卫星定位连续运行参考站

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连续运行参考站网络实时动态定位理论、算法和系统实现

连续运行参考站网络实时动态定位理论、算法和系统实现

连续运行参考站网络实时动态定位理论、算法和系统实现一、本文概述随着全球定位系统的快速发展,实时动态定位技术已成为众多领域,如无人驾驶、精密农业、环境监测和灾害预警等的关键支撑技术。

而连续运行参考站网络(CORS)作为实时动态定位的基础设施,其稳定性和可靠性对于保障定位精度至关重要。

本文旨在深入探讨连续运行参考站网络实时动态定位的理论基础、关键算法和系统实现,以期为相关领域的技术研发和应用推广提供理论支撑和实践指导。

本文首先介绍了连续运行参考站网络的基本原理和架构,阐述了CORS在实时动态定位中的重要作用。

接着,从理论层面分析了实时动态定位的关键技术,包括误差建模与补偿、数据处理与优化等方面。

在此基础上,本文重点研究了CORS网络的优化布局和数据处理算法,提出了一种基于多源信息融合的动态定位优化算法,有效提高了定位精度和稳定性。

在系统实现方面,本文设计并实现了一套基于CORS网络的实时动态定位系统,详细描述了系统的硬件组成、软件架构和功能模块。

通过实际测试和对比分析,验证了所提算法和系统在实际应用中的有效性和优越性。

本文总结了连续运行参考站网络实时动态定位的研究现状和发展趋势,指出了未来研究方向和潜在应用前景,以期为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

二、连续运行参考站网络的基本原理连续运行参考站网络(Continuously Operating Reference Stations,CORS)是一种先进的定位技术,它基于全球导航卫星系统(GNSS),如GPS、GLONASS、Galileo和BDS等,通过一组长期稳定运行、连续观测的参考站,实现高精度、高可靠性和高效率的定位服务。

CORS网络的基本原理主要包括以下几个方面:卫星信号接收:CORS网络中的参考站配备了高精度GNSS接收机,这些接收机能够同时接收来自多个卫星系统的信号。

通过解算卫星信号中的伪距或载波相位观测值,可以获取到接收机与卫星之间的相对位置信息。

CORS简介

CORS简介
当观察者走近波源时观察到的波源频率为(c+v)/λ,如果
观察者远离波源,则观察到的波源频率为(c-v)/λ。
公式
观察者 (Observer) 和发射源 (Source) 的频率关系为:
f’为观察到的频率; f 为发射源于该介质中的原始发射频率; V 为波在该介质中的行进速度; v0 为观察者移动速度,若接近发射源则前方运算 符号为 + 号, 反之则为 - 号; vs 为发射源移动速度,若接近观察者则前方运算 符号为 - 号,反之则为 + 号。
多普勒原理的应用
多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类
型的波,包括电磁波。科学家爱德文·哈勃 (Edwin Hubble)使用多普勒效应得出宇宙正在膨 胀的结论。
在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,
远离基站时,频率变低,所以我们在移动通信中要 充分考虑多普勒效应。
多普勒效应 Doppler effect
多普勒效应Doppler effect
多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯 琴· 约翰· 多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的, 他于1842年首先提出了这一理论,主要内容为:物体辐射 的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的 波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝 移blue shift);在运动的波源后面时,会产生相反的效应。 波长变得较长,频率变得较低 (红移red shift);波源的 速度越高,所产生的效应越大。根据波红(蓝)移的程度, 可以计算出波源循着观测方向运动的速度。 恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度, 除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般 都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

常规RTK定位技术与连续运行参考站系统

常规RTK定位技术与连续运行参考站系统

常规RTK定位技术与连续运行参考站系统摘要:本文简述了RTK的基本原理和定位误差分析及其产生的原因,并介绍了RTK技术的新发展,即连续运行参考站系统(CORS)的概念及其应用。

关键词:RTK CORS 连续运行参考站系统1.引言:在工程测量中RTK定位技术得到广泛的应用。

但它的应用受到多方面的限制,往往使原始数据出现系统误差,定位成果的可靠性随距离增大而下降。

而近年来RTK-GPS技术又有了新的进展,利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(Continuous Operational Reference System)已成为GPS 应用的发展热点之一。

为此,本文主要对常规RTK技术的基本原理、各种误差分析以及CORS技术的优势及其发展前景。

2.RTK基本原理RTK测量系统,是GPS测量技术与数据传输技术的结合,是GPS测量技术中的一个新突破。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。

其基本思想是:在基准站上设置1台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。

3.RTK定位的误差分析及不足绘信息网RTK定位的精度(或准确度),多数厂商的标准值,平面为:10mm+(1~2)×10-6D,高程为:15~20mm+2×10-6D。

3.1.误差分析常规RTK定位技术的应用受到一些误差源影响的限制,这些误差源从性质上一般可分为系统误差和偶然误差两类。

(1)系统误差1)卫星星历误差卫星星历分二种:一是精密星历,二是广播星历。

在实践定位中通常使用广播星历。

由于卫星在运动中受到各种摄动力的复杂影响,地面监控站又难以掌握作用在卫星上各种摄动力的大小及变化规律,一般估计由星历计算的卫星位置的误差为20~40m。

CORS(连续运行参考站)的原理及应用

CORS(连续运行参考站)的原理及应用

浅谈CORS(连续运行参考站)的原理及应用摘要:介绍cors技术的工作原理及分类;cors在国内外的应用;cors技术的发展趋势关键字:cors 原理;应用;发展中图分类号:p185.18 文献标识码:a 文章编号:随着全球卫星定位系统(gps)技术的飞速发展和应用的普及,它在现代测量中的作用越来越重要,前几年,gps实时动态差分定位rtk(real time kinematic)技术已经非常成熟,大大提高了测绘成果的精度,与常规测量相比,rtk具有实用性、高效性。

由于传统rtk技术采用单基站作业模式,在实际应用中依然存在一定的局限性,其测量的可靠性和精度随着作业半径的增大而降低。

近几年,一种新的gps技术—连续运行卫星定位系统(cors)在各地陆续建立,它具有操作简便、精度高、实时性强、覆盖率广等优点,克服单基站长距离精度低的缺点,特别是cors系统内网络rtk测量功能的实现改变了传统测量作业模式,较大的提高了测绘工作的效率,cors技术正逐步取代传统单基站rtk技术。

各行各业正挖掘其应用潜力,扩大cors系统的应用范围,最大程度地发挥其社会效益和经济效益。

1、cors技术的工作原理及分类cors是在一定区域内布设多个(一般为三个或三个以上)连续运行的gnss参考站,构成一个网状的参考站网,各参考站按设定的采样率连续观测,通过数据通讯系统实时的将观测数据传输至控制中心,控制中心系统软件对收到的原始观测数据和参考站的坐标进行处理,并建立误差模型得到本区域内的误差改正参数(电离层、对流层、卫星轨道误差、大气折射引起的误差),然后将误差改正信息发送给用户,用户得到确定的坐标和定位。

cors系统包括单基站cors系统、多基站cors系统,目前国内城市cors系统全部采用多基站cors系统,部分工程建设或局部区域测量采用单基站cors系统。

现有的网络cors技术主要有以下几种:1)虚拟参考站技术(vrs)虚拟参考技术(vrs)技术由trimble公司最早提出,工作流程是流动站将自身的概略位置(gga)发送给数据处理中心,数据处理中心通过与流动站附近的参考站之间的基线解算估计各项误差,根据改正模型在用户附近虚拟一个基准站,数据中心将虚拟基准站的数据通过与常规rtk相同的方式发送给流动站,然后流动站结合自身的观测值实时解算出流动站的精确点位,可以简单理解cors系统控制区域内每一个流动站对应着一个不同的vrs参考站,相当于区域内存在许多个vrs参考站。

GPS连续运行参考站系统(CORS)原理及应用

GPS连续运行参考站系统(CORS)原理及应用

第 2 第 4期 9卷
Vo.9, o 4 1 2 N .
文章 编 号 :04— 7 2 2 1 )4— 28— 10 96 (0 0 0 0 9 0 4
G S连续 运 行 参考 站 系统 ( O S 原 理 及 应 用 P CR)
丰 勇 郭 义 ,
( .辽宁省基础测绘院 , 宁 锦州 1 10 ;.内蒙古科技大学 矿业工程学院 , 1 辽 20 3 2 内蒙古 包头 0 4 1 ) 10 0
建立 C R O S的必要性 和意义主要 体现 在 以下几 个 方面 :
导航定位 、 物体跟踪 、 公安消防、 测绘、 I 应用等提 GS 供精 度达厘米 级 的动态 实 时 G S定 位 服务 , 极 大 P 将 地加快 该城市 基础地 理信 息 的建设 .
( ) O S将是 城 市信息 化 的重要 组成 部分 , 3C R 并 由此建立起城市空间基础设施的三维、 动态、 地心坐
21 0 0年 l 月 2

内 蒙 古 科 技 大 学 学 报
J u n l fI n rMo g  ̄ n v ri fS in e a d T c n lg o r a n e n o a U i est o c e c n e h oo y o y
De embe , 01 c r2 0
数 据 , 以满足城市 规划 、 可 国土测 绘 、 环境 监测 、 防灾
减灾 、 交通监控等多行业用户 的快速、 实时、 高精度 定位需 求 , 为国民经 济发展 提供技术 支持 ….
CR O S项 目的完 成 将 为 城 市诸 多领 域 如 气 象 、 船 车
1 建立 C R O S系统 的 必要 性 和 意义
g a u l ad t OR e a s f t e il ,e ce t n ih p e iin l c t n b e e vc s h o o e t ,tc n c lc a a — rd al p i o C S b c u e o sf xb e f i n d hg rc s ai ・ a d s rie .T e c mp n n s e h i a h rc y i l a o o o s tr i c d t e b i w r i g p i cp e o ORS s s m ee d s rb d rv d n p l a o ee e c sf ra i d fu e s e i t sa h a c o k n rn il fC si n s y t w r i i e ,p o i i g a p i t n rf r n e o l k n so s r . e c ci l

国外连续运行参考站系统

国外连续运行参考站系统

国外连续运行参考站系统摘要:文章介绍了国外主要的几个连续运行参考站系统的建设和发展情况,重点介绍了美国的CORS,德国的SAPOS,以及日本的GEONET的系统发展、现状以及各自提供的应用和服务情况。

关键词:卫星导航,连续运行参考站1引言连续运行参考站系统(CORS: Continuous Operating Reference System) 可以定义为一个或若干个固定的连续运行的GPS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距)、各种改正数、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。

它是在一定的区域范围内建立若干永久性的连续运行的参考站,通过网络互联而构成的网络化GNSS 服务系统,以向测绘部门、科研机构、商业用户以及其他个人用户提供连续高精度的GNSS 定位服务。

CORS已经成为一个国家的数据空间基础设施,在社会各行业如基础测绘、市政建设、国土资源调查、工程施工、交通运输管理、气象观测、地质灾害监测、抢险救灾等诸多行业领域得到了广泛的应用,满足其对位置、导航以及时间的精确需求。

国外的政府组织和测绘研究机构在20 世纪90 年代就开展了CORS 系统的研究和建设,在CORS 的理论、基础设施建设、系统自动化管理、数据采集、处理和分发等诸多方面均取得了令人瞩目的成果,同时也得到了较好的应用。

2国外连续运行参考站系统现状国际大地测量发展的一个特点是建立全天候、全球覆盖、高精度、动态、实时定位的卫星导航系统。

在地面则建立相应的永久性连续运行的GPS参考站。

目前世界上较发达的国家都建立或正在建立连续运行参考占系统。

随着GNSS 技术、计算机技术、网络和通信技术的发展,建立连续运行参考站系统取代传统的静态定位控制网是今后测绘与实时导航定位的发展趋势。

本节主要介绍国外有代表性的国家CORS 系统,如美国的NGSCORS、德国的SAPOS和日本的GESONET。

第一篇大地测量11GNSS连续运行基准站

第一篇大地测量11GNSS连续运行基准站

第一篇大地测量GNSS连续运营基准站第一章大地测量大纲要求:(1)根据测绘基准建设的基本要求,确定国家和区域连续运行基准站网、卫星定位控制网、搞成控制网(2)根据¥1.1GNSS连续运行基准站知识点一、基准站组成(硬件、软件、通讯组成)(1)连续运行基准站,由GNSS设备、观测墩、通讯设备、电源设备、计算机设备、气象设备、工作室、观测室等基本设备组成,并且具备长期连续观测和记录卫星信号的能力,通过数据通信定时或实时的将数据发送至数据中心。

(2)数据中心,由计算机、网络设备、专业软件以及机房组成,具备数据的处理,数据的分析,数据管理、产品服务等功能,用于数据汇集、储存、处理、分析和分发基站数据,形成产品服务。

(3)数据通讯网络,有公用或专业网络构成,用于基站与数据中心,数据中心与用户之间的数据交换,实时数据传输和数据产品服务分发二、基准站的分类与布设原则依据应用范围和任务要可分为国家基准站网,区域基准站网,专业基准站网国家基准站网:1是国家地理信息系统重要的基础设施2主要用来维护和更新国家地心坐标参考框架3开展国家高精度定位、导航、工程建设、地震监测、气象预报等国民基础设施建设,国防建设,科学研究等区域基准站网:1是省市自治区总要基础设施,用来维护和更新区域的地心坐标参考框架,区域地心参考框架应该与国家地心参考框架保持一致;专业基准站网:专业基准站网是有专业单位建设的基准站网,用于各个专业信息服务,专业基准站网应该与国际基准站网保持联系。

布设原则:国家基准站网布设:应该覆盖国家的整个领土领海,全国范围内均匀分布,站间距应该在100-200KM,国家基准站网应该满足国家地心坐标参考框架的维持和更新,并且兼顾国家发展,经济建设,地理因素等因素,国家基准站网分布每个省自治区至少有三个,且均匀分布,观测墩埋设于基岩基准站,直辖市至少有1-2个均匀分布,观测墩埋设于基岩的基准站。

区域基准站网布设:区域基准站网应满足区域地心参考坐标框架的更新和维持,均匀分布在整个省市直辖市,兼顾区域经济发展,基础设施建设,自然条件,定位需求的服务等因素,区域基准站网建设应兼顾相邻区域基准站网,实现有效覆盖,相邻区域基准站网重叠区域定位服务应保持一致。

GNSS 连续运行基准站网

GNSS 连续运行基准站网

01概述基准站网的组成卫星连续运行基准站网(Continuously Operating Reference Stations,缩写CORS)是由若干连续运行基准站及数据中心、数据通信网络组成的,提供数据、定位、定时及其他服务的系统。

CORS 的组成(1)连续运行基准站连续运行基准站由GNSS 设备、气象设备、电源设备、通信设备、计算机等设备及观测墩、观测室、工作室等基础设施构成,具备长期连续跟踪观测和记录卫星信号的能力,并通过数据通信网络定时或实时将观测数据传输到数据中心。

(2)数据中心数据中心由计算机、网络设备、专业软件系统以及机房构成,具备数据管理、数据处理分析及产品服务等功能,用于汇集、存储、处理、分析和分发基准站数据,形成产品和开展服务。

(3)数据通信网络数据通信网络由公用或专用的通信网络构成,用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户数据交换,完成数据传输、数据产品分发等任务。

分类与布设原则依据管理形式、任务要求和应用范围,基准站网划分为国家基准站网、区域基准站网、专业应用网三类。

(1)国家基准站网国家基准站网是国家地理空间信息的重要基础设施,主要用于维持和更新国家地心坐标参考框架,开展全国范围内高精度定位、导航、工程建设、地震监测、气象预报等国民经济建设、国防建设和科学研究服务。

国家基准站网应覆盖我国领土及领海,全国范围内均匀分布、站间距100-200km,满足国家地心坐标参考框架建设的需要,并兼顾社会发展、经济建设、自然条件和定位服务需求等因素。

国家基准站网在每个省、自治区内应至少有3 个分布均匀、观测墩建造埋设于基岩上的基准站,直辖市内应至少有 1 个-2个观测墩埋设于基岩上的基准站。

(2)区域基准站网区域基准站网是省、市、自治区等区域地理空间信息的重要基础设施,用于维持和更新区域地心坐标参考框架,开展区域内位置服务和相关信息服务。

区域地心坐标参考框架应与国家地心坐标参考框架保持一致。

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CORS系统可用于通信系统和电力系统中高精度的时间同步,并能就地面沉降、地质灾害、地震等提供监测预报服务、研究探讨灾害时空演化过程。
连续运行参考站系统(CORS)可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距)、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统。与传统的GPS作业相比连续运行参考站具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。
CORS系统仅是一个动态的、连续的定位框架基准,同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要的城市基础设施,CORS可在城市区域内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息,并实现城市测绘数据的完整统一,这将对现代城市基础地理信息系统的采集与应用体系产生深远的影响。它不仅可以建立和维持城市测绘的基准框架,更可以全自动、全天候、实时提供高精度空间和时间信息,成为区域规划、管理和决策的基础。该系统还能提供差分定位信息,开拓交通导航的新应用,水汽量变化序列,并由此逐步形成地区灾害性天气监测预报系统。此外,
CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、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。
基准站网:基准站网由范围内均匀分布的基准站组成。负责采集GPS卫星观测数据并输送至数据处理中心,同时提供系统完好性监测服务。
数据处理中心:系统的控制中心,用于接收各基准站数据,进行数据处理,形成多基准站差分定位用户数据,组成一定格式的数据文件,分发给用户。数据处理中心是CORS的核心单元,也是高精度实时动态定位得以实现的关键所在。中心24小时连续不断地根据各基准站所采集的实时观测数据在区域内进行整体建模解算,自动生成一个对应于流动站点位的虚拟参考站(包括基准站坐标和GPS观测值信息)并通过现有的数据通信网络和无线数据播发网,向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分修正信息,以便实时解算出流动站的精确点位。
卫星定位连续运行参考站(CORS)
CORS 随着GPS技术的飞速进步和应用普及,它在城市测量中的作用已越来越重要。当前,利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(Continuous Operational Reference System,缩写为CORS)已成为城市GPS应用的发展热点之一。CORS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。
8、在亚洲,目前日本已建成近1200个GPS连续运行站网的综合服务系统———GeoNet。它在以监测地壳运动地震预报为主要功能的基础上,目前结合大地测量部门、气象部门、交通管理部门开展GPS实时定位、差分定位、GPS气象学、车辆监控等服务。
3、美国NGS宣布,为了强化CORS,从即日起,以每个月增加3个站的速度来改善该系统的空间覆盖率。CORS的数据和信息包括接收的伪距和相位信息、站坐标、站移动速率矢量、GPS星历、站四周的气象数据等,用户可以通过信息网络,如Internet很容易下载而得到。
5、英国的连续运行GPS参考站系统(COGRS)的功能和目标类似于上述CORS,但结合英国本土情况,多了一项监测英伦三岛周围海平面的相对和绝对变化的任务。目前已有近60个GPS连续运行站。
它由美国国家大地测量局(NGS)负责,该系统的当前目标是:①使全部美国领域内的用户能更方便地利用该系统来达到厘米级水平的定位和导航;②促进用户利用CORS来发展GIS;③监测地壳形变;④支持遥感的应用;⑤求定大气中水汽分布;⑥监测电离层中自由电子浓度和分布。
2、至2001年5月,CORS已有160余个站。
CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式,其主要优势体现在:1)改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围;2)采用连续基站,用户随时可以观测,使用方便,提高了工作效率;3)拥有完善的数据监控系统,可以有效地消除系统误差和周跳,增强差分作业的可靠性;4)用户不需架设参考站,真正实现单机作业,减少了费用;5)使用固定可靠的数据链通讯方式,减少了噪声干扰;6)提供远程INTERNET服务,实现了数据的共享;7)扩大了GPS在动态领域的应用范围,更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航;8)为建设数字化城市提供了新的契机。
数据传输系统:各基准站数据通过光纤专线传输至监控分析中心,该系统包括数据传输硬件设备及软件控制模块。
数据播发系统:系统通过移动网络、UHF电台、Internet等形式向用户播发定位导航数据。
用户应用系统:包括用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统以及自主式导航系统和监控定位系统等。按照应用的精度不同,用户服务子系统可以分为毫米级用户系统,厘米级用户系统,分米级用户系统,米级用户系统等;而按照用户的应用不同,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。
1、国内外现状及背景
1.1国外CORS发展概况
国际大地测量发展的一个特点是建立全天候、全球覆盖、高精度、动态、实时定位的卫星导航系统。在地面则建立相应的永久性连续运行的GPS参考站。目前世界上较发达的国家都建立或正在建立连续运行参考站系统(CORS)。
1、美国的GPS连续运行参考站系统(CORS)。
6、的全国卫星定位网由100多个永久性GPS跟踪站组成。它也提供4个不同层次的服务:①米级实时DGPS(精度为±1~3 m);②厘米级实时差分GPS(精度为1~5 cm);③精度为1cm的准实时定位;④高精度大地定位(精度优于1 cm)。
7、其他欧洲国家,即使领土面积比较小的芬兰、瑞士等也已建成具有类似功能的永久性GPS跟踪网,作为国家地理信息系统的基准,为GPS差分定位、导航、地球动力学和大气提供科学数据。
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