：同步 L1 C/A、L2E 、L2C、L5可扩展支持 GLONASS：同步 L1 C/A、L1 P、L2 C/A （仅限于 GLONASS M）和 L2兼容性接收机设备 目前国内主流厂商的 GNSS 接收机实时用户 GSM、GPRS、CDMA 方式：多用户同时使用容量事后用户 无限制3.3系统结构设计柳州市北斗卫星地面增强服务系统的设计将按照严格的现代

28、计算机网络的规范与标准。整个系统是以数据中心为中心节点的星型网络。数据中心建立在高速广域网（100M）上，网络采用 TCP/IP 协议，服务器操作系统采用 Windows Server，基准站采用基于 LINUX 系统设计的专业网络基准站接收机。系统组成简图如下。图：系统组成系统构成的定义和主要功能如下表：系统名称 主要工作内容 备注基准站子系统 卫星定位数据跟踪、采集、传输、系统可靠性（完备性）监测 控制中心子系统接收并控制各基准站发回的数据。检查各基准站工作状况；对数据进行分析、处理、存贮、管理。形成一定格式的数据文件，发送给用户。通讯子系统将基准站观测数据传到中心系统；GNSS 差分数据

29、、定位数据实时发送给用户；通过Internet 网络发布 GNSS 数据。公共通讯网络、专用无线网络、电台用户终端子系统 GNSS 信号接收；实时差分解算；事后处理解算；高精度卫星接收机；手机；车载终端等3.4系统工作流程系统的数据流可以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 CORS 站网系统内部交换的流量数据，其主要特点是不对外公开；外部数据流是 CORS 站网系统与用户间进行交换的数据。系统总体数据流程图如下图：3.4.1系统内部数据流本系统的基准站子系统、中心系统及其通信设备间的数据交换称之为系统内部数据流。内部数据流不对外部公开，且对于系统操作人员也有访问等

30、级的限制。按照系统结构划分，内部数据流可以分为基准站与数据子系统间的交换数据；数据子系统与服务中心与控制中心间的交换数据；控制中心与数据通信设备间的交换数据。详细的数据交换内容如下表所示。地面增强系统内部数据流一览表类别 描述 内容 方向 频率基准站的GNSS 观测数据各基准站的导航实时观测数据：L1、L2、B1、B2、C/A、P1、P2，定位值，DOP 值1Hz基准站完好性监测信息导航接收机工作状态、UPS工作状态（气象仪器状态）基准站中心系统不定时遥控命令GPS 接收机设置、计算机设置、设备完好性查询、设备参数的查询不定时基准站与中心子系统交换数据导航电文 自主定位时形成的北斗导航电文和时

31、间同步信息中心系统基准站 战时连续基准站的GNSS 观测数据各基准站的导航实时观测数据 1Hz基准站完好性数据 各基准站的设备完好性数据数据子系统与运算子系统交换数据 用户数据 入网用户的注册信息，权限信息，计费信息数据子系统运算子系统 不定时内部数据 各种计算的中间结果 不定时运算子系统内部交换数据结果数据RTCMv2.0/2.1、DGPS、RTK、RINEXv2.0、RAIM运算子系统内部 不定时实时服务数据中心向用户发送的实时差分数据、实时定位数据、精密星历和时钟改正数等，通过无线数据链路1-30s中心系统与通信子系统交换数据 事后应用数据各种可供事后分析应用的数据，通过 Interne

32、tWebSite发送的数据控制中心数据通信设备不定时3.4.2系统外部数据流本系统的外部数据流是指由系统生成的、向用户实时或事后广播的数据，即系统的服务成果，用户的服务请求和注册信息等。系统的外部数据流可根据具体的应用模式而不断增加其种类。本系统可向用户提供的数据类型如下表所示。地面增强系统外部数据流一览表类别 广播方式 内容 方向 频度网络 RTK 无线 RTCM、VRS/FKP网络 RTD 无线 RTCM、FKP根据用户请求PPP 无线 RTCM 不定时用户位置 无线 NMEA-0183，$GPGGA 不定时事后精密定位 Internet RINEXV2.0、虚拟 RINEX中心系统用户端

33、接收设备1-30s用户信息 多种手段 用户登陆信息、用户注册信息等 用户端控制中心 不定时用户服务请求 GSM/GPRS 用户的各种服务请求用户端中心系统 不定时实时的数据发送网络覆盖范围内，可以发送差分数据，可以为厘米的 RTK 数据，也可以是分米级或米级的 RTD 数据；既可以使用网络 RTK 方式，也可以设置成单基站广播差分信号。生成实时精密卫星轨道、精密卫星钟差产品，为全球用户提供传统 PPP 服务；在区域增强情况下，生成 PPP 增强改正信息，为区域用户提供实时厘米级服务；事后的数据发送用户通过网络或者其它方式下载基准站的 RINEX 数据和原始数据；也可在用户指定的位置生成虚拟基准

34、站 RINEX 数据，供用户后处理使用。按照定位需求，中心应输出的数据结果如下表所示。控制中心输出的系统外部数据一览表标准格式 内容 RTCMV2.1/V2.3/V3.0 伪距差分修正信息 服务于亚米级定位导航 的用户RTCMV2.1/V2.3/V3.0 网络 RTK 差分修正信息 服务于厘米级，分米级VRS 定位的网络实时 RTK 用户RTCMV2.1/V2.3/V3.0 位置坐标数据 服务亚米级普通终端 用户RTCMV3.1实时精密轨道产品、精密钟差产品、区域增强改正信息服务于区域增强 PPP 模式下的用户RINEXV2.1 原始观测数据 服务于事后毫米级定位 的用户RAIM 系统完好性监

35、测信息 服务于全体用户，提供 系统完好性指标3.5系统软件设计柳州市北斗卫星地面增强服务系统的系统软件设计按照 ISO 规范按照功能分为数据层、服务层以及运用层三层软件设计：1） 数据层软件数据层软件主要进行数据采集以及数据流控制，包括参考站接收机内部控制的 Web 管理系统软件，对接收机进行综合管理的软件，对接收机实时数据流进行分发控制的软件以及进行从 IGS 网站下载精密星历的软件等。2） 服务层软件服务层软件主要进行依据数据进行综合分析利用，提供数据成果服务。本系统中包括虚拟参考站服务器软件以及坐标转换加密服务软件等。3） 运用层软件运用层软件主要指利用服务层提供的数据进行运用的软件。本

36、系统包括运用实时数据辅助 GPS/RTK 接收机测量软件以及运用参考站静态数据进行基线解算软件等。表：软件分类表类别 模块名称 功 能 配 置数据库软件 数据库平台 MS SQL网络 RTK 计算软件 生成综合误差内插信息 系统类软件精密事后处理软件 精密解算系统框架坐标 用户软件 框架坐标转换软件 系统坐标转换 3.5.1软件功能特色能处理 BDS B1/B2+GPS L1/L2+GLONASS L1/L2 系统数据，且预留其它 GNSS系统数据格式。主要品牌接收机的原始数据解码，原始数据质量控制。RENIX（+Compact RENIX）数据存储。天线相位中心改正。探测观测值粗差，修复相位

37、周跳。误差建模并解算相位模糊度。估计对流层延迟、电离层延迟和多路径效应等系统参数。网络参考站系统软件应支持 NTRIP，TCP/IP，串口，电台，GSM，CDMA/TDMA，ISDN 和 Modem 等通讯手段，可用于基准站控制、数据管理、遥控各个台站所有设备的设定和运行，而且用户可通过软件进行自动的定时数据下载、检查、编制文件及发送到不同的 FTP 服务器。软件也可自动检查数据质量及系统硬件的工作情况而发出不同的报警，而且网络参考站系统软件可以连接不同的 TCP/IP 地址，系统管理员或用户可通过互联网查看各台站的运行情况，以确保系统连续运行的可靠性。3.5.2软件可拓展性软件支持 NTRI

38、P，TCP/IP，串口，电台，GSM，CDMA/TDMA，ISDN 和 Modem等通讯手段，可用于基准站控制、数据管理、遥控各个台站所有设备的设定和运行，而且用户可通过软件进行自动的定时数据下载、检查、编制文件及发送到不同的 FTP 服务器。软件也可自动检查数据质量及系统硬件的工作情况而发出不同的报警，而且可以连接不同的 TCP/IP 地址，系统管理员或用户可通过互联网查看各台站的运行情况，以确保系统连续运行的可靠性。基于“BCT 概念”基准站网计算软件模块与系统软件构成一个完整的基准站解决方案。软件灵活，强大，模块化设计和安全，可以为大型，小型，简单和复杂的基准站网的需要进行软件定制。它可

39、以实现虚拟的技术，它相比现有其它技术具有诸多优点。它是基于最新多站、多系统、多频（L1、L2、L5）和多信号非差处理算法，采用著名的 LAMBDA 算法和卡尔曼滤波方法进行严格实时平差的通用软件包，提供真正的网解，可用于计算基准站标准格式 RTCM V2.X，同时能自动保存为 RINEX，支持单向和双向通讯，支持多个 CPU，支持因特网网络 RTK（NTRIP）技术。用户可直接接收基准站网的网络 RTK 数据，兼容性强，杰出的可靠性和性能，而且具备可扩展性。3.6参考站分布设计3.6.1参考站分布设计原则根据全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范的要求，柳州市北斗卫星地面增强服务系统属于区域

40、参考站网，按照区域参考站网的布设距离规定要求：表：参考站间距离实时定位精度 分米级 厘米级参考站距离 50-150Km 20-80Km根据柳州市地理、经济、文化、发展等方面的客观条件，根据系统的建设目标、服务对象、建设原则、技术性能等，对城市 GNSS 综合服务系统进行网形设计。网形设计基本上需综合考虑以下几个方面：1）网形设计应从用户需求出发，可能包括交通、物流、公共安全、公众、国土、勘测、规划、地震、气象等各行业用户的需求。服务系统建成后，目的就是为各行业用户提供定位服务，所以其设计必须以满足用户的需求为出发点。例如车辆导航要求覆盖整个柳州市区域；公众服务需要覆盖大中城市；地震可能要求参考

41、站建在一些地质构造带上或基岩上；气象要求建在气象站内；而国土规划要求建在重点的经济建设地区。2）网形设计应从长远发展的眼光出发，合理规划各个参考站，并按照生产发展需要制定分阶段建设的计划。3）网形设计应从系统性能的角度出发，相邻站间的距离不宜太远。基本上纬度越低的地区，电离层也越活跃，CORS 系统的模型化残差也越大。因而从系统精度、稳定性考虑，低纬度的地区，CORS 系统的边长也应短些；高纬度地区，CORS 系统的边长可以适当长些。另外，随着系统中参考站数量的增加，站之间的边长可适当加长。4）网形设计还需考虑方便建设、维护、宽带接入、安全性的方面。5）网形设计还要考虑参考站选址原则进行设计。

42、3.6.2柳州市自然地理概况柳州市，地处北纬 23542603，东经 10832110 28之间。东与桂林市的龙胜、永福和荔浦为邻，西接河池市的环江毛南族自治县、罗城仫佬族自治县和宜州市，南界新设立的来宾市金秀瑶族自治县、象州县、兴宾区和忻城县，北部和西北部分别与湖南省通道侗族自治县和贵州省黎平县、从江县相毗邻。图：柳州市地图柳州市位于广西壮族自治区中北部，约在北纬 23542603，东经10832110 28之间，属于典型的喀斯特地貌。全市总面积 18617 平方公里，其中市区面积约为 1016.75 平方公里，2010 年建成区面积约为 135 平方公里。下辖 4 城区：柳南区、鱼峰区、城

43、中区、柳北区下辖数个新区和开发区：柳东新区、柳州市阳和工业新区、柳州高新技术产业开发区、旧机场开发区、基隆开发区。下辖 6 县分别为：柳城县、柳江县、鹿寨县、融安县、融水苗族自治县、三江侗族自治县3.6.3参考站分布设计由于柳州市地处低纬度地区，所以在参考站的分布设计中相邻参考站之间的距离我们以 20-50km 左右为较合适的距离控制，另外考虑到柳州市各地区自然地理情况、经济发展及建设需求，按照这个参考站分布设计原则，选定 15 个站点，其中市区 3 个站点，各县内合计 12 个站点。各站点分布示意图如下：图：参考站分布设计第 4章项目建设内容4.1参考站网系统参考站网系统是柳州市北斗卫星地面

44、增强服务系统的数据源，用于实现对卫星信号捕获、跟踪，卫星数据的记录、传输。为了满足柳州市重点区域大部分地区用户能够得到厘米级网络 RTK 定位服务，实现高精度的定位能力，考虑到通讯、电力、交通和台站管理维护以及站间距、网的解算能力、将来和周边地区联网以及实现系统多功能应用等因素，站址应选择交通便利、通讯方便、电力供应正常的地方。该子系统的稳定性和可靠性直接影响到系统运行可靠性。本章节就站址选择、基准站工程建设、结构设计及配置、防护设计及网络设计等几方面进行论述。4.1.1系统功能基准站作为地面增强系统的重要组成部分，CORS 基准站设计为无人职守型。CORS 基准站跟踪视野内的所有卫星，自主完

45、成导航卫星数据的接收、采集、处理、存储、传输和自动监测报警以及远程控制与管理等功能。其中导航卫星数据的接收、采集、处理、存储和传输是基准站必备的功能，而自动监测报警和远程控制与管理可根据系统建设的要求和实际情况来选择。本系统中的基准站具备以下功能：（1）导航卫星数据的接收、采集和处理基准站接收北斗/GPS 导航卫星信号，包括卫星广播星历、载波观测数据、C/A 码、P 码和时钟数据等。基准站接收机天线接收到的卫星信号需要经过解译后才能够用于导航定位。经过解译后的卫星数据格式有 TrimCom 数据、TR17 数据和 TRCM 数据等。（2）导航卫星数据的传输基准站接收到的导航卫星信号并解译后，需

46、要将数据实时传输到中心系统。目前的基准站接收机自身带有网路传输通道（即从导航接收机到公网或专线通信线路的传输路径），可以直接将数据传输到网络，无需再配备计算机。网络传输通道一般通过光纤协议转换器、VPN 路由器和 ADSL 调制解调器等专用设备实现。（3）导航卫星数据的存储基准站采集的数据实时传输到数据与服务中心，中心会对数据进行存储。但是如果出现通信中断、基准站通信设备故障等意外情况，数据将无法传输到数据中心，这样会导致中心系统无法存储该时间段的卫星数据，从而影响后续的差分数据处理。因此，基准站自身应具备存储卫星数据的能力。当网络故障排除后，管理员可以通过手工操作的方法把缺失的观测数据从基准

47、站下载并传输到中心系统进行存储。（4）自动监测报警基准站监测报警功能指基准站在运行出现故障时，向中心系统发出报警信息，以供管理者决策。导航接收设备运行状况的监控和报警一般由导航接收机自身或外接接收机向中心系统传输接收机和天线状态数据，包括接收机数据质量、卫星状态、数据完好性等。当接收机运行出现异常时，接收机向中心系统发送警报，并同步发送故障信息。电源运行状态通常通过 UPS 电源来远程监控。供电出现异常时，UPS 将向中心系统发送警报，并以文字形式说明异常信息。网路设备的监控主要针对网络交换机、VPN 等设备的运行状态进行监控。监控信息包括网络通路状态、网络传输速率和数据延时等信息。当网络设备

48、处于异常时，中心系统能够监控到网络设备故障，并远程进行处理。（5）远程控制与管理基准站的远程控制与管理主要实现中心系统以远程的方式进行基准站的设定、控制和运行检测等功能。具体包括三个主要方面：远程参数设置：包括基准站接收机设置、计算机设置和网络设置等。远程系统控制：包括控制接收机采样速率、网路数据流向和基准站定位基准等。远程状态检测：包括接收机检测、接收机检测、网路设备检测和 UPS 电源检测等。4.1.2系统构成本系统中的 CORS 基准站主要由室外设备和室内设备两大部分构成。基准站总体结构如下图所示。图：基准站总体结构图室外设备一般包括天线基体（即天线墩）、天线固定装置、导航接收机天线、导

49、航信号发射天线和防雷设备。其中防雷设备又包括直击雷防雷装置、感应雷防雷装置和接地网装置。室外设备的主要功能是接收导航卫星数据和在战时发射北斗导航卫星模拟信号，同时保护基准站设备。室内设备主要包括多模导航接收机、电涌保护器、UPS 电源、网络设备和机柜等。主要功能是进行室外接收到的导航数据的处理、存储和对中心系统的传输。4.1.3选址设计（1）选址的基本原则必须满足连续运行基准站观测环境要求。必须位于交通便利地带，利于基建工作的能顺利开展。必须附近较近处有稳定电源、网络通讯设施较近。点位未纳入建设规划，便于点位长期保存与使用。（2）点位的基本条件可选在交通便利、观测环境安全僻静的地带，远离铁路 200 米，公路100 米以上，且地质稳固之处；保证附近有稳定的电源与网络通讯设施；优先选基岩点，困难地区可选土层点；点位优先选在地面，不宜选在建筑物上，便于水准联测。（3）点位观测环境要求基准站选址的过程中还要考虑抗干扰问题。对于基准站而言，信号干扰可能有多种原因，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。改正这些影响没有实际意义，唯一可行的方法是选点时仔细注意，尽量消弱电磁波的辐射干扰。应