北斗地基增强系统建设

.................南宁示范区北斗地基增强系统建设方案武汉际上空间科技有限公司二〇一三年十一月目录第一章项目概述 (1)1.1建设背景 (1)1.2建设意义 (1)1.3 建设原则 (2)1.4 参考标准 (4)1.5 常用术语 (5)第二章项目建设目标 (6)2.1系统建设目标 (6)2.2系统技术指标 (6)第三章项目建设内容 (8)3.1系统总体结构 (8)3.2 系统建设内容 (10)3.3系统管理中心建设 (11)3.4基准站系统建设 (25)第四章项目组织实施 (42)4.1项目组织过程 (42)4.2项目质量管理 (42)4.3项目风险管理 (43)4.4项目实施计划 (44)第五章投资预算............................................. 错误！未定义书签。

第一章项目概述1.1 建设背景北斗卫星导航系统﹝BeiDou Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写BDS，与美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧盟的Galileo系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。

目前，北斗导航定位系统已经成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗-1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。

该系统完成后，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。

较传统的单GPS系统，使用GPS系统与北斗卫星导航定位系统联合定位，对于提高导航定位系统的环境适应性以及精密定位初始化时间方面有明显的优势。

随着北斗导航定位系统的发展，生产定位服务设备的生产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，以提高定位的精确度。

目前，北斗卫星系统已经对亚太地区实现全覆盖，因此，发展北斗卫星地基增强系统，对于提高现有导航定位稳定性有着极大的帮助。

北斗地基增强系统建设方案一、背景介绍北斗卫星导航系统是中国自主研发的一种卫星导航定位系统，具有全球覆盖、高精度、高实时性和高可靠性的特点，被广泛应用于陆地、海洋、空中和航天等领域。

为了进一步提高北斗系统的使用效果和定位精度，北斗地基增强系统建设显得尤为重要。

二、目标本方案旨在建设一个完善的北斗地基增强系统，提高北斗系统的定位精度和使用效果，满足用户对高精度导航定位的需求。

三、建设内容1.增加地面基站密度：建设更多的北斗地面基站，提高北斗信号接收覆盖范围。

基站之间的平均距离控制在30公里以内，以保证接收到的信号质量和定位精度。

基站之间的连接采用高速互联网络，确保数据的实时传输。

2.基站建设和设备更新：选址合理，考虑到信号传播的特点，尽量选在高海拔、开阔地带，减少地形地貌对信号传输的影响。

基站应配备高性能的天线、接收机和信号处理设备，以提高信号接收和处理能力。

同时要加强基站的设备更新和维护，保证设备的可靠性和稳定性。

3.建设数据中心：建设一个专门用于数据处理和分析的中心，用于接收、处理和存储北斗地基增强系统产生的海量数据。

数据中心要采用先进的大数据分析技术，对数据进行深入挖掘和分析，提取出有价值的信息，为用户提供更加精确和实用的导航定位服务。

4.提高用户终端设备的兼容性：开发适用于不同终端设备的导航软件和硬件驱动程序，提高用户终端设备对北斗系统的兼容性。

同时，在终端设备中集成地基增强系统的功能，使用户可以通过终端设备直接接收和使用加强后的北斗信号。

5.加强用户培训和推广：组织相关培训，提高用户对北斗地基增强系统的认知和使用能力。

同时，通过各种宣传渠道，宣传北斗地基增强系统的优势和功能，推动系统的推广和应用。

四、实施步骤1.前期准备：进行项目规划、选址和立项，确定建设经费和时间计划。

2.建设基站和数据中心：根据选址要求，依次建设基站和数据中心，并配置相应的设备。

3.测试与优化：对建设的基站和系统进行功能测试和性能优化，以确保其正常运行和满足用户需求。

基准站站网由155框架网基准站和2422个区域网基准站组成。

基准站遍及祖国大江南北，在“最
图1 北斗地基增强系统组成示意图
图2 基准站极端站址分布情况
南、最北、最东、最西、最高、最低、最冷、最热”环境下均有分布（图2）。

通信网络分系统包含国家数据综合处理系统与基准站、行业数据处理系统（含数据备份系统）、数据播发系统等系统间的通信网络，通信网络系统按功能分为基准站接入区、行业平台区和数据播发
区三大部分。

数据处理分系统包括计算、存储、备份、安全等基础支撑平台，和核心处理软件子系统。

核心处理软件子系统具备对北斗基准站数据的存储、。

高速公路北斗地基增强基站解决方案二零二二年二月目录第一章项目概述 (1)1.1 项目背景 (1)1.3 建设目标 (1)1.4 建设内容 (1)1.5 站点分布规划 (2)1.6 项目意义 (2)第二章系统总体设计 (3)2.1 总体原则 (3)2.2 技术依据 (3)2.3 技术指标 (4)2.4 系统功能 (5)2.5 系统组成 (5)2.6 系统工作流程 (6)2.7 系统关键技术 (6)2.7.1 虚拟参考站技术 (6)2.7.2参数实时解算播发技术 (7)第三章系统构成 (8)3.1 基准站子系统 (8)3.1.1 站点勘察测试 (8)3.1.2基准站主要设备参数 (8)3.1.3设备安装与调试 (9)3.2 通讯子系统 (10)3.2.1 技术指标 (10)3.2.2 技术设计 (10)3.2.3 数据安全 (11)3.3 数据处理与控制中心子系统 (12)3.3.1 设计原则 (12)3.3.2 系统调试 (12)3.3.3 系统主要软件参数 (13)3.3.4 网络安全防护建设 (15)3.3.5 机房设备配置 (15)3.4 用户应用子系统 (16)3.4.1 用户群分析.................................................错误!未定义书签。

3.4.2 CORS系统应用............................................错误!未定义书签。

第四章系统测试与调试.......................................................错误!未定义书签。

4.1 系统调试.................................................................错误!未定义书签。

4.2 系统测试...............................................................错误!未定义书签。

第4期2024年2月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.4February,2024作者简介:许鹏(1986 ),男,助理工程师,学士;研究方向:卫星导航㊂北斗卫星导航地基增强系统设计与测试分析许㊀鹏,赵㊀伟,罗㊀伟,兰㊀伟,桑㊀飞(61773部队,新疆乌鲁木齐831100)摘要:文章首先回顾㊁总结了全球卫星地基增强系统的产生㊁发展和演化情况,介绍了我国北斗卫星地基增强系统的现状;其次,对网络RTK 的误差和影响定位精度的因素进行了剖析研究,并以新疆地区为例,分别将北斗卫星地基增强系统与移动网络定位和GPS 系统定位精度进行对比;最后,将北斗系统与GPS 系统组合定位精度进行评估,探索北斗卫星地基增强系统的定位效果㊂关键词:北斗;定位精度测试;地基增强系统;CORS 系统中图分类号:TN953+.7㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀随着2020年6月23日北斗3号最后一颗全球组网卫星在中国西昌卫星发生中心成功发射并顺利进入预定轨道,标志着我国北斗全球系统星座部署和北斗3号系统组网完成,同时也代表4大全球卫星导航系统划分天下的局面正式形成㊂对于4大导航系统在非遮蔽条件下的基本服务均可以满足10m 左右的精度要求㊂但随着科学技术发展和城市建设质量要求的不断提升以及对定位精度需求的提高,基本服务已经远远不能满足像测绘作业㊁国土勘探㊁精准农业等高精度领域的需求㊂为了提高定位精度并且满足各类用户的不同需求,卫星导航增强技术与系统便应运而生㊂1㊀全球卫星地基增强系统的产生和发展历程1.1㊀全球卫星导航增强技术与系统㊀㊀卫星导航增强技术最早是为了应对随着全球卫星导航系统应用的不断推广和深入,目前的卫星导航系统还不能满足一些高端用户的要求㊂而发展起来的美国GPS 系统选择可用性(SA)政策,2000年美国取消了SA 政策,在一定程度上提高了导航定位精度㊂为此各种卫星导航增强系统应运而生㊂目前,国外卫星导航增强技术主要分为2大类,一类是星基增强系统(Satellite -Based AugmentationSystem,SBAS),另一类是地基增强系统(Ground -Based Augmentation Systems,GBAS)㊂1.2㊀GBAS 地基增强系统㊀㊀局部面积增强系统(Local Area AugmentationSystem,LAAS)最早主要是为航空机场提供高完整性增强服务,由FAA 提出,后FAA 和ICAO(国际民航组织)已停止使用 LAAS 这一词,取而代之的是 GBAS ㊂相比于SBAS,单个GBAS 建设成本较低,且现有完好性相对较高[1]㊂2㊀北斗地基增强系统㊀㊀北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分,不仅能满足 技术先进㊁高效可靠㊁经济适用和易扩展 的标准,而且还能与其他技术相结合,构建一个更加完善㊁灵活的北斗导航服务体系㊂它可以根据1~2m㊁dm 级㊁cm 级的测量结果,使得北斗/GNSS 技术能够更加有效地应用于各种领域㊂3㊀网络RTK 技术3.1㊀传统RTK 定位技术㊀㊀传统的实时动态差分定位技术(Real -TimeKinamatic,RTK)基于高精度的载波相位观测值可用于快速静态定位,在应用中遇到的最大技术难题就是参照位置校正数据的有效作用距离㊂定位误差的空间相关性随着参照位置和移动位置距离的增加而逐渐失去线性,在一定距离下(单频大于10km,双频大于30km),经过差分修正处理后的用户数据还是有较大误差,导致定位精度降低而无法解算载波相位的整周模糊度问题㊂因此,为了保证所需定位精度,传统的单机RTK 使用距离十分有限[2]㊂3.2㊀网络RTK 定位技术㊀㊀在20世纪90年代中期,技术人员提出了网络RTK 定位技术的概念,以解决传统RTK 技术的不足㊂网络RTK 是在某一地区建立若干个基准站,构成对该地区的网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准,向该地区相应地纠错信息,从而实现定位精确度的实时提升㊂与传统RTK 技术相比,网络RTK 定位技术不但扩大了覆盖范围,而且进一步压缩作业成本,提高了定位精度,减少了定位的初始化时间㊂网络RTK 系统的组成包括基准站网子系统㊁中心子系统㊁通信子系统㊁用户数据中心子系统㊁应用子系统,如图1所示㊂图1㊀网络RTK 系统组成3.3㊀连续运行参考站系统㊀㊀连续运行参考站系统(Continuous OperationalReference System,CORS)是由常年连续运行的若干固定基准站组成的网络系统,利用卫星导航定位㊁计算机㊁数据通信和互联网络等技术,按一定距离在一个个国家(区域)建立的㊂目前网络RTK 系统都是基于CORS 系统打造的,即很多CORS 系统都包含了网络RTK 定位功能㊂因此,CORS 的发展现状也体现了网络RTK 制式的发展现状㊂4㊀网络RTK 误差及导航系统精度分析4.1㊀网络RTK 误差分析㊀㊀导航信号从卫星的天线发射出来到接收机天线接收,然后由用户端接收机把测距信号量测出来,其中存在诸多影响因素,从而产生一定的误差㊂网络RTK 误差考虑到如下2方面:(1)天线相位中心偏差㊁多路径效应㊁无线电信号干扰以及与参考站㊁移动站有关的误差㊂(2)相对论效应㊁电离层误差和对流层误差等和星站间距离造成的误差㊂4.1.1㊀天线相位中心的偏差㊀㊀GNSS 测量可以用来检验天线的相位,可以通过计算卫星的质心来估算它们之间的距离㊂然而,这种方法的结果可能会受到精确星历的影响,导致它们的估算值可能会存在偏差㊂IGS 发展使得RTK 的施测变得更加精确,它通过比较使用者和被观察者的天线以及它们之间的相互影响,获取更准确的信息㊂这种方法大大提高了RTK 的精度,使其能够更好地反映实际情况㊂研究发现,天线的相位偏移主要由于它的天顶距对其产生的影响㊂然而,对于更精细的测量,笔者选择了50ʎ作为参考点㊂经过测量,可以看出随着角度的增加,数据误差也会随之增加㊂从0ʎ开始,误差几乎没有受到干扰,但是当角度达到45ʎ时,误差会达到最高,并且随着角度的增加,误差也会继续增加[3]㊂4.1.2㊀多路径效应的影响㊀㊀多路径效应(Multi Path Effect,MPE)是指各分量场在电磁波经过不同路径传播后,按各自相位相互叠加,使原有信号失真或产生错误,到达接收端的时间不同而产生的干扰㊂此类多路径现象会使接收方观察信号出现错误,造成追踪信号难度较大,该现象即为多路径效应㊂多路径效应对导航测量来说最为严重和危险,通常引起的误差约5cm 即可,而当反射系数大时则可能超过,误差值可达19cm 以上㊂特别是在多径效应的伪距离观测时,其错误可能高达10m或更高㊂多径误差和其他种类误差有所不同,除了与接收机天线圈周围存在环境及近㊁远反射物质有关外,还可以在一段时间内发生改变㊂因此多路径效应误差具有时变的复杂多样性,在实际应用中,很难用统一的模型进行描述㊂4.1.3㊀对流层延迟及其修正方法㊀㊀对流层是从地面开始向上延伸约50km 的大气层㊂在卫星信号传输过程中,对流层发生信号延迟的情况占到信号延迟的80%㊂当卫星导航信号穿过对流层时,信号的传播速度和路径就会发生变化,这种现象叫作对流层延迟(Transference)㊂对流层延时90%成因是由于大气层内的干燥分量导致的;剩下10%是由水蒸气导致的,称为湿度成分㊂因此,可通过对天顶方向干燥㊁湿度分量延时及对应投影函数表达对流层延时㊂ΔP trop =ΔP z ,dry M dry (E )+ΔP z ,wet M wet (E )(1)式中,ΔP trop 为对流层总延迟,ΔP z ,dry 为天顶方向对流层干分量延迟,M dry (E )为相应的对流层干分量投影函数,ΔP z ,wet 为天顶方向对流层湿分量延迟,M wet (E )为相应的对流层湿分量投影函数㊂当今,许多不同的对流层校验方法已被提出,而Hopfield㊁Saastamoinen 等新一代校验方法提供的数据比美国标准大气层的校验方法精度更高,误差仅为几毫米㊂在天顶方向,各模型的延迟改正误差都在20mm 以内,而湿分量部分的残余影响还是比较大㊂Hopfied 模型直接给出干分量和湿分量在传播路径上折射改正量(不再需要映射函数):ΔD trop =ΔD dry +ΔD wet(2)令i =dry ,wet ,则干湿分量用下式表示:ΔD i =10-6N i ð9k=1αk ,i k γk i éëêêùûúú(3)其中,折射指数公式为:N dry =0.776ˑ10-4P /T(4)N wet =0.373e /T 2(5)在这个方程中,用T ㊁P ㊁e 3个不同的参数来描述:大气温度(K)㊁大气压力(mbar )以及水气压(mbar)㊂r dry ㊁r wet 这些参数代表了从测量站出发,沿着干湿折射指数逐渐接近零的边缘线的距离(m),可以用下列公式来进行计算:γi =(γ0+h i )2-(γ0cos E )2-γ0sin E(6)在这公式中,边缘界面的高度(m)逐渐降至零,干湿折射指数分别为:h dry =40136+148.72(T -273.16)(7)h wet =11000(8)上面式中的系数为:g m =1.0-0.0026cos2B -0.28ˑ10-6Hα1,i =1α2,i =4a iα3,i =6a 2i+4b i α4,i =4a i (a 2i+3b i )α5,i =a 4i +12a 2i b i +6b 2i α6,i =4a i b i (a 2i+3b i )α7,i =b 2i (6a 2i+4b i )α8,i =4a i b 3i α9,i =b 4i a i =-sin Eh ib i =-COS 2E 2h i r 0在这些公式中,E 表示卫星的高度角,r 0表示测站的地心向径(m),P ㊁e 分别表示以mbar 为单位的测站大气压和水气压,T 表示测站的K 氏温度㊂Saastamoinen 模型为:ΔD dry =0.002277p g m(9)ΔD wet =0.002277g m1255T +0.05()e (10)其中,e 为水气压,可以根据测站上的相对湿度RH 来计算水气压㊂e =RH ˑexp(-37.2465+0.213166ˑT -0.000256908ˑT ˑT (11)g m 为平均重力,g m =1.0-0.0026cos(2B )-0.28ˑ10-6H ;B ㊁H 分别为用户纬度和高程㊂Saastamoinen 模型的投影函数采用了一种叫作Niell 的干分量投影函数,它的干分量投影函数为:m Hydro (ε)=1+a Hydro1+b Hydro1+c Hydro sin ε+a Hydrosin ε+b Hydro sin ε+c Hydro+1sin ε-1+a ht 1+b ht 1+c ht sin ε+a htsin ε+b ht sin ε+c ht éëêêêêêêêêùûúúúúúúúúˑH 1000(12)式中,ε为高度角,H 为正高,而干分量投影系数则由a Hydro ㊁b Hydro ㊁c Hydro 来表示;a ht =2.53ˑ10-5b ht =5.49ˑ10-3c ht =1.14ˑ10-3如果测站纬度Ø满足150ɤ|Ø|ɤ750,干分量投影系数利用下式进行内插计算,内插系数由系数表给出㊂p (Ø,t )=p avg (Øi )+[p avg (Øi +1)-p avg (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi +p amp (Øi )+[p amp (Øi +1)-p amp (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi{}ˑcos 2πt -T 0365.25()(13)式中,p 表示要计算的系数a Hydro ㊁b Hydro 或c Hydro ,Øi 表示表中与Ø最接近的纬度,t 是年积日,T 0为参考年积日,取T 0=28,a Hydro ㊁b Hydro ㊁c Hydro 的平均值及其波动值如表1所示㊂表1㊀干分量投影函数内插系数纬度a Hydro (average )b Hydro (average )c Hydro (average )a Hydro (amp )b Hydro (amp )c Hydro (amp )150.0012769930.0029153700.062610510.00.00.0300.0012683230.0029152300.062837390.000012709630.000021414980.00009012840450.0012465400.0029288450.063721770.000026523660.000030160780.00004349704600.0012196050.0029022570.063824270.000034000450.000072562720.00084795348750.0012046000.0029024910.064258460.000041202190.00011723380.00170372060㊀㊀而对于纬度Ø,|Ø|ɤ15ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (15ʎ)+p avg (15ʎ)ˑcos(2πt -T 0365.25)(14)对于纬度Ø,|Ø|ȡ75ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (75ʎ)+p avg (75ʎ)ˑcos(2πt -T 0365.25)(15)Niell 湿分量投影函数为:m wet (ε)=1+a wet1+b wet1+c wet sin ε+a wetosin ε+b wetsin ε+c wet(16)其湿分量投影系数a wet ㊁b wet ㊁c wet ,对于15ʎɤ|Ø|ɤ75ʎ是利用下式进行内插计算,内插系数如表2所示㊂p (Ø,t )=p avg (Øi )+[p avg (Øi +1)-p avg (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi(17)表2㊀湿分量投影函数内插系数纬度a wet (average )b wet (average )c wet (average )150.0005802180.0014275270.0434*******.00056794850.0015138630.04672951450.00058118020.0014572570.0439*******.00059727540.0015007430.04462698750.00061641690.0017599080.05473604而对于纬度Ø,|Ø|ɤ15ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (15ʎ)(18)对于纬度Ø,|Ø|⩾75ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (75ʎ)(19)4.1.4㊀电离层延迟及其修正方法㊀㊀随着日照㊁X 射线㊁γ射线等多种射线的照射,50~1000km 地表上的中性气体分子会经历一系列的物理现象,这些现象构成了一个复杂的物理系统,其特点是:随着射线的照射,这些物质会经历一系列物理反应,最终形成一个复杂的物理系统,它的物理特征就像一个复杂的物理系统㊂由于路线出现了轻微的变形,因此,将光速c 与时间Δt 相除,所获取的ρ与其本身的几何尺寸并无关联㊂通常电磁波在电离层中的折射率为:n 2=1-X1-Y 2T2(1-X )ʃY 4T4(1-X )2+Y 2L(20)式中,X =f 2p f2=N e e 24π2ε0mf2;Y T =f H f sin θ;Y L =f H fcos θ;ʃ的值取决于使用的电磁波的极化特性㊂N e电子密度是指每立方米空间中自由电子的数量;e 为电子电量,为1.6022E -19C;ε0为真空中的介电常数,为8.8542E -12F /m;θ代表电磁波在传播过程中与地球磁场的夹角;f 表示入射的电磁波的频率;f H 自由电子的回旋频率是指它们在受到地球磁场的影响时,其运动的特性和强度;f p 为等离子体频率,使电中性等离子平板产生振荡的特性频率时,从离子中分离出自由进行自由运动㊂因此,电离层造成的误差,主要是由信号频率㊁观测方向的仰角㊁观测时间电离层情况等因素决定,与卫星到接收机视线方向的电子密度有关㊂此外,当电离层剧烈活动时,可引起多普勒频移的变化,因为总电子含量的变化很快,从而可能造成相位的频繁脱锁㊂双频电离层修正模型,目前使用较多的电离层修正模型,可以有效地将残余误差降至总量1%以下㊂双频修正采用2个频点B 1㊁B 2,伪距观测量可以表示为:ρi =ρ0+If 2i (i =1,2)(21)可以得到:ρ0=aᶄρ1+bᶄρ2(22)其中:aᶄ=f 21/(f 21-f 22)bᶄ=f 22/(f 21-f 22)假定伪距观测量ρ1㊁ρ2的观测噪声有相同的均方差σn ,且相互独立,那么ρ0相对于单频测量下的归一化均方差可表示为:σρ0σn=aᶄ2+bᶄ2(23)由上式可计算出双频修正后得到的伪距观测量的观测噪声是单频测量的观测噪声的2.8976倍㊂如果采用频点B 1㊁B 3进行双频修正,那么双频修正后得到的伪距观测量的观测噪声是单频观测量的观测噪声3.5119倍;如果采用频点B 2㊁B 3进行双频修正,那么双频修正后得到后的伪距观测量的观测噪声是单频测量噪声的14.2866倍㊂计算电离层修正时应采用B 1㊁B 2频点上的伪距观测量,综合考虑估计精度和计算复杂度,对电离层进行修正㊂4.1.5㊀相对论效应㊀㊀在惯性空间中,被称为相对论效应的卫星时钟之间的相对运动㊂相对论效应可以划分为狭义和广义2类㊂按照狭义相对论的原则,安装在高度飞行卫星中的卫星钟频率f s 将会变为:f s =f 1-V 2s2c 2()(24)即Δf s =f s -f =-V 2s2c 2f ,式中V s 为卫星在惯性坐标系中运动的速度,f 为同一台钟的频率,c 为在真空中的光速㊂如将地球同步轨道卫星平均速度V s =3874m /s,c =299792458m /s 代入即可得:Δf s =-0.835ˑ10-10f (25)这说明,与静止在地球上的同类型时钟相比,地球同步轨道卫星的卫星时钟速度要慢一些㊂按照广义相对论,同样的时钟,在卫星上的频率会差,在地面上的频率也会差㊂Δf 2=W s -W k c 2f(26)其中,W s ㊁W k 分别为卫星所处位置的地球引力位和地面测站处的地球引力位㊂广义相对论的影响范围较小,可以将地球的重力位置视为一个单独的质点,于是有:W s =-μγW K=-μR ìîíïïïï(27)其中,μ为地球引力常数;R 为测站到地心的距离;γ为卫星到地心的距离㊂于是,Δf 2可得:Δf 2=μc 2f 1R -1γ()(28)总的相对论效应为:Δf =Δf s +Δf 2=μc 2éëêêùûúú1R-1γ()-V 2s 2c 2f (29)卫星钟比地球同类型钟的频率是增加的,解决办法是在制造卫星钟时把频率降低,以解决当这些钟进入轨道受到相对论效应影响时,频率刚好为标准频率㊂然而,上述相对论效应的影响,并不是常数的地球的运动和卫星轨道高度的改变以及地球重力场的改变㊂经上述修正后,存在残差影响卫星时间最长可达70ns,对卫星钟速影响可达0.01ns /s,这一影响必须考虑在高精度的单点定位中㊂4.2㊀导航定位精度分析㊀㊀影响导航的性能指标主要包括4个指标:精确度㊁完好度㊁可用性㊁连续性,而精确度指标是各系统为用户提供稳定可靠服务的保证,也是用户选择导航系统的重要依据,是各系统服务性能的最主要指标[4]㊂导航系统的服务精度主要取决于卫星分布的几何图形和观测量的精度,DOP 值一般作为一个卫星导航的精度㊂δAccuracy =DOP ˑδUERE(30)UERE 是由时钟误差㊁电离层延迟等因素造成的偏差,更多地反映在天空卫星的空间分布上,由于卫星接收路径产生用户等效距离误差的标准偏差,距离越远,误差放大效应也会增大㊂DOP 值作为反应星座组合和轨道参数的数值,主要包括水平DOP (HDOP )㊁垂直DOP (VDOP )㊁位置DOP (PDOP )㊁时间DOP (TDOP )和几何GDOP ㊂其中几何精度因子GDOP 是由PDOP 和TDOP 的综合影响的精度因子,可通过以下公式计算求得㊂GDOP =PDOP 2+TDOP 2(31)PDOP =σ2x +σ2y +σ2zσURE(32)给定定位精度水平,可用性取决于卫星在特定位置和一天内的几何形状㊂定位精度的高低是由DOP 所能接受的最大值来决定的,所以卫星导航系统的可用性要看定位精度的高低㊂普遍规律是PDOP ɤ6作为可用性评价系统的依据㊂利用几何精度因子的功能可预测导航系统的可用性(CFA),这就相当于在使用导航服务要求定位精度满足一定的要求㊂然而,事实上,系统完整性对于某些应用领域,尤其是航空领域来说是一个关键问题㊂因此,对系统的可用性,除了考虑DOP 门槛要求外,还应考虑组合导航系统观测卫星数量较多㊁GDOP 下降㊁组合导航系统定位时可选择最优星座即GDOP 数值最小的星座等自主完好监测和故障检测排除能力,这将有效提高导航系统定位精度[5]㊂5㊀仿真验证部分㊀㊀算例1:以2016年新疆地基增强CORS 站测试数据为例,数据来源为北斗导航新疆地基增强系统㊂通过运用北斗卫星导航新疆地基增强系统,新疆地区的事后导航定位服务区域能够实现全覆盖,同时重点区域能够获得dm 级甚至cm 级高精度定位服务㊂通过对比,可以发现新疆地基增强CORS 站系统的实时定位精度达到了5cm 以上,而且其高程精度也达到了10cm 以上,事后静态定位精度也达到了5mm 以上,而且其高程精度也不低于10mm㊂而移动网络定位精度远低于北斗卫星导航增强系统定位精度㊂算例2:北斗与GPS 联合精密定位,能够获得更高精度且系统鲁棒性更好㊂定位结果如表3所示㊂表3㊀北斗㊁GPS㊁北斗&GPS 定位精度对比单位:cm观测值N E U 北斗17.917.130.5GPS3.04.17.0北斗+GPS 4.0 3.56.26㊀结语㊀㊀北斗定位系统是中国重要的信息基础设施,它的建立为中国在导航卫星领域的国际影响力奠定了坚实的基础㊂经过模拟验证,与传统的BDS 定位方法相比,北斗地基增强系统的静态定位和动态网络RTK 测量精度都能满足要求,而且,将BDS 技术整合起来,更能体现多卫星集成技术的优越性㊂BDS 网络RTK 定位技术已经取得了巨大的进步,它的不断改进将有助于北斗地基增强系统的发挥,为北斗导航卫星的发展和应用提供坚实的基础㊂参考文献[1]郭树人,刘成,高为广,等.卫星导航增强系统建设与发展[J ].全球定位系统,2019(2):1-12.[2]刘文建.北斗/GNSS 区域地基增强服务系统建立方法与实践[D ].武汉:武汉大学,2017.[3]赵俊天.新疆维吾尔自治区CORS 系统的建设与定位服务测试[D ].西安:长安大学,2017.[4]李征航,张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M ].武汉:武汉大学出版社,2009.[5]黄文德,康娟,张利云,等.北斗卫星导航定位原理与方法[M ].北京:科学出版社,2019.(编辑㊀沈㊀强)Design and test analysis of Beidou satellite navigation foundation enhancement systemXu Peng Zhao Wei Luo Wei Lan Wei Sang FeiUnit 61773 Urumqi 831100 ChinaAbstract This paper briefly reviews and summarizes the generation development history and evolution of the globalsatellite foundation enhancement system introduces the current situation of the Beidou satellite foundation enhancement system in China analyzes the error of the network RTK and the factors affecting the positioning accuracythen compares the Beidou satellite foundation enhancement system with the mobile network and the positioningaccuracy of the GPS system and explores the positioning effect of the Beidou system and GPS system.Key words Beidou positioning accuracy test ground -based enhancement system CORS system。

解析北斗地基增强系统建设摘要：本文对北斗地基增强系统建设要点进行分析，首先阐述北斗地基增强系统的内涵，其次对北斗地基增强系统建设的主要内容进行探究，希望可给相关的工作人员提供一些参考。

关键词：北斗地基；增强系统；建设要点引言经济的快速发展极大地促进信息网络的建设，特别是导航系统，进而为便捷化的社会生活和生产建设提供了基础性的保障。

城市化建设中CORS是极为重要的一项内容，在交通等工程的运行中起着至关重要的作用。

1北斗地基增强系统概述如今北斗地基增强系统已经成为人们日常生活中不可或缺的重要部分，该系统主要包含空基和地基两个方面，基于特定得设备推进卫星定位导航，是相关系统稳定高效运行的重要基础。

作为卫星增强系统中的重要组成部分，空基增强系统主要涉及到地面参考站和传输站以及同步卫星等的运行，基于这些设备推进有序的操作，最终得到较高精度的定位数据。

地基增强系统同样有着极为重要的作用，其主要由基准站和数据播发系统等组成，基于各个部分的统筹协作达到既定的操作要求。

卫星定位服务综合系统是连续运行的基准站，各类数据信息的收集和传递以及坐标变化的修正等都是通过其进行。

其中所涉及到的数据传输主要是通过数据处理中心与CORS站进行，在无线网络的支持下完成与终端用户的信息传送，同时还可进行个性化的调整。

对于数据播发系统来说，其承担着数据的各项处理，当前该系统主要有单向和双向两种模式，最终将相应的位置信息传送到数据处理中心。

处理中心在对数据做出调整以后，即可将其传送到终端处理器，因外界其他影响因素的存在，所得到的修正数据会存在一定的差异。

鉴于此，用户可基于具体的要求进行再次调整，以获得精确的定位数据。

2北斗地基增强系统建设2.1基准站系统作为北斗地基增强系统的重要组成部分，基准站主要有观测和观监等几种情况，在科技得到不断发展的条件下，其功能也在不断地丰富。

该系统主要涉及到接收机设备和路由器以及监测器等设备，在多种原件的配合下运行，数据的传输则是借助于有线或无线网络，最终将相应的数据传输到特定的数据库中。

封面文章 |Coverstory本刊记者 赵子军北斗地基增强系统的标准化工作和国家标准建设—— 访中国兵器工业首席专家 麦绿波麦绿波——研究员，工学博士，著名标准化科学家，中国兵器工业首席专家，从事标准化研究30年，主持了兵器行业标准体系和多个行业标准化“五年规划”的编制；主持国际标准研制3项；主持重大标准化研究项目10多项；主持国家标准、国家军用标准、行业标准研制30多项；获国务院政府特殊津贴；获委部级科学技术、科技进步一等奖、二等奖10多项；获国防科技工业标准化先进个人；获首届“中国标准化杰出人物”荣誉（2011年）。

国际标准化组织（ISO）光学和光子学标准化技术委员会专家组成员；全国光学和光子学标准化技术委员会副主任委员、全国光电测量标准化技术委员会副主任委员；中国兵工学会会士/理事、中国标准化协会理事。

著有《标准化学——标准化的科学理论》和《标准学——标准的科学理论》（科学出版社出版）标准化科学专著。

日前，就北斗基地增强系统的标准化工作和国家标准建设，本刊记者采访了中国兵器工业首席专家麦绿波研究员，请他介绍了北斗地基增强系统的技术原理、定位导航服务能力、标准化工作和国家标准的建设。

北斗地基增强系统实现北斗实时定位和导航的广域米级和分米级、区域厘米级以及后处理毫米级水平什么是北斗地基增强系统呢？麦绿波介绍说，北斗地基增强系统是国家重要的信息基础设施，用于提供高精度定位服务，主要由基准站网、通信网络系统、数据处理中心、运营服务平台、数据播发系统、用户终端、信息安全防护体系、备份系统等组成。

“北斗地基增强系统通过在地面按一定距离建立的若干基准站接收导航卫星发射的导航信号，经通信网络传输至数据处理中心，处理后产生导航卫星的轨道、钟差、电离层改正数、区域差分数据、后处理数据产品等信息，通过卫星、移动2020年第9期 / 总第569期12CHINA STANDARDIZATION中国标准化通信网、数字广播等方式播发，并通过互联网提供后处理数据产品的下载服务，满足北斗地基增强系统服务范围内广域米级和分米级，区域厘米级的实时定位和导航需求，以及后处理毫米级定位服务需求。

项目计划号：20180789-T-801北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第2部分：验收规范编制说明（征求意见稿）中国兵器工业标准化研究所2019年12月30日北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第2部分：验收规范编制说明（一）工作简况1.1任务来源本标准是国家标准委2019年12月6日的《关于＜北斗地基增强系统数据处理中心〉等5项国家标准制修订的通知》下达的计划，项目计划编号为20180789-T-801o本标准由中央军委装备发展部提出；由全国北斗卫星导航标准化技术委员会（SAC/TC544）归口；由中国兵器工业标准化研究所负责起草。

1.2主要工作过程、标准主要起草人及其所做工作标准编制任务下达后，2019年1月，成立了由中国兵器工业标准化研究所（以下简称（兵器标准化所）、中国兵器科学研究院、北方信息控制研究院集团有限公司（以下简称信控集团）、千寻位置网有限公司（以下简称千寻）等组成的《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第2部分：验收规范》编制组。

该项国家标准的制定具有“北斗地基增强系统工程标准”《北斗地基增强系统基准站系统验收规范》DZB 15-2016的支撑背景。

该标准是在研制过程中，基准站建设的验收为标准制定提供了基础，标准制定过程的技术研讨反过來乂深化和完善了基准站建设的验收内容，形成了标准与基准站建设验收互动支持、相互推动提升的过程，因此，该标准具有充实可靠的技术背景。

本次国家标准的编制组的主体成员与工程标准《北斗地基增强系统基准站系统验收规范》DZB 15-2016的标准编制组成员基本是一致，都是斗地基增强系统建设验收工程的技术骨干。

编制组制定了标准编制工作计划，明确了标准编制依据和原则等，并讨论了标准内容编写框架和主要技术内容编制组成立后，开展了标准相关技术内容的调研工作，广泛查询的标准制定对象相关标准，以及标准涉及的主要技术内容，主要包括北斗地基增强系统基准站的验收要求、测试方法、验收提交检查的文件等方面。

北斗地基增强系统能给我们带来什么司南导航倪国勋2014年9月11日，北斗地基增强系统工程建设启动会在京召开，标志着北斗地基增强系统工程建设工作正式启动。

北斗地基增强系统是国家卫星导航高精度服务基础设施，是北斗卫星导航系统重要组成部分，是高效实现现代经济社会发展和位置服务的重要项目，对提升北斗系统服务质量，满足政府、行业和大众对北斗高精度应用需求，对创造差异化服务优势，加速推进北斗卫星导航应用与产业化具有重要意义。

北斗地基增强系统由基准站网络、数据处理系统、运营服务平台、数据播发系统和用户终端五部分组成，基准站接收卫星导航信号后，通过数据处理系统解算形成导航卫星精密轨道和钟差等差分增强信息，经卫星、广播、移动通信等手段实时播发给应用终端，应用终端利用差分增强信息修正误差，实现米、分米、厘米级以及后处理毫米级服务。

北斗地基增强系统是中国卫星导航系统管理办公室，联合交通运输部、国土资源部、国家测绘地理信息局、中国气象局、中国地震局、中国科学院、教育部有关部门，以及地方有关单位共同实施的跨部门、跨地区重大项目，将按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则，构建全国一张网，实现部门间、地区间和用户间资源统筹、数据共享。

计划分两个阶段实施，2015年底前将建成框架网和部分区域加密网基准站网络，并投入运行，提供米级精度的定位服务；2018年底前将建成全国范围区域加密网基准站网络，提供米级、分米级、厘米级和后处理毫米级的高精度位置服务。

一、高精度GNSS产业的发展趋势统计近几年的GNSS市场数据，高精度GNSS板卡每年有大约10万片量的需求，现有的市场需求很难再有增长。

北斗地基增强系统的建设将会打破现有的格局，全国范围内高精度差分服务将会改变“1+N”的使用模式（一台基准站+N台移动站），以更方便、更简单的模式开创高精度GNSS新的市场，激发各行各业对高精度定位的需求。

有业内知名人士预计高精度GNSS设备的需求将会增加到亿量级，但达到亿量级还需要有很多的工作要做：⏹首先是地基增强系统的建设，目前框架网正在紧张的建设当中，相距70公里的加密站建设完成后才能实现厘米级的差分数据服务；⏹北斗中端设备的小型化工艺是增加应用的必经之路，将来可能把高精度GNSS设备集成到手机内，这就要求差分GNSS设备要做到很小，就目前的生产工艺还不能实现如此高度的集成；⏹还有就是最敏感的价格问题，各行业对高精度GNSS的价格承受能力不同，如价值数十万的私家车配置一套几千元的高精度GNSS设备没有压力，如果给价值千元的手机配置一套几千元的GNSS定位设备，好比“怀里的小孩比母亲还重”一样显得不合时宜，这就需要有新的技术更新来降低高精度GNSS 产品的生产成本。

1.11.21.31.4构建地基增强系统地基增强系统是基于BD/GPS卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技，通过在一定区域布设若干个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。

地基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，可使终端的定位精度提高到米级以内。

地基增强系统由参考站、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，形成专用参考站网络，数据传输系统与定位导航数据播放系统共同完成通信传输。

北斗卫星地基增强系统是动态的、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。

1.1.1建设原则北斗卫星地基增强系统建设将坚持“技术先进、高效可靠、经济实用和易于扩展”的基本原则。

1）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。

2）先进性系统拟采用的BDS/GPS技术融合了网络RTK技术和PPP技术的各自优势，充分借鉴了网络RTK和PPP技术的工作模式，因而其技术本身可具备以下优势：(1)北斗为主，兼容GPS、GLONASS系统。

具有BDS独立组网进行高精度定位增强的能力，同时提供CGR三系统、CG双系统、CR双系统、GR双系统等4种组合定位增强模式，实现GEO/IGSO（高轨）卫星与MEO（GPS/GLONASS中圆轨道）卫星联合解算技术。

(2)区域网络RTK与广域PPP技术融合统一，区域CORS网内和网外用户采用同一套数据处理软件，相同的数据处理模式，实现区域增强与广域增强服务自动无缝切换，具有近海高精度定位增强服务能力。

岳阳北斗实施方案岳阳北斗导航卫星地基增强系统是应用于岳阳市交通运输领域的一项重要技术，它可以实现车辆定位、导航和通信，提高交通运输管理水平，保障城市交通安全。

为了有效推进岳阳北斗实施工作，我们制定了以下方案：一、系统建设目标。

岳阳北斗实施的目标是建设一个覆盖全市的北斗导航卫星地基增强系统，实现全市交通运输车辆的定位、导航和通信功能，提升交通运输管理水平，确保城市交通安全畅通。

二、系统建设内容。

1. 建设北斗导航卫星地基增强系统基础设施，包括地面增强站、监控中心等设施的建设和配套设备的采购安装。

2. 车辆终端设备安装，对全市交通运输车辆进行北斗终端设备的安装和调试，确保车辆定位、导航和通信功能正常运行。

3. 系统软件平台建设，开发适用于岳阳北斗系统的软件平台，包括车辆监控管理系统、导航系统等，实现对车辆的实时监控和调度管理。

4. 系统应用推广和培训，对交通运输企业和相关管理人员进行北斗系统的应用推广和技术培训，提高系统的使用率和管理水平。

三、实施步骤。

1. 系统规划设计，成立项目组，制定系统建设规划和设计方案，确定建设目标和内容，明确责任分工和时间节点。

2. 基础设施建设，开展地面增强站、监控中心等基础设施的建设工作，确保系统的稳定运行。

3. 车辆终端设备安装，对全市交通运输车辆进行北斗终端设备的安装和调试工作，确保设备正常运行。

4. 软件平台建设，开发适用于岳阳北斗系统的软件平台，实现对车辆的实时监控和调度管理。

5. 应用推广和培训，开展北斗系统的应用推广和技术培训工作，提高系统的使用率和管理水平。

四、实施保障措施。

1. 加强组织领导，成立项目组，明确责任分工，加强对系统建设的组织和领导。

2. 加大投入力度，争取财政资金支持，加大对系统建设的投入力度，确保系统建设顺利进行。

3. 强化监督检查，建立健全监督检查机制，加强对系统建设各项工作的监督和检查。

4. 加强宣传引导，加强对北斗系统建设的宣传引导，营造良好的社会氛围，提升系统建设的社会支持度。

东海海区北斗地基增强系统建设与应用研究刘谨【期刊名称】《《中国海事》》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P49-53)【关键词】北斗卫星导航系统; 北斗地基增强系统; 海事; 航海保障【作者】刘谨【作者单位】交通运输部东海航海保障中心上海海事测绘中心上海200090【正文语种】中文【中图分类】U675.7一、北斗地基增强系统发展现状BDS是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施，也是联合国全球卫星导航系统国际委员会（ICG）认定的包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO在内的4大卫星导航系统供应商之一。

2018年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室发布了北斗三号系统基本建成及提供全球服务的消息[1-3]。

近年来，我国在全国范围内建设与推广北斗地基增强系统，更好地满足了北斗系统精密定位用户和导航用户的需求。

北斗地基增强系统是中国卫星导航系统管理办公室组织，交通运输部、原国土资源部、教育部、原国家测绘地理信息局、原中国气象局、原中国地震局、中国科学院等国家相关单位支持，在现有监测站点基础上，按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则建设的国家级地基增强系统。

为适应国民经济、国际贸易和社会发展需要，满足我国主要港口、重要水道和沿岸的海上公众用户、国防、海洋测绘、海上交通安全管理、疏浚等需要高精度导航服务的用户需求，根据交通运输部海事局的部署[4]，东海航海保障中心于2013年在长江口建立了4个北斗CORS试验参考站，完成了北斗高精度卫星定位误差改正模型研究和高精度实时数据处理软件开发，为试验区域提供了实时厘米级定位服务。

2015-2016年，完成了长江口及杭州湾区域北斗精密定位服务系统工程建设，在长江口及杭州湾区域建设10个北斗CORS站。

2016-2018年，东海航海保障中心完成了东海海区北斗地基增强系统建设，在江苏和浙江沿海建设了12个参考站。

第48卷第3期电力系统保护与控制Vol.48No.3 2020年2月1日Power System Protection and Control Feb.1,2020DOI:10.19783/ki.pspc.191363国网山东电力北斗地基增强系统建设方案及应用张波1，张勇2，刘政强1，孙海蓬1，王海洋1，张鹍2(1.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013；2.国网山东省电力公司，山东济南250002)摘要：北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统。

该系统能够提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

为满足电网业务对高精度授时、定位、导航等应用的需求，分析了地基增强系统建设的技术条件和要求。

并结合山东省电网自身资源条件，从基准站选址、观测墩建设、系统供电、系统防雷、通信接入和安全防护等方面进行研究，给出了电力北斗精准服务网地基增强系统解决方案。

该方案也可为其他类似项目建设提供借鉴和参考。

关键词：北斗；基准站；观测墩；授时；定位Construction scheme and application of BDS ground-based augmentation system ofState Grid Shandong Electric PowerZHANG Bo1,ZHANG Yong2,LIU Zhengqiang1,SUN Haipeng1,WANG Haiyang1,ZHANG Kun2(1.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.,Ltd.,Jinan250013,China;2.State Grid Shandong Electric Power Company,Jinan250002,China)Abstract:BeiDou navigation satellite system is a self built and independently operated satellite navigation system in China,which provides all-weather,all-time,high-precision positioning,navigation and timing services.In order to meet the demand of high-precision time service,positioning,navigation and other applications of power grid business,this paper analyzes the technical conditions and requirements of the ground-based augmentation system construction,and combines the resource conditions of State Grid Shandong Electric Power Company.Based on the research on the site selection of base station,the construction of observation pier,system power supply,system lightning protection, communication access and safety protection,the solution of the ground-based augmentation system of Beidou precision service network is given,which can also provide reference for other similar projects.This work is supported by Key Research and Development Program of Shandong Province(No.2017GGX201003)“Key Technology Research and Application Promotion Public Security of High-accuracy Dead Zone Positioning”.Key words:BeiDou navigation satellite system;reference station;observation pier;timing;positioning0引言北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，可为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。