地基增强系统应用简述

        

1. 背景
地基增强系统,即ground-based augmentation systems(缩写为GBAS),通过提供差分修正信号,可达到提高卫星导航精度的目的;优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等;该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。
鉴于GBAS存在的诸多优势,在国内外得到了大力的发展,简述如下:
 

系统名称
所述国家
参考站数量
其他
美国CORS系统
美国
超过1900个
由NGS负责管理
EPN系统
欧洲
未知
覆盖整个欧洲大陆,由连续观测高精度的GPS/GLONASS接收机构成的若干站组成,是由多国参加实现精确地理参考大地测量的基础
SAPOS系统
德国
200个左右
平均40km间距,广泛用于测量、运输、建筑、房屋和国防等领域
GeoNet系统
日本
超过1200个
平均密度20km,主要用于地震监测和预报,控制测量,建筑及工程测量
中国地壳运动观测网络
中国
永久站:
25+200个
由中国地震局牵头,中科院、总参测绘局、国家测绘局、国家气象局、教育部参与
上海CORS服务网
中国
14+9个
北京CORS服务网
中国
28个
由北京市信息资源管理中心建立
北斗地基增强系统
中国
计划1300个
由中国兵器工业集团作为总体研制单位
欧洲EPN系统示意图
德国SAPOS系统示意图
日本GeoNet系统
地基增强系统和CORS系统的关系,简要描述如下:
系统名称
系统特点
相互关系
CORS系统
基于永久参考站计算差分修正数,通过移动网络/UHF电台等向用户播发
地基增强系统比CORS内容更丰富,应用更广泛
地基增强系统
基于连续运行的永久参考站,解算出的修正数包括区域信号(类似CORS信号)和广域差分信号(类似SBAS),播发方式包括移动网络/UHF电台/同步卫星等

 

2. 系统组成
地基增强差分系统由连续运行基准站网、系统控制与数据中心、数据通信网络以及用户应用子、系统等组成,各子系统的定义与功能介绍如下。
1) 连续运行基准站子系统;
2) 系统控制与数据中心子系统;
3) 数据通信网络子系统;
4) 用户应用子系统。
 

各子系统功能定义

系统名称
主要工作内容
设备构成
主要技术
连续运行基准站子系统
卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输;设备完好性监测
单个基准站(含北斗接收机、计算机、UPS 等)
采用我国自主知识产权的北斗接收机
系统控制与数据中心
数据分流与处理;系统管理与维护;服务生成与用户管理
计算机、网络设备、数据通信设备、电源设备
一个中心
管理各播发站、差分信息编码、形成差分信息队列
计算机、软件
软件实现
数据通信网络
子系统
把基准站北斗观测数据传输至数据中心
气象专网、SDH 等
GSM、GPRS等
把系统差分信息传输至用户
公众移动通信网
无线网络
用户应用子系统
按照用户需求进行不同精度定位
兼容北斗信号的接收设备(B1\B2\B3的接收机)、数据通信终端、软件系统
适于DGPS、RTK等
地基增强系统示意图
其中,基准站子系统主要由天线、接收机、通信设备、供电设备、避雷设备、气象设备及观测室等组成,见下图:
地基增强基准站子系统示意图

3. 核心设备

M300+技术指标
GNSS信号
GPS
L1C/A, L1P, L2P, L2C,L5(可同时跟踪14颗GPS卫星)
BDS
B1I, B2I, B3I(可同时跟踪14颗BDS卫星)
GLONASS
G1C/P, G2C/P(可同时跟踪14颗GLONASS卫星)
SBAS
SBAS:WAAS,EGNOS,MSAS(可同时跟踪3颗SBAS卫星)
观测值准确度
伪距精度
GPS: L1=5cm/L2=5cm/L5=5cm
BDS: B1=5cm/B2=5cm/B3=5cm
GLONASS: G1=5cm/G2=5cm
载波相位精度
GPS: L1=0.5mm/L2=0.5mm/L5=0.5mm
BDS: B1=0.5mm/B2=0.5mm/B3=0.5mm
GLONASS: G1=1.0mm/G2=0.5mm
精度
授时
10 ns
精密单点定位
H≤1.5m, V≤4m (1σ, PDOP≤4)
静态差分
H: ±(2.0 + 1×10-6×D)mm,V: ±(4.0 + 1×10--6×D)mm
动态差分
H: ±(8 + 1×10-6×D)mm,V: ±(15 + 1×10-6×D)mm

4. 应用介绍
地基增强系统的应用领域无所不在,从测绘、勘探、监测等专业领域到导航、旅游等大众领域,以下列表简述:

应用领域
要求精度
推荐终端类型
备注
测绘/GIS/勘测/国土/城建
毫米级/厘米级
双频/多模
采集高精度地图数据,用于各种基础设施工程建设领域,为智慧城市建设提供基础数据
灾害/建筑物/构筑物监测
毫米级/厘米级
双频/多模
监测目标物运行状态,减少经济损失、人员伤亡
智能交通/车辆监控
分米级/亚米级
双频/单频/多模
为智能交通管理、车道级车辆控制提供基础的位置数据
地震监测
毫米级
双频/多模
大陆架地壳稳定性监测研究
航海勘测与导航
分米级/亚米级/米级
双频/单频/多模
航海船只的精确定位、精确导航
航空导航与控制
厘米级/分米级/亚米级
双频/单频/多模
航空飞行器的导航、进场精密控制等
精准农业
厘米级/分米级/亚米级
双频/单频/多模
农业精细化管理
应急救援/旅游
亚米级/米级
单频/多模
港口车辆调度/集装箱调度
厘米级/分米级
双频/单频/多模

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