系统以其全球范围、
据，检查各基准站工作状况；全面控制网络中所有基准站的接收机，通过处理所有基准站的数据，生成网络改正数据，并向用户终端提供VRS 模式的改正数据流，提
供网络RTK 服务；生成差分数据格式文件，实时发送给用户。数据中心子系统的组成结构如图2所示。
图2 数据中心子系统组成示意图
2.数据通信子系统
数据通信子系统主要由有线VPN 专网和无线网组成，是整个系统的桥梁和纽带。数据通信子系统将基准站和数据中心联系在一起，也实现了数据中心与用户之
间的通信。其中，各基准站通过有线VPN 专网直接连接至数据中心，用户终端则通过无线网络完成与数据中心的通信。基准站与数据中心的通信系统如图3所示，用户终端与数据中心的通信系统则如图4所示。
图3 基准站与数据中心的通信系统示意图
图4 用户终端与数据中心的通信系统示意图
3.基准站子系统
基准站子系统主要包括3个基准站，每个基准站由测量型天线、GNSS 接收机、网络设备、机柜、以及防雷设备等相应的防护设备组成，其功能是卫星导航定位数据跟踪、采集、传输、以及系统可靠性（完备性）监测。基准站子系统的组成结构如图5所示。
基准站
GNSS 接收机
路由器
原始观测信息
VPN 设备
VPN 设备
VPN 网络
“隧道”Tunnel
路由器
防火墙
数据处理中心
服务器
磁盘阵列
数据处理中心
服务器
磁盘阵列
路由器
防火墙
无线网络
用户终端
服务请求差分增强数据
4.用户终端子系统
用户终端子系统由流动站接收机和农机控制系统组成，负责具体操作农机完成自动化精细作业。流动站接收机接收数据处理中心发送的差分改正数，进行厘米级精度的定位解算，并将解算结果反馈给农机控制系统。农机控制系统根据流动站接收机提供的高精度定位解算结果，按照预先设定的轨迹线行驶，完成精细作业。用户终端子系统的组成结构如图
6所示。
图5 基准站子系统组成示意图
图6 用户终端子系统组成示意图
四、工作原理
北斗地基增强系统的工作原理如图7所示。各基准站每天24h 不间断采集卫星观测数据，并通过VPN 网络发送给数据处理中心。数据处理中心的网络RTK 软件根据各基准站的数据进行网平差解算，生成覆盖整个地基增强系统覆盖范围的网络RTK 误差改正模型。用户终端
子系统通过无线网登录数据中心，即可获取地基增强系统提供的差分增强服务，在整个地基增强系统覆盖范围内能够获得均匀的厘米级定位精度，不像传统的单基站RTK 模式，误差会随着用户终端和基准站的距离增大而增大。经测试，地基增强系统可在整个网络覆盖范围内获得水平3cm、高程5cm 的实时定位精度。
五、技术先进性
目前，黑龙江省使用的农机自动驾驶系统均基于传统移动式单基站GPS RTK 模式，在实际应用中暴露出了设备操作不便、设备成本较高、覆盖范围较小、数据传输稳定性差等缺陷，而基于北斗地基增强系统的农机自动驾驶系统能够有效地解决上述不足，具有传统方式所不能比拟的诸多优势。基于北斗地基增强系统的农机自动驾驶系统的优势如下：
1）设备操作简便。传统的单基站RTK 模式的农机自动驾驶系统，在每次作业时都需要在田边临时架设移动式基准站接收机和发射电台，以及其配套的电源、发射天线、电缆、三角架等设备，操作繁琐。而且，由于基准站接收机是临时架设的，不可能具有精确的坐标，因此每次作业时，农机在农田中行驶的第一条直线都必须由人工完成，通过插标杆的方式保证其笔直程度，操作非常繁琐，农户普遍存在改进这一技术的愿望。而使用基于北斗地基增强系统的农机自动驾驶系统，农户不需要架设任何基准站，只需要开机并输入所耕作地块的编号，装配在农机上的用户终端设备就能够自动登录系统，并接受地基增强系统提供的差分改正信息，完成高
室外部分
室内部分
观测墩
避雷针
GNSS 天线
GNSS 接收机
路由器
系统显示操作界面GNSS 参考站设备
标准机柜
上位机显示器
工控机
VPN
选配
电源（含电池组）
防电涌
开关
市电
精度自动导航作业。由于地基增强系统的各基准站是永久性的，拥有固定的基准站坐标，因此农机在农田中行驶时，第一条直线不需要人工标定，极大地简化了农户的操作过程，提高了生产自动化水平。
2）设备成本低。基于传统单基站RTK 模式的农机自动驾驶系统，是所谓“一对一”模式的系统，即每台农机都需要配备1套基准站接收机，再加上发射电台及其天线的费用，一套设备的成本较高，达到十万元以上。而基于北斗地基增强系统的农机自动驾驶系统，是属于“一带多”的方案，在地基增强系统覆盖范围内，可以带动多达上百台农机同时作业，每套农机自动驾驶系统均可节省基准站接收机及发射电台费用，成本降低约4万元。
3）覆盖范围大。传统单基站RTK 模式的农机自动驾驶系统，仅能够在电台辐射范围内作业，即使电台架设在较高的楼顶，其有效覆盖范围最大也只能达到10km 左右，且由于遮挡物的存在，实际覆盖范围往往远小于这一数值。而北斗地基增强系统建成之后，仅用几个基准站就能够覆盖上百公里的范围，带动覆盖范围内上百台农机同时作业，其服务提供能力远高于单基站RTK 模式。
4）数据传输稳定。单基站RTK 模式的农机自动驾驶系统，其差分增强数据的发送和接收均采用无线电台方式。无线电台方式作用范围有限，易收到遮挡、干扰信号等影响，致使其作用距离被限制在较小的范围内，影响了农业生产的效率。且基准站发射电台在发射信号时，容易对其他通信系统造成影响，成为其他通信系统的干扰源。而北斗地基增强系统与农机用户终端之间的通信通过无线网络完成，只要作业田块在无线网信号覆盖范围之内，就能够享受到地基增强系统提供的差分增强服务，且对其他通信系统不产生干扰。因此，北斗地基增强系统能够支持大范围内的稳定数据传输服务。
综上所述，基于北斗地基增强系统的农机自动驾驶系统能够简化操作、降低成本，提供更为广阔的覆盖范围和更佳的数据传输稳定性。因此，该系统在黑龙江省的推广能够进一步提高农业生产效率，提高农业生产的集约化水平，将黑龙江省精准农业技术水平提高到一个新的高度。
图7 北斗地基增强系统工作原理
参考站
数据处理中心
参考站
用户终端流动站接收机
农机控制系统
（1）原始观测量（2）状态信息
（3）配置命令（4）服务请求（5）用户概略位置
（6）差分改正数据（7）地块信息
（8）高精度定位结果（9）轨迹线标定数据
（1）原始观测量（2）状态信息
（4）服务请求（5）用户概略位置
（3）配置命令
（6）差分改正数据（7）地块信息
（8）高精度定位结果（9）轨迹线标定数据
用户终端
流动站接收机农机控制系统
