黃丁發(fā), 周樂韜, 盧建康, 梅 熙,馮 威, 張 熙, 嚴(yán) 麗

(1. 西南交通大學(xué)高速鐵路運(yùn)營安全空間信息技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610031; 2. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川 成都 610031)

GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航地基增強(qiáng)系統(tǒng)與位置云服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

黃丁發(fā)1, 周樂韜1, 盧建康2, 梅 熙2,馮 威1, 張 熙1, 嚴(yán) 麗1

(1. 西南交通大學(xué)高速鐵路運(yùn)營安全空間信息技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610031; 2. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川 成都 610031)

針對地基增強(qiáng)系統(tǒng)自主研發(fā)了高精度增強(qiáng)參考站網(wǎng)絡(luò)位置服務(wù)平臺(tái)，通過與國際上代表性的平臺(tái)系統(tǒng)比測，結(jié)果表明：網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)的初始化時(shí)間基本一致，相同測試點(diǎn)兩個(gè)系統(tǒng)的精度相當(dāng)，均實(shí)現(xiàn)了厘米級的RTK定位.北斗與GPS聯(lián)合數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明：聯(lián)合解的57條基線在X、Z方向均優(yōu)于1 mm，Y方向優(yōu)于2 mm.與北斗和GPS單獨(dú)解算相比，聯(lián)合解算分別有55條和53條基線精度得到了改善，占總體的96.5%和93.0%.針對大規(guī)模CORS網(wǎng)絡(luò)的多模GNSS數(shù)據(jù)融合、處理與位置服務(wù)問題，提出了建立位置無關(guān)服務(wù)和資源池的位置云服務(wù)的思想，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與分析能力共享、多樣性服務(wù)、廣域無縫定位連接,為廣域分布式CORS網(wǎng)絡(luò)的信息獲取、共享、處理和分析等提供了全新的理論基礎(chǔ).

GNSS;衛(wèi)星導(dǎo)航;地基增強(qiáng);多模GNSS數(shù)據(jù)融合;位置云;位置服務(wù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS(global navigation satellite system)是衛(wèi)星無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)的總稱,目前代表性的系統(tǒng)包括:美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的北斗系統(tǒng)(BDS)和歐盟的GALILEO.從衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)來看,北斗系統(tǒng)采用與GPS和GALILEO系統(tǒng)相同的碼分多址通信方式,GLONASS則采用頻分多址方式[1].在數(shù)據(jù)處理與誤差分析方面,BDS可從GPS系統(tǒng)中引用和改進(jìn)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與誤差建模方法.相關(guān)研究表明, BDS偽距觀測精度已達(dá)33 cm,載波相位觀測精度約為2 mm[2]，BDS系統(tǒng)所具備的兼容與互操作性也將對其他系統(tǒng)的定位與授時(shí)服務(wù)產(chǎn)生積極影響.

盡管GNSS在基于偽距觀測提供標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)和精密定位服務(wù)(PPS)方面可提供米級水平的位置服務(wù),但在基于載波相位觀測的高精度(分米到厘米級)應(yīng)用方面仍然需要地基增強(qiáng)技術(shù).由于多模GNSS(GPS、GLONASS、BDS、GALILEO)的成功運(yùn)行,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正向著多?；ビ眉捌渲鸩饺诤系姆较虬l(fā)展,多模GNSS 互用技術(shù)必將在系統(tǒng)精度、可靠性和可用性上,對民用衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)生重要影響.隨著我國北斗二代系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展的持續(xù)深入,對高精度導(dǎo)航定位服務(wù)需求的快速增長,建立高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位地基增強(qiáng)系統(tǒng),融合多模GNSS 衛(wèi)星互用技術(shù)的導(dǎo)航定位網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)理論,面向廣域大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)位置服務(wù)的理論體系已經(jīng)成為關(guān)鍵的技術(shù).

1 地基增強(qiáng)系統(tǒng):參考站網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

基于分布式連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)CORS(continue operation reference station)是通過連續(xù)觀測數(shù)據(jù)的融合處理,實(shí)現(xiàn)空間相關(guān)誤差的精確建模與估計(jì),然后由網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行修正數(shù)產(chǎn)品發(fā)布,是高精度地基增強(qiáng)GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù).網(wǎng)絡(luò)RTK和PPPRTK均是通過地基增強(qiáng)的高精度定位技術(shù).

目前,多功能GNSS 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程正方興未艾,全面建立滿足自身特點(diǎn)的區(qū)域多功能、多模融合互用的大規(guī)模觀測網(wǎng)絡(luò),已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系,作為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(NSDI)的重要組成部分,已在我國各部門和區(qū)域范圍內(nèi)相繼建成并已覆蓋我國大部分地區(qū),以滿足現(xiàn)代高精度、區(qū)域范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)三維空間定位的需要[3].

1.1 網(wǎng)絡(luò)RTK的關(guān)鍵技術(shù)

國際上參考站系統(tǒng)的主要代表有:虛擬參考站(VRS)技術(shù)[4]、區(qū)域改正數(shù)(FKP)技術(shù)[5]和主輔站(MAC)技術(shù)[6]等.本團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)了“增強(qiáng)CORS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)(ARSNet/VENUS)”,采用增強(qiáng)參考站技術(shù),提供覆蓋區(qū)域及其周邊一定范圍內(nèi)的厘米級網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)[7-8],目前已支持北斗、GPS、GLONASS三星系統(tǒng),如圖1所示.

CORS站將原始觀測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回服務(wù)器,結(jié)合流動(dòng)站返回的概略位置,服務(wù)器將在該位置上精確生成一個(gè)虛擬參考站,從而為流動(dòng)站實(shí)現(xiàn)RTK定位服務(wù).因此網(wǎng)絡(luò)RTK的質(zhì)量取決于VRS虛擬觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量,其相位和偽距觀測值計(jì)算式為

(1)

(2)

Δ為站間單差因子;

λ為載波波長;

φ為相位觀測值;

P為偽距觀測值;

i、j為衛(wèi)星編號(i為參考衛(wèi)星);

A為主參考站;

V為虛擬參考站;

ρ為站星幾何距離;

I為電離層延遲;

T為對流層延遲;

O為衛(wèi)星軌道誤差;

M為多路徑延遲;

ε為其他觀測噪聲.

圖1 ARSNet/VENUS網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)系統(tǒng)Fig.1 Network RTK System ARSNet/VENUS

1.2 ARSNet/VENUS與GPSNet的性能對比

自主研發(fā)的增強(qiáng)參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ARSNet/VENUS已在國內(nèi)投入廣泛應(yīng)用.為了驗(yàn)證系統(tǒng)的服務(wù)性能,選擇美國TRIMBLE的GPSNet系統(tǒng)進(jìn)行比測,以對兩套系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量做比較.測試選取川渝CORS網(wǎng)絡(luò)為實(shí)驗(yàn)區(qū),該網(wǎng)絡(luò)覆蓋川渝兩地約25萬km2,詳細(xì)對比了兩套系統(tǒng)服務(wù)下網(wǎng)絡(luò)RTK定位的初始化時(shí)間和精度.測試確保每個(gè)參考站三角單元內(nèi)大約包含兩個(gè)測試點(diǎn),統(tǒng)計(jì)得到美國TRIMBLE GPSNet和VENUS系統(tǒng)下測試點(diǎn)的初始化時(shí)間和內(nèi)符合精度如表1、2,趨勢圖如圖2、3所示.

表2中:Pn、Pe、Pu分別為北、東和垂向測試點(diǎn)的精度.

統(tǒng)計(jì)表明:

(1) 兩套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)的初始化時(shí)間基本一致,相同測試點(diǎn)兩個(gè)系統(tǒng)在北、東方向上精度基本一致,兩套系統(tǒng)均達(dá)到了厘米級的定位結(jié)果;

(2) 互差結(jié)果顯示兩個(gè)系統(tǒng)存在一定的系統(tǒng)性偏差,但在精度范圍之內(nèi).

表1 測試點(diǎn)初始化時(shí)間統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics on initial time of test points

圖2 各系統(tǒng)測試點(diǎn)初始化時(shí)間對比圖Fig.2 Comparison of initial time between GPSNet system and VENUS system

(a)GPSNet系統(tǒng)(b)VENUS系統(tǒng)圖3 GPSNet系統(tǒng)和VENUS系統(tǒng)的內(nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 StatisticalgraphsofinnerprecisioninGPSNetsystemandVENUSsystem

表2 GPSNET系統(tǒng)和VENUS系統(tǒng)的精度統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistics on positioning accuracy in GPSNet system and VENUS system

2 北斗與GPS數(shù)據(jù)融合處理

如前所述,北斗與GPS在信號結(jié)構(gòu)上類似,所以其數(shù)學(xué)模型基本一致.在星座空間分布上,北斗系統(tǒng)包含有地球靜止軌道GEO(gostationary obit)衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道IGSO(iclined gosynchronous obit)衛(wèi)星和中軌MEO(mdium erth obit)衛(wèi)星組成.由于空間分布結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性, BDS系統(tǒng)呈現(xiàn)出有別于其他GNSS系統(tǒng)的特性.在衛(wèi)星軌道計(jì)算方面,BDS系統(tǒng)的GEO衛(wèi)星的導(dǎo)航星歷解算過程與其他衛(wèi)星存在不同.觀測值特征方面,BDS系統(tǒng)的衛(wèi)星偽距多路徑誤差與GPS有顯著性的差異.在誤差建模方面,由于BDS衛(wèi)星空間分布的異構(gòu)性,不同類型衛(wèi)星的誤差時(shí)變特征也存在系統(tǒng)性的差異,例如多路徑誤差的周期性與時(shí)變性.對BDS系統(tǒng)這些差異性的客觀認(rèn)識和理解是實(shí)現(xiàn)高精度BDS位置服務(wù)的必要條件.當(dāng)然還有空間和時(shí)間參考系統(tǒng)不同,這里不再討論,具體參見文獻(xiàn)[1].

2.1 BGO與TGO數(shù)據(jù)處理結(jié)果對比

為了實(shí)現(xiàn)北斗和GPS數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理,本研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了BGO(BDS/GPS Office)數(shù)據(jù)處理軟件,并與美國TRIMBLE的TGO軟件進(jìn)行結(jié)果比較.針對某高速鐵路CPI控制網(wǎng)進(jìn)行了實(shí)測分析,驗(yàn)證北斗/GPS聯(lián)合數(shù)據(jù)處理的精度與可靠性.實(shí)測采用4臺(tái)三星系統(tǒng)接收機(jī)(可同時(shí)接受GPS、GLONASS和北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)),共11個(gè)時(shí)段,每個(gè)時(shí)段約1.5 h,采樣間隔15 s.基線最長6 667 m,最短446 m.如圖4所示.

BGO處理了57條基線并與TRIMBLE的TGO處理結(jié)果進(jìn)行比較,如圖5所示.坐標(biāo)分量的差異均在2 cm內(nèi)(圖5(a)),相對精度優(yōu)于2×10-6(圖5(b))，證明兩者在數(shù)據(jù)處理精度上相當(dāng).

2.2 北斗/GPS聯(lián)合基線解算結(jié)果對比分析

針對以上57條基線,分別對GPS、北斗(BDS)數(shù)據(jù)單獨(dú)處理以及北斗/GPS聯(lián)合處理3種情況進(jìn)行基線解算精度分析,如圖6所示.

通過對比BDS和GPS結(jié)果可知,存在少量BDS基線解算精度略遜于GPS,絕大部分BDS基線能達(dá)到與GPS相當(dāng)?shù)慕馑憔?注:目前北斗還在試運(yùn)行階段).

北斗與GPS雙系統(tǒng)聯(lián)合后,能夠獲得更高精度的基線解算結(jié)果.經(jīng)統(tǒng)計(jì),聯(lián)合解的57條基線在X、Z方向均優(yōu)于1 mm,Y方向優(yōu)于2 mm.與北斗和GPS相比,聯(lián)合系統(tǒng)解算分別有55條和53條基線精度得到了改善,占總體的96.5%和93.0%.

圖4 高速鐵路CPI控制網(wǎng)三星系統(tǒng)建網(wǎng)示意Fig.4 CPI control network built by multi-mode GNSS receiver for high-speed railway

(a) 基線向量較差

(b) 相對精度圖5 BGO與TGO軟件處理GPS基線結(jié)果比較Fig.5 Result comparison of BGO and TGO baseline solutions

CPI控制網(wǎng)無約束網(wǎng)平差后,各基線分量平差改正數(shù)如圖6所示.北斗、GPS及聯(lián)合基線的分量改正數(shù)、最弱邊相對中誤差和最弱點(diǎn)點(diǎn)位精度均滿足CPI控制測量要求.

2.3 融合GPS/BDS的網(wǎng)絡(luò)RTK厘米級位置服務(wù)

隨著BDS星座發(fā)展進(jìn)程的快速推進(jìn),現(xiàn)已形成覆蓋亞太地區(qū)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位能力,加之國內(nèi)支持GPS/BDS的地基增強(qiáng)CORS網(wǎng)絡(luò)的逐步建成,融合GPS/BDS的網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)需求已然形成.本自主研發(fā)的增強(qiáng)參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ARSNet/VENUS已發(fā)展為支持GPS、BDS、和GLONASS的多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK位置服務(wù)平臺(tái).在一低緯度地區(qū)(北緯22°)的CORS基本單元提供RTK服務(wù),站間距達(dá)到40 km.

表3為流動(dòng)用戶實(shí)時(shí)定位的符合精度,表中:σn、σe、σu分別為北、東和高方向上的定位精度.

表4為模糊度固定的成功率.可以看出在6顆可視衛(wèi)星的情況下,成功固定率也可以達(dá)到90%,加入北斗后可視衛(wèi)星數(shù)達(dá)13顆時(shí),成功固定率達(dá)到98%.

(a) 基線的X分量精度分布

(b) 基線的Y分量精度分布

(c) 基線的Z分量精度分布圖6 GPS、北斗和聯(lián)合基線解算的精度Fig.6 Accuracy of GPS-only, BDS-only, and combined solutions

流動(dòng)站σn/mσe/mσu/m12117T0.0080.0100.02412117G0.0260.0430.09812117C0.0100.0080.045

表4 模糊度固定成功率與衛(wèi)星數(shù)的關(guān)系Tab.4 Relationship between satellite number and success rate of ambiguity fixing

3 大規(guī)模CORS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合與位置云

3.1 地基大規(guī)模CORS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合

地基增強(qiáng)CORS 網(wǎng)絡(luò)都是基于獨(dú)立部門需求而建立的局部網(wǎng)絡(luò),雖然解決了局域性GNSS 實(shí)時(shí)移動(dòng)定位問題,但作為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,還存在很多潛在和挑戰(zhàn)性的問題.為了持續(xù)穩(wěn)定提供大范圍的高精度位置服務(wù),連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模日益增大,隨著大規(guī)模CORS網(wǎng)絡(luò)和多模系統(tǒng)的發(fā)展,未來GNSS位置服務(wù)將是GNSS大數(shù)據(jù)的時(shí)代[9-13].

首先,現(xiàn)有的衛(wèi)星觀測網(wǎng)絡(luò)資源在地理位置上是分布式的,數(shù)據(jù)中心一般基于部門的局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),是獨(dú)立的封閉系統(tǒng);其次,基準(zhǔn)不太統(tǒng)一,存在跨區(qū)域服務(wù)和邊界連接問題,無法實(shí)現(xiàn)高精度無縫導(dǎo)航定位，因?yàn)榫植烤W(wǎng)絡(luò)GNSS 雖然在覆蓋區(qū)內(nèi)精度分布均勻,但在區(qū)外定位精度會(huì)快速衰減;其三,就目前多系統(tǒng)并行發(fā)展的情況而言,多模和異構(gòu)系統(tǒng)的互用技術(shù)成為發(fā)展的必然趨勢.

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,以建立大規(guī)模GNSS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心,以物理門戶和業(yè)務(wù)框架為代表,打破應(yīng)用和服務(wù)中間件的緊耦合,實(shí)現(xiàn)空間信息獲取與處理能力的大幅提升,為大規(guī)模國家CORS 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了發(fā)展全新理論體系和解決方案的基礎(chǔ).這就是本團(tuán)隊(duì)提出的基于多模網(wǎng)絡(luò)GNSS 融合和位置云服務(wù)的思想,研究多模(北斗,GPS,Glonass,Galileo) 數(shù)據(jù)融合與互用技術(shù),及其大規(guī)模多模網(wǎng)絡(luò)GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位理論.

3.2 位置云服務(wù)基本架構(gòu)

GNSS位置云服務(wù)由IaaS、PaaS、SaaS組成. IaaS是基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)據(jù)共享服務(wù),連接CORS中心計(jì)算機(jī),共享硬件及數(shù)據(jù)平臺(tái),接收來自CORS站的觀測數(shù)據(jù),并行分布式存儲(chǔ)在集群上.

PaaS是平臺(tái)服務(wù),即數(shù)據(jù)處理與分析資源池,服務(wù)平臺(tái)包括:各類數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷、數(shù)據(jù)融合、GNSS產(chǎn)品及其發(fā)布(如:衛(wèi)星軌道、時(shí)鐘參數(shù)、大氣模型修正等)、動(dòng)態(tài)位置服務(wù)(網(wǎng)絡(luò)RTK)、事后精密數(shù)據(jù)處理與分析服務(wù)、以及完好性監(jiān)測服務(wù)等.

SaaS是用戶與GNSS大數(shù)據(jù)云服務(wù)中心的交互窗口,負(fù)責(zé)用戶請求的參數(shù)配置及反饋解算結(jié)果,以客戶端和軟件服務(wù)的方式,提供特定用戶個(gè)性化需求的位置服務(wù),如圖7所示.

圖7 GNSS位置云服務(wù)基本結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Basic structure of GNSS location cloud service

3.3 案例實(shí)驗(yàn)分析

為了證明GNSS位置云服務(wù)的有效性,現(xiàn)以一案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析.

選用4臺(tái)計(jì)算機(jī)搭建服務(wù)器,并與Gamit/Globk對比解的精度及效率.4臺(tái)計(jì)算機(jī)分別命名為A、B、C、D,系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為ubuntu.從CORS數(shù)據(jù)中心選取228 d的數(shù)據(jù),采樣率為30 s.這些數(shù)據(jù)均勻存儲(chǔ)在4臺(tái)計(jì)算機(jī)中,用于模仿不同CORS數(shù)據(jù)中心.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, GNSS大數(shù)據(jù)云服務(wù)中心架構(gòu)的解與Gamit/Globk的基線在精度上一致.但GNSS云服務(wù)中心架構(gòu)解比Gamit/Globk的解算效率提高了25.5%.

4 結(jié)束語

要實(shí)現(xiàn)精密GNSS導(dǎo)航定位,關(guān)鍵在于各類GNSS相關(guān)誤差影響源的精確建模與估計(jì),生成相應(yīng)產(chǎn)品,然后通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行修正數(shù)發(fā)布,為移動(dòng)用戶提供精密位置服務(wù).地基增強(qiáng)是精密GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位的關(guān)鍵之一,而多模異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合和互用,是GNSS發(fā)展的必然趨勢.

本文針對地基增強(qiáng)GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題,通過對比測試分析了自主研發(fā)的增強(qiáng)參考站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)軟件,在精度和初始化時(shí)間等性能指標(biāo)上與目前國際上的同類產(chǎn)品相當(dāng),可提供厘米級實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位服務(wù).北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)基線解的精度與GPS基線解的精度相當(dāng),從試驗(yàn)結(jié)果看,聯(lián)合系統(tǒng)解算基線精度有明顯改善,主要是因?yàn)閱我籊PS或北斗在實(shí)驗(yàn)區(qū)可觀測衛(wèi)星數(shù)量和分布均有一定限制所致.雙系統(tǒng)聯(lián)合解算實(shí)際上是增加了觀測值并改善衛(wèi)星空間幾何構(gòu)型,從而改善了單一系統(tǒng)的定位性能.

位置云服務(wù)的思想是建立大規(guī)模GNSS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享,以物理門戶和業(yè)務(wù)框架為代表,打破應(yīng)用和服務(wù)中間件的緊耦合.位置云將實(shí)現(xiàn)空間信息獲取與處理能力的大幅提升,為廣域地基增強(qiáng)高精度導(dǎo)航與位置服務(wù),提供無縫導(dǎo)航定位與位置服務(wù)的全新理論體系和解決方案.

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黃丁發(fā)(1963—),博士,1998年起至今任職于西南交通大學(xué),現(xiàn)為地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師.主要研究方向?yàn)槿驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS);精密工程測量、組合導(dǎo)航與智能交通系統(tǒng)、應(yīng)急輔助決策信息系統(tǒng).承擔(dān)國家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)、國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐計(jì)劃及其他部委科技開發(fā)項(xiàng)目40余項(xiàng).先后在香港理工大學(xué)、美國加州大學(xué)San Diego(UCSD)從事合作與訪問研究.發(fā)表論文200余篇,出版專著4部,高等學(xué)校規(guī)劃教材3部.現(xiàn)任中國測繪地理信息學(xué)會(huì)理事、四川省測繪地理信息學(xué)會(huì)和四川省地震學(xué)會(huì)常務(wù)理事.

E-mail: dfhuang@swjtu.edu.cn

周樂韜(1977—),博士,2007年起至今任職于西南交通大學(xué),現(xiàn)為地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院副教授,碩士生導(dǎo)師.主要研究方向?yàn)槿蛐l(wèi)星地基增強(qiáng)系統(tǒng)、全球衛(wèi)星精確導(dǎo)航與定位、衛(wèi)星及慣導(dǎo)組合導(dǎo)航、室內(nèi)外無縫導(dǎo)航與定位、全球衛(wèi)星大氣遙感.承擔(dān)及參與國家自然科學(xué)基金、國家高技術(shù)發(fā)展研究計(jì)劃(863)項(xiàng)目等課題20余項(xiàng).兼任中國測繪學(xué)會(huì)大地測量與導(dǎo)航專業(yè)委員會(huì)委員.

E-mail: ltzhou@swjtu.edu.cn

(中文編輯:秦 瑜 英文編輯:蘭俊思)

Key Techniques of GNSS Ground-Based Augmentation System and Location Based Cloud Service

HUANGDingfa1,ZHOULetao1,LUJiankang2,MEIXi2,FENGWei1,ZHANGXi1,YANLi1

(1. State-Province Joint Engineering Laboratory of Spatial Information Technology for High-Speed Railway Safety, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031， China; 2. China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd., Chengdu 610031， China)

To accomplish a GNSS (global navigation satellite system) ground-based augmentation system, a high-precision location based service (LBS) platform using augmentation reference station network (ARSNet) was developed independently. The ARSNet was tested in comparison with the international representative LBS platform, showing that its initial time and precision of network real-time kinematic (RTK) positioning are at the same level as the international platform; i.e., centimeter-level RTK positioning can be achieved in the both LBS platforms. Experimental results of data processing by combination use of Beidou system (BDS) and global positioning system (GPS) indicate that the precision of the BDS/GPS combined solution is about 1 mm in theX-andZ-directions, and 2 mm in theY-direction for the 57 baselines tested. Compared to the BDS-only and GPS-only solutions, the BDS/GPS combined processing strategy can improve the precision in 55 baselines and 53 baselines respectively, namely 96.5% and 93.0% of the total baselines. In addition, key issues of multi-mode GNSS data fusion, processing, and location service in large-scale CORS network are studied. A location cloud service, with location-independent service and resource pool, is proposed to share capabilities of data processing and analyzing, and provide diversity services and wide area seamless positioning. The proposed techniques provide a new theoretical basis to obtain, share, process and analyze information for wide area distributed CORS network.

global navigation satellite system; satellite navigation; ground based augmentation; data fusion of multi-mode GNSS; location cloud; location based service

2015-10-15

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41374032); 中國鐵路總公司科技研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014G04-A-3); 教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(ITR13092)

黃丁發(fā),周樂韜,盧建康,等. GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航地基增強(qiáng)系統(tǒng)與位置云服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2016,51(2): 388-395.

0258-2724(2016)02-0388-08

10.3969/j.issn.0258-2724.2016.02.018

P228

A