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行业动态
  • GPS差分网建设概况
  GPS差分定位技术可分为单基准站差分(微型网),具有多个基准站的局域差分(局域网)和广域差分(广域网)。其中局域网针对某一特定的应用环境和地理区域,直接提供有效的GPS导航定位服务,得到了广泛的应用,如测绘、国土规划、地籍管理、工程建设、交通监控、公共安全、工程与地壳形变监测等等。下面就是不同应用领域的一个需求分析表:
领域 主要用途 精度需求 可用性需求 实时性需求
测绘工程  测图、施工控制 ±0.01m~±0.1m 12小时/365天 准实时或事后
地表及建筑物形变监测 安全监测  ±0.001m~±0.005m 24小时/365天 准实时或事后
工程施工 施工、放样、管理 ±0.01m~±0.1m  24小时/365天 准实时
地理信息更新 城市规划、管理  ±0.01m~±0.1m 12小时/365天 准实时
线路施工极其测绘 通信、电力、石油、化工、
沟渠、施工及竣工测绘 ±0.01m~±0.1m 20小时/365天 准实时
地面交通监控 车、船行程管理、自主导航  ±0.01m~±0.1m  24小时/365天 延时≤3s
空中交通监控 飞机进近与着陆 ±0.01m~±0.1m 24小时/365天 延时≤1s
公共安全 特种车辆监控、事态应急 ±0.01m~±0.1m  24小时/365天 延时≤3s
农业管理 精细农业、土地平整 ±0.01m~±0.1m 20小时/365天 延时≤5s
海、空、港管 理 船只、车辆、飞机、进港后调度 ±0.01m~±0.1m 24小时/365天 延时≤3s 
 
 
国内外GPS差分网建设状况
  利用GPS精密定位技术,在一个国家、一个地区或一个城市布设分布密度各不相同的、长年运行的GPS卫星永久性跟踪站,通过数据通信网络把这些站的精确坐标和GPS卫星跟踪数据发播给用户,用户只需用一台不同类型的GPS接收机,采用不尽相同的软件和作业延时,就可以进行毫米级、厘米级、分米级乃至米级、十米级、数十米级的实时、准实时、快速或事后定位。这些卫星跟踪站构成一个基准站网络,利用现代化自动控制技术对这些基准站实现无人值守的连续运行,通过有线无线数字通信网络,使系统的数据实现局部或全球性的共享。根据用途,开展公益性和有偿性的服务。当前,在国际上建立这种卫星定位导航服务网络取代传统的静态定位控制网是一个正在兴起的潮流。其原因除了这类系统具有全自动、全天候、实时的定位导航功能外还可以进行天气预报、灾害监测、电网及通信网络的时间同步等多种功能。目前,这一领域的国内外有影响的进展和工作有以下几个:
1)、美国的连续运行参考站网系统(CORS)
  由美国国家大地测量局(NGS)牵头,包括NGS的跟踪网、美国海岸警备队(USCG)差分网、美国联邦航空局(FAA)的WAAS网、美国工程兵团(USACE)的跟踪网等137个GPS基准站组成了所谓连续运行参考站网系统(Continuous Operation Reference Station's----CORS).该系统计划发展到250个基准站左右,平均站距为100-200km(个别400km),覆盖全美(包括阿拉斯加),构成美国新一带动态国家参考系统。系统的所有基准站都配置双频全波型GPS接收机和抑径圈天线。每一天卸载当天的数据,数据记录格式为30s RINEX格式。通过因特网向全美和全球用户提供基准站坐标和GPS卫星跟踪观测站数据。此外,还提供其它如大地水准面、坐标系转换等服务。用户用一台GPS接收机在美国任一位置观测,然后通过因特网卸载CORS若干基准站数据,即可进行事后精密定位。目前,NGS地学实验室正在研究长距离动态定位软件,其目标是100-200km距离上的GPS相对定位,几分钟或更短的时间即可达到1cm级的相对定位精度水平。CORS是一个多功能网,除满足用户精密定位要求外,还可满足气象、地球动力学、地震监测、实时广域差分等多项服务。其服务方式原则上是公益性的。
2).美国CUE,ACCQPOINT公司的广域定位导航服务网络
  CUE和ACCQPOINT公司是美国、加拿大地区的两个卫星无线网络通信公司,也是在北美开展商业广域差分导航服务的公司,他们利用调频副载波(FM)广播广域差分修正信号。公司在美国和加拿大有20余个GPS永久跟踪站,通过FM提供亚米级到十米级的广域差分有偿服务,这个公司开发了利用FM副载波发送GPS载波相位观测修正数据进行实时动态精密定位副(RTK FMTM)技术,有效作用距离可达70km,在20-40km的多条实验基线上,2-4min的初始化时间,十个历元左右,动态定位精度可达±1cm左右。这是个应用前景非常广阔的技术。利用这一技术,可以实现GPS广域差分和广域RTK技术的集成,使过去分设的定位与导航系统完全有机地统一成一个系统。
  此外,美国Satlog等组织也有实时广域差分服务。该机构有14个在美国沿边境分布的永久跟踪站,构成服务网络系统。
3).加拿大的主动控制网系统(CACS)
  加拿大大地测量局将该国目前以建成的十几个永久GPS卫星跟踪站构成一个主动控制网(CACS),作为简单大地测量的动态参考框架。其目的同样是通过因特网提供网络地心坐标和相应GPS卫星跟踪观测数据,供测量、地球物理和其他用户采用GPS单机即可进行事后精密定位。该系统提供精密星历、卫星钟差、电离层模型等广域差分修正,其实际定位精度从1m到10m是可变的,取决于用户采用的GPS接收机的抗干扰和抗多路径效应的性能。加拿大一些公司目前目前采用FM广播和中波信标广播网开展实时定位服务。
4).德国的卫星定位于导航服务计划(SAPOS)
  "SAPOS"计划直译就是"德国卫星定位于导航服务计划",目前的是把当前德国各部门的差分GPS计划协调统一起来,建立一个长期运行的、覆盖全国的多功能差分GPS定位导航服务体系,作为国家的空间数据基础设施。
  "SAPOS"把德国的差分GPS服务按精度、时间响应和目的分成四各级别。它们是实时定位服务(EPS),高精度实时定位服务(HPS),精密大地定位服务(GPPS),高精度大地定位服务(GHPS)。以上四种服务的精度、时间特性、通信方式、数据格式及用途等可用下表描述。
 
服务方式 时间特性 数据通信方式 定位精度 用户数量 数据格式 应用领域
EPS 实时 长波 1m~3m ∞ RTCM 2.0 车船导航、管理、海测、环保、农林
HEPS 实时 超短波2m波 1cm~5cm  ∞ RTCM 2.1  精密工程、趁势管线、航空
GPPS 准实时 电话系统 1cm  n≤∞ RINEX 精密工程、城市监控、测量、航测
GHPS 事后 INTERNET <1cm ∞ RINEX 地球动力学、精密工程、动态坐标框架
 
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