小论文

上传者：黄晨灵
|
上传时间：2015-05-05
|
密次下载

小论文

单机站系统的精度及其稳定性研究。

单基站CORS精度及其稳定性研究

高海峰[1],赵亚红[2]

（1.华北科技学院建筑工程学院，山西吕梁 03300；1.华北科技学院建筑工程学院，河北保定 071000）

摘要：单基站CORS系统标称在30公里内实现厘米级定位精度兼具有投入较少、建立周期短、维护成本低等优势，使其更适合在中小城市发展，并已取得广泛的应用和关注。本文围绕某单机站CORS系统，进行了一系列相关实验，进行了实测分析。通过以基站为中心，进行了不同距离的单基站CORS-RTK的实测，得出其的实际作业半径及其随基站距离的变化规律；通过联测静态GPS控制点，得出了其实测精度与静态的数据的对比精度；对其在实际覆盖区域内的定位精度进行了实测，对内、外符合精度进行了计算和分析，给出了系统的服务半径，不同范围内所能达到的精度，单基站系统更适合中小城市的发展，在一定范围内（18km）能完全满足城市一、二级导线控制测量；对我院的单基站CORS系统进行了连续长时间（4.5h）观测，对其自身的稳定性进行了初步探讨。关键词：单基站；CORS；精度

1 前言

连续运行参考站技术是当今 GPS 技术发展的热点之一，是网络通讯技术、计算机技术，卫星定位技术的集成，美国，日本等国家都建立起覆盖全国范围内的 CORS 系统，国内许多城市也都建立了自己的连续运行参考站系统，以往的 GPS-RTK 需要测量区域附近和周边分布已知点，而且定位精度受距离影响明显，随着距离的增大精度下降，且与距离有很大的线性相关性，另外需要频繁架设基站和电台，因此劳动强度大，工作效率也受到影响。在一个大中城市建立 CORS，构成城市测量的基本框架，是一个合理的选择，对一个城市的基本测绘工作来说非常实用的。一定规模的网络多基站 CORS 的建立需要巨额资金，建立 CORS 组网系统在中小城市略显困难，受到资金、技术、管理等方面的制约，一些中小城市的单位和部门由于考虑成本和效益的关系，借用其他单位的 CORS 又受到应用的限制，此外组网基准站需要时间较长，技术因素以及管理维护关系需要大量的人力物力，所以中小城市的单位还是考虑建设自己的单基站 CORS 系统，这种方式更适合当前的发展情况，将来可以随着技术和成本的降低也可以逐步组网升级成网络系统。单基站 CORS 投资相对较少，中小城市的国土规划部门都可以建立自己的单基站系统，具有建设周期短，见效快等特点，是一个比较切合实际的选择，可以满足本部门和单位的需求。近几年来单基站才得到发展，由于建立时间不长，只是在距离较近几公里的区域进行了应用，对其距基站相对较远的覆盖区域实测精度还不了解,对建立的单基站的定位精度和稳定性还需要实验验证，以确保设备的得到最大限度的利用和更好的服务于工程实践。本文在前人对单基站CORS系统研究的基础上，对单基站CORS的作业半径（RTK固定解范围）进行了实测，对作业半径内的实测精度进行了分析，对单基站CORS系统的稳定性进行了实验论证，得出了相关结论。

2 单基站CORS的测试内容

从国际国内许多不同规模参考站建设实践的应用案例中归纳起来，主要测试内容包括：系统坐标框架测试、基站稳定性测试、定位服务时效性测试、单点定位精度测试、动态精度测试、内外精度测试等[18]。

由于单基站 CORS 系统发展时间短，对系统精度指标也没有相应的技术标准，这方

单机站系统的精度及其稳定性研究。

面的论文资料也少之又少；此外，实验资料匮乏（如高级控制点资料），实验时间仓促。故针对我院的单基站CORS系统，从以下几个方面进行了测试：

⑴ 系统理论覆盖范围内的服务半径，具体指网络 RTK 所能达到覆盖范围。

⑵ 系统定位精度的均匀性：在不同距离范围内实测的精度和分布规律，随距离扩大衰减等。

⑶ 系统的内符合精度和外符合精度检验。

⑷ 系统的可靠性和稳定性探究。

实验主要是对系统建成后的理论覆盖的服务半径和可靠性以及定位均匀性进行实验测试。

2.1 实验方案设计

实验以本校的华测N71M单基站CORS系统为实验对象，对其实测精度和稳定性进行了研究。利用华测X90接收机作为移动站，在其周围共测量了17个的未知点，对其作业半径进行了实测。通过实测，得出距参考站不同距离范围内的定位精度。通过实测校园内的控制点坐标，得出了其外符合精度和内符合精度。通过长时间对同一控制点观测，对系统的稳定性得出了可靠性的结论。单基站 CORS 实验方案设计流程如图 4-1所示：

图4-1单基站 CORS 实验方案设计流程

2.2 华测N71M单基站CORS系统作业半径分析

围绕该系统共进行了17个未知点测量，距基站最远距离为34km。在接收机安装天线的情况下，28km以内仍可以达到固定解，且平面精度和高程精度均在2cm范围内。实测点点位分布图（其中7929站为基站）见图4-2，其中，实测点位数据及误差见表4-1：

内容需要下载文档才能查看

单机站系统的精度及其稳定性研究。

图4-2 实测点位分布图（CASS展图）

内容需要下载文档才能查看

单机站系统的精度及其稳定性研究。

表4-1 实测点位数据及误差分布表

点名 X坐标 Y坐标高程 X精度 Y精度高程精度

0.005

0.009

0.011

0.01

0.011

0.01

0.009

0.007

0.005

0.015

0.171

0.223

0.011 0.008 0.012 0.018 0.016 0.016 0.016 0.018 0.02 0.013 0.01 0.007 0.008 0.009 0.029 0.324 0.315 0.021 工作模式 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络解算状态 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 浮动 RTK 浮动 RTK

固定 gz01 4427925.599 482858.757 -94.528 0.006 gz02 4432615.698 483223.67 -89.899 0.009 gz03 4437072.208 482741.231 -86.666 0.009 gz04 4439006.097 482704.844 -86.159 0.009 gz05 4439006.089 482704.849 -86.16 0.009 gz07 4440711.348 483040.207 -84.356 0.012 gz08 4442601.147 483711.121 -87.335 0.012 gz09 4435436.111 482928.772 -90.792 0.009 gz10 4431585.956 483214.098 -91.543 0.009 gz11 4429723.97 483293.631 -92.478 0.007 gz12 4426911.282 482923.325 -96.079 0.005 gz13 4425248.36 482998.545 -94.931 0.006 h141 4424448.37 482671.834 29.685 h142 4419445.046 454561.085 41.427 h143 4418446.977 448043.336 47.159 h144 4420880.441 451044.576 50.189 h146 4421128.755 466701.085 30.534 0.006 0.016 0.186 0.223 0.011

由于实验时基站七参数尚未确定，采用了单点校正，故所测点高程与实不符。但从中可以看出，该基站在28ｋｍ范围内，定位精度仍可达到２ｃｍ，且作业半径在18ｋｍ以上。与其测量参数水平（±10 mm + 1 ppm），垂直（±20 mm + 1 ppm）基本相符。

2.3精度计算

通常以系统的内、外附合精度两个方面来对 RTK 定位精度进行指标评定。内符合

单机站系统的精度及其稳定性研究。

精度是指仪器多次测量对比的较差；外符合精度是和该点原有近似准确坐标的较差。内符合精度反映了仪器的稳定性和性能，外符合精度反映系统的定位精度。 2.3.1 外符合精度计算

系统的外附合精度指的是利用实测的 WGS-84 坐标系下所得的经纬度坐标，经过坐标转换和投影后转换成对应地方坐标系下的坐标后并该坐标系下的已知点坐标相比较所得的结果，表示下式为：

内容需要下载文档才能查看

?=?

（4-1）

其中：θ是测量点利用参数转换后的转换值与已知值之差，N为每一测点测量值总数，δ为系统外符合精度，反映系统定位的准确性和与已有坐标系一致性。实验中对校园中两个控制点进行了三点校正下的实测，都获得了固定解。RTK原始测量数据及精度见表4-2，RTK测量值与控制点坐标的差值见表4-3，外符合精度计算表见表4-4：

表 4-2 RTK原始测量数据及精度见表

点名 hk02 hk12

X坐标

Y坐标

高程

X精度 Y精度高程精度工作模式 0.006

0.007 0.005 0.017 0.017 0.008 0.007

0.011 0.008 0.03 0.038 0.026 0.015

GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络 GPRS网络

解算状态 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定 RTK 固定

4424363.262 482680.383 26

4424622.713 482615.557 26.381 0.005