连续运行参考站网络应用
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系统的建立维持及应用
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系统设计依据
GB22021-2008《国家大地测量基本技术规定》 CH/T2008-2005《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》 GB/T 28588-2012《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》 CH/T 2011-2012 《全球导航卫星系统连续运行基准站网运行维护技术规范》 GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB50057-94《中华人民共和国国家标准—建筑物防雷设计规范》 GBJ 10—89《混凝土结构设计规范》 GBJ204-83《钢筋混凝土工程施工及验收规范》 GB50174-93《电子计算机机房设计规范》 CH/T 8016《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》 CH/T 1004-2005《测绘技术设计规定》 CH/T 1001-2005《测绘技术总结编写规定》 GB/T 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》
5
CORS系统的建立、维持和应用
1. CORS系统的建立 2. CORS系统的维持 3. CORS系统的应用
CORS系统的建立、维持和应用
1. CORS系统的建立 2. CORS系统的维持 3. CORS系统的应用
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CORS系统的建立流程
（刘晖，2006）
系统设计依据
国内标准规范 项目合同、协议等 技术设计书 其它相关文件
用户应用子系统
23
差分改正信息发播
差分改正信息统一由武汉数据中心发播，支持两种 发播方式：
GPRS：全省漫游，数据量500M（平均日工作时间可 达8小时左右），数据通讯费120元/月或960元/年。 可同时接入用户数目前为50个，今后根据用户数可 增加 GSM：常规电话拨号接入，武汉市内和市外资费标 准与一般市话和长途电话资费标准一致，数据通讯 费昂贵。最多可同时接入8个用户，且用户初始化 时间比GPRS要长 GSM方式作为GPRS的备用
河南CORS的推广应用
河南省CORS管理中心
二〇一二年十月
CORS系统简介
连续运行参考站网络（Continuously Operating Reference Stations, CORS） • 基于网络的、动态地、连续地，同时也是快速、 高精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基 础设施之一； • 运用了移动通信、计算机网络、GNSS、现代大 地测量、地球动力学等技术和方法； • 提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球 动力学参数等服务； • 由基准站（参考站）、系统中心、呼叫中心、数 据通信、用户应用等子系统组成。
cors与常规RTK—覆盖范围与精度
网络RTK定位精度均匀，形成网状覆盖，有效作 业面积更大
CORS与常规RTK—作业距离与精度
CORS定位精度 和可靠性随距 离的增加衰减 较小，而常规 RTK定位的精 度和可靠性与 流动站、基准 站之间的距离 呈线性相关
河南省现代三维测绘基准
• 受历史条件的制约，原有测绘基准采用了10-5量 级精度、二维、非地心的局域定位和以地面网点 传递的技术方式构建。随着社会信息化发展对空 间定位信息要求的不断提高，原有测绘基准体系 已不能满足区域建设高速发展的需要，已难以保 障我省地理信息产业的需要。
常规RTK存在的问题
单参考站模式可靠性差 • 大的区域内作业需要多次设站或设立多个 参考站。 • 工作距离短 • 定位精度随距离的增加而显著降低
cors的优势（相对于常规RTK
• • • • • • • • • • 常规RTK的缺点 工作距离短 定位精度随距离的增加而显著降低 单参考站模式可靠性差 大的区域内作业需要多次设站或设立多个参考站。 cors的优势 覆盖范围更广、作业距离更长 有效消除系统误差，精度和可靠性更高 成本更低 初始化时间更短
CORS连续运行参考站在南露天煤矿的应用
编码
２ ０ １ ４ 年第 ２ 期
・ ５ ３・
利 用 软件 生 成 Ｒ Ｔ Ｃ Ｍ／ Ｃ ＭＲ改 正 数 据 流 ，并 可使 用 Ｎ Ｔ Ｒ Ｉ Ｐ协议 通过 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 传输差 分 数据 ； 利用 各 种方 法分 析 Ｇ Ｓ 数据 ； Ｐ 根据 接 收机 伪距 原 始数 据 计算 多 路径 效应 等特 性 。
相位 ， 伪距） 、 改正数 、 状态信息 ， 以及其他有关 Ｇ Ｐ Ｓ
服务项 目的系统 。其 主要 功能是 向系统覆 盖 区域 内 的用 户提供 各种 不 同精度 的 时间和 位置 服务信 息 。 几 年来 ，国 内不 同行业 已经 陆 续建 立 了一些 专 业性 的卫 星定位 连续 运行 网络 ， 目前 ， 为 满足 国民经 济建设 信 息化 的需要 ， 一 大批 城市 、 省 区和行 业正 在 筹划 建立 类似 的连 续运行 网络 系统 ，一 个连 续 运行 参考 站 网络 系统 的建设 高潮 正在 到来 。广东 省 深圳 市 建立 了我 国第一 个连续 运 行参考 站 系统 ， 目前 已 开 始全 面 的测量 应用 。 全 国部分 省 、 市也 已初 步建成 或正在 建立 类似 的省 、 市级 Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ系统 。
坐标 系统不统 一 的难题 。 ３ Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ系统 构成 Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ连 续 运 行 参 考 站 系统 由 ３部 分 构 成 ： 参
个 或若 干个 固定 的 、连续 运 行 的 Ｇ Ｐ Ｓ ／ Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ参考
站， 实 时地 向不 同需求 的用 户提 供 Ｇ Ｐ Ｓ观 测值 （ 载波
据解算 、 用户管理 、 数据存储管理及数据发布 ， 是网 络设备 、 计算机硬件设备 、 软件系统的集合 ， 是整个
浅议连续运行参考站网系统(CORS)的应用优势
浅议连续运行参考站网系统(CORS)的应用优势作者：刘韶军来源：《科技资讯》 2014年第28期刘韶军(甘肃省测绘工程院甘肃兰州 730000)摘要:简述了RTK技术与CORS系统的原理及二者的相互关系,详细分析了CORS系统与单基站RTK技术的区别及各自特点,指出CORS系统的应用优势,并在结论中展望了CORS系统在的应用前景。
连续运行参考站网系统(Continuous Operational Reference System,简称CORS系统)是现代GPS的发展热点之一。
CORS系统将网络化概念引入到了大地测量应用中,该系统的建立不仅为测绘行业带来深刻的变革,而且也将为现代网络社会中的空间信息服务带来新的思维和模式。
关键词:RTK技术 CORS系统应用中图分类号:P228.4 文献标识码：A 文章编号:1672-3791(2014)10(a)-0029-011 RTK测量技术简介实时动态测量技术(Real Time Kinematic,简称RTK),是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的以载波相位观测量为根据的实时动态差分定位技术,能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,是GPS测量技术发展中的一个新突破。
RTK技术主要包括单基站RTK测量(即所谓的传统RTK技术)和网络RTK测量两种模式。
CORS系统是网络RTK技术的一种主要形式。
2 连续运行参考站系统(CORS)系统概述连续运行参考站系统(CORS系统)是一个或若干个固定的、连续运行的GPS/GNSS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。
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。
北斗地基增强系统
1、全频段天线，频率范围：1555MHz~1620MHz/1160MHz~1282MHz。可以接收GPS：L1、L2、L5，GLONASS：L1、L2，BDS：B1、B2、B3，Galileo：E1、E2、E5、E6。 2、采用独特3D设计，在消除多路径方面具有优异效果。 3、对低仰角卫星跟踪能力强，保证系统可用卫星数目足够多； 4、在不使用信号放大器的情况下，所配线缆长度可达 100 米以上； 5、IP67的设计标准保证了核心部件的安全性，可在户外长年正常工作。
四、CRNet软件介绍支持、谷歌、天地图等在线地图的显示，实时查看终端用户的位置。
功能介绍——地图显示
四、CRNet软件介绍
4.CHCCaster介绍
Net1(150站)
Net…(n站)
Net2(150站)
Net
Server1
Server2
Server…
Server
内网
公网
四、CRNet软件介绍
垂直优于5cm
导 航
1-2米
可用性
导航与定位
95%
兼容性
卫星信号
BDS B1、B2、B3；GPS L1、L2；GLONASS L1、L2
差分数据
RTCM3.2MSM、RTCM3.1、RTCM3.0、SCMRx、CMR、CMR+、RTCM2.3、RTD
接收机设备
目前主流厂商的接收机
通信方式
实时用户
兼容中国电信、移动、联通的2G和3G通讯方式
CRNet软件介绍 功能介绍——站点质量检核报表输出
四、CRNet软件介绍
功能介绍——子网显示
2
CRNet软件介绍 功能介绍——坐标转换参数播发
CRNet软件介绍 功能介绍——广播星历与精密星历 对于中短基线可以直接利用广播星历求得各基线的模糊度固定值。 对于长基线（120km以上）一般需要使用精密星历进行解算，但北斗暂时还没有发布精密星历。CRNet软件具有独立基线解算能力，在某个三角网中，可以利用两条中短基线通过拓扑关系推演出第三条长基线的模糊度固定值。
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。
淄博GNSS连续运行参考站网络系统的拓展应用
２ ２ 应 用局 限 ．
据处理相对精密定位达到的精度为平面 ≤００５ｍ， ．０
高程 Ｍ≤０ ０ ５ｍ。 ．０
淄博 Ｇ Ｓ 连续运行参考站 网络系统建设初衷是 ＮＳ 为地籍测量服务的， 因此设计 时仅提供 １８ ９０西安坐标
系 １８投影 成果参 数 ， 。 １ 而且是 采用 山东省 Ｇ Ｓ网 ２０ Ｐ ０６ 年 精化后 的成 果为起 算 。 在淄博 市 的实 际 测绘 工 作 中 ， 目前还 存 在 多 种 坐
网联 测 与 坐标 转换 处理 ， 行 应 用 拓展 探 讨 。 进
关键 词 ： 淄博 Ｇ Ｓ ；Ｏ Ｓ系统 ； 续运行参考站 ； Ｎ ＳＣ Ｒ 连 控制 测量 ； 坐标转换
１ 系统简介
淄博 Ｇ Ｓ 连续运行 参考站 网络 系统 ， ＮＳ 简称 ｚ — Ｂ ＣＲ ， Ｏ Ｓ 是现代卫星定位技术 、 计算机 网络技术 和数据
２ １ 年 ６月 ０１ 第 ３期 文章编号 ：６ ２ ８ ６ （０ ０ Ｏ — ８ ０ １７ — ２ ２ ２ １ ）３ ７ — ４
城
市
勘
测
Ｊｎ ２ １ ｕ ． ０ｌ
Ｎｏ ３ ．
Ｕｒ ａ ｏ ｅ ｈｎｅ ｌＩ ｖ ｓｉ ａｉｎ ＆ Ｓｕ ｖ ｙｉｇ ｂ ｎ Ｇｅ ｔ ｃ ｉａ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｏ ｒｅ ｎ
海达等流动站， 只需具备 Ｒ Ｋ功能 ， Ｔ 具备 Ｒ Ｃ Ｔ Ｍ标准
格式 （ Ｔ Ｍ Ｖ ． Ｒ Ｃ ２３或 Ｖ ） 具 备 Ｇ Ｍ 手 机 或 Ｇ Ｒ ３ ， Ｓ Ｐ Ｓ手 机 或 Ｃ ＭＡ手 机或 专 用拨 号 模块 来 接 收 网络 Ｒ Ｋ改 Ｄ Ｔ
正数 。
标系统并存 、 同一坐标系统新旧起算成果并存的情况。
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5
已建和正建的CORS项目
城市级
已建成：深圳、东莞、北京、上海、天津、成 都（2）、重庆、武汉、昆明、南宁（2）、合 肥、福州、广州（2）、哈尔滨、郑州、济南、 青岛、苏州、南京、淄博……
正建中：杭州、沈阳、兰州、嘉兴、宁波、温 州、乌鲁木齐、呼和浩特……
规划中：大连……
6
省级CORS的概要介绍
厘米级、分米级和米级的位置服务 厘米级、分米级和米级的位置服务 毫米级、厘米级的位置服务 提供统一的空间坐标参考基准 提供卫星精密轨道参数 提供时间基准，授时、守时 提供大气湿分量，电离层参数等 提供GNSS等原始观测数据 根据其它领域要求
服务类型 高级服务 高级服务 基本服务 基本服务 高级服务 基本服务 高级服务 基本服务 高级服务
19
3
中国CORS建设现状
我国已建和正建系统
天津 昆明 成都 重庆 武汉 上海 北京 东莞 深圳 广东省 江苏省 浙江省 广西省 新疆 河北
哈尔滨 沈阳 江西 湖北
4
已建成和正建的CORS项目
省级CORS
已建成：广东省、江苏省（2006） 建设中：江西省、河北省、河南省、浙江省、
福建省、广西省、山西省、内蒙古 规划中：湖南省、湖北省、山东省、四川省、
浅表土层站、深层土层站，屋顶站和基岩站的周日、 周月、周年的动态变化监测方案尚缺乏规范
CORS实时定位服务完备性的概念、方法和技术等尚未 完全建立
区域动态框架的建立和维护方法尚未制定标准 区域动态框架与静态框架（国家坐标系、地方独立坐
标系）的转换关系尚未制定标准化的方法
11
连续参考站网络的应用开拓
全国31个省已有16个省份已建、正建或规划CORS 参考站网建设项目
参考站总数超过800个，平均每省数量在50个左右
7
连续运行站网络的发展趋势
1. 面向区域服务的、面向行业服务的、面向专项任务服务的 网络蓬勃发展
2. 更精确，更实时，更可靠，更方便,更广泛的服务 3. 精密静态定位，实时米级、分米级、厘米级乃至毫米级定
城市CORS建设标准已初步形成，但省级、国 家级系统的建设标准还属空白
系统的维护和服务质量缺乏相关标准 专业性特强系统的CORS建设标准。
高动态、高精度、高实时性、大范围系统建设方案 的研究与标准制定
9
当前CORS发展中的某些问题
不同系统之间亟需政府、行业进行协调，提高基 础设施的资源共享，有效地避免重复投资和重复 建设。
船、车、飞机进港调度
±0.5m～±1m
24小时/365天 12小时/365天
20小时/365天
24小时/365天 24小时/365天 24小时/365天 20小时/365天 24小时/365天
准实时 准实时
准实时
延时≤3s 延时≤1s 延时≤3s 延时≤5s 延时≤3s
气象
对流层湿分量计算
±0.001m～±0.005m 24小时/365天 延时≤6s
中国连续运行参考站网络 发展、问题与应用开拓
中国·广州市 2009.4.8
1
内容
我国连续参考站网络发展现状 当前CORS发展中的某些问题 连续参考站网络的应用开拓
2
我国CORS的现状和发展趋势
连续运行参考站网络（Continuously Operating Reference Stations, CORS）
基于网络的、动态连续地，同时也是实时、快速、 高精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基 础设施之一
由基准站（参考站）网、系统控制中心、呼叫中 心、数据通信网、用户应用等子系统组成
运用了有线和无线网络、GNSS、现代大地测量、 地球动力学等技术和方法，涉及现代管理和服务 等科学
提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球 动力学参数、位置和时间等服务
施工、放样、管理
±0.01m～±0.1m
城市规划、管理
±0.1m～±5.0m
通信、电力、石油、化工、 ±0.01m～±1.0m
沟渠、施工及竣工测绘
（取决于比例尺等）
车、船管理、自主导航
±1m～±10m
飞机进近与着陆
±0.5m～±6m
特种车辆监控、事态应急 ±1m～±10m
精细农业、土地平整
±0.1m～±0.3m
研究不同领域的特殊需求，建立各种服务 子系统
在服务子系统的基础上，建立行业的示范 系统，形成领域服务标准
典型实例与应用举例
12
CORS可提供的主要服务内容
Hale Waihona Puke 服务名称空间位置服务
空间坐标基准服务 卫星轨道服务 时间服务 气象服务 源数据服务 其它服务
服务响应时间
服务内容
实时 快速 事后 实时或事后 事后、快速 事后、快速 事后、快速 事后、快速 快速、实时
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GPS网络RTK工程测图和工程放样作业
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GPS实时定位在工程施工过程中的应用
公路路基压实施工的GPS质量控制系统
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公路路基压实施工的GPS质量控制系统 GPS实时监测系统
（利用网络RTK技术）
17
山西运城绕城高速公路路基的试验——运行轨迹
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公路路基压实施工的GPS质量控制系统 山西运城绕城高速公路路基的试验——运行速度
位和位置服务，实时、近实时微秒级、纳秒级时间同步或 传递服务，快速对流层气象参数服务…… 4. 实现区域网络之间的、区域网络与行业网络之间的、区域 行业与国家网络之间的联网，甚至实现全球各国网络的联 网 一个行业网、省市区域网构成的覆盖全国的国家网一定能形成
8
当前CORS发展中的某些问题
缺乏统一的建设标准
跨区域、跨部门的联网和资源共享的协调问题 需要制定共享协议，解决数据共享策略、服务质量保障
等问题 适当冗余有利于系统的检核并提高系统可靠性
坐标获取的简易化、大众化、精确化与保密 性、安全性的矛盾
10
当前CORS发展中的某些问题
CORS 系统动态框架的建立策略、数据处理策略、 完备性监测等技术问题急需解决。
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CORS用户群落分析
应用领域
应用内容
精度需求
时间可用性
时效性
测绘工程
测图、施工控制
±0.01m～±0.1m
12小时/365天 准实时或事后
形变监测
地表及建筑安全监测
±0.001m～±0.005m 24小时/365天 准实时或事后
工程施工 地理信息更新
线路施工及测绘
地面交通监控 空中交通监控 公共安全 农业管理 海、空、港管理