巴基斯坦国家CORS网建设设施方案.docx

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巴基斯坦国家CORS网建设设施方案

（阶段一）

北斗导航科技有限公司

二〇一三年十一月

1.系统功能和技术指标

1.1系统功能

CORS网系统功能描述如下：

●支持单基站、多基站RTK差分服务，支持VRS差分服务；

●生成伪距差分改正信息，用于亚米级和米级定位和导航应用；

●生成相位差分改正信息用于厘米级，分米级定位和导航应用；

●CORS网可生成可选时间段的RINEX文件用于后处理应用，如土地调查和测绘，城市规划，位移监测，地理信息系统等。

1.2技术指标

1.2.1支持频段

●CORS网支持GPS（L1，L2），GLONASS（G1，G2）和BeiDou（B1，B2）的数据处理，未来支持Galileo；

1.2.2数据通信

●实时差分改正数据通过NTRIP向用户播发；

●后处理数据通过Internet网络，以FTP协议向客户发放数据。

1.2.3数据与存储

●实时差分改正数据包括RTCM2.3，RTCM3.0，CMR，CMR+；

●支持参考站原始二进制数据存储；

●支持RINEX2.1/3.0/3.01格式的数据存储；

●CORS参考站接收机可单机存储1月观测数据；

●CORS网可备份1年以上原始观测数据。

1.2.4服务与管理

●可以向所有授权终端用户以NTRIP方式播发实时差分改正数据；

●通过互联网FTP服务器，向用户提供后处理数据下载服务；

●支持FTP下载数据按日期检索，支持下载数据合并和格式转换；

●允许大于200个当前实时数据流和50个ftp用户同时访问；

●可提供参考站的单点定位分析，多路径分析并显示卫星跟踪状态（同时支持GPS、GLONASS和BEIDOU）；

●能实时生成系统记录和故障报告，包括参考站状态，用户和设备状态，数据处理和分析信息，生成电离层和对流层报告，警告危险和未授权使用以及错误报告等。

●可管理用户的访问，并根据服务类型，使用时间，使用终端的数量等，以账单报告的形式向用户收费；

●支持移动用户管理功能，移动站通过用户名，密码注册获得访问权限。

1.2.5系统兼容与扩展

●可以与任意第三方RTKGNSS接收机兼容，并且用户可以使用CORS网服务获得测量级精度；

●易于扩展，在不改变现有硬件和软件的前提下，可通过增加CORS参考站扩大覆盖范围；

●支持参考站数据共享，与其他CORS网络共享参考站观测数据。

1.2.6总体技术指标

巴基斯坦国家CORS网一期工程建成后，总体技术指标如下：

表4-1CORS网总体技术指标

类别

技术指标

范围

导航

覆盖范围内并可扩展至100KM远

定位

覆盖范围内并可扩展至30KM远

服务

导航

导航，GIS信息采集和更新

定位

测绘和测绘，地籍清查，城市规划，建筑，变形监测

系统精度1σ

实时

水平≤2cm

垂直≤5cm

后处理

水平≤3mm

垂直≤10mm

导航

水平≤2m

垂直≤3m

延迟

实时

<500ms

可用性

导航

95.0%（365天）（包括内部不可用，供电，电离层电离层闪烁）99.0%（一天内）

定位

95.0%（in365days），99.0%（inoneday）

完整性

报警时间

＜6seconds

兼容性

导航

&定位

可生成国际RINEX数据并兼容标准RTCM格式差分数据，可与所有后处理软件和第三方接收机兼容（GPSandGLONASSonly）

注:

以上精度指标均基于WGS-84坐标系

2.系统总体技术方案

2.1CORS网总体方案

2.1.1CORS网的物理组成

图5-1CORS网物理组成

从物理组成上看，CORS网包含参考站、主控中心（MasterControlcenter，以下简称MCC）、终端用户，以及提供数据传输的内部数据链与外部数据链。

参考站接收GNSS卫星信号，通过处理获取原始观测数据，并通过光纤网络传送到主控中心，多个参考站呈网状分布在服务区域内。

MCC主要功能是搜集所有参考站上传的原始观测数据，通过数据处理方法生成差分数据，并通过Internet网络实时将差分数据发给终端用户，为终端用户提供实时差分定位服务；同时，MCC将原始观测数据上传到专门的FTP服务器，用户可通过Internet网络登录到FTP服务器选择下载数据，用于后处理运算。

终端用户作为CORS网的服务对象，可以根据自身的需求，获取不同精度的实时差分数据用于定位和导航服务；或者登录FTP服务器下载关注的时间段和站点的原始观测数据，用于事后处理。

内部数据链的功能是连接各个参考站和MCC，将参考站的数据传回到MCC。

内部数据链通常是VPN专网，保证数据传输的实时性、安全性和整个系统的可靠性。

外部数据链的功能是为用户提供数据获取通道，通常是直接连入Internet，终端用户通过登录网络或者NTRIP方式与MCC建立数据传输通道，获取所需的实时差分数据或下载后处理数据。

2.1.2CORS网的功能组成

CORS网从功能组成上来看，可分为数据观测、数据处理、数据存储、用户管理、传输网络和终端用户六大模块。

图5-2CORS网功能组成示意图

数据观测模块功能是接收GNSS信号，经过处理后得到原始观测数据。

该功能模块实现单元为CORS网的各个参考站。

数据处理、数据存储和用户管理是MCC的核心。

数据处理模块将CORS网各个参考站的原始测量数据融合处理后，生成多种实时差分改正数据，通过Internet向实时用户播发；数据存储模块是CORS系统的数据备份中心，它可以为用户提供后处理数据的下载服务，满足后处理用户的需求；用户管理模块是MCC的对外管理窗口，主要管理用户的访问权限，并记录服务类型，使用时间，使用终端的数量等。

传输网络包含两部分，参考站的原始观测数据通过内部VPN网传送给MCC，终端用户通过Internet和GPRS/3G网络获取MCC的实时数据服务或后处理数据下载。

终端用户即CORS网的应用客户，分为实时用户和后处理用户两种。

实时客户通过Ntrip方式从MCC获取不同精度的实时差分数据用于定位和导航服务；后处理用户登录FTP服务器下载特定时间段和站点的原始观测数据，用于事后处理。

2.2参考站建设方案

图5-3参考站设备组成

参考站的主要设备包括CORS接收机和扼流圈天线，另外还需要有满足设计要求的天线基座、设备间、防雷措施，以及供电设备和用于传输数据的网络设备。

2.2.1建设目标

●在卡拉奇建立5个永久性固定CORS参考站；

●参考站支持GPS（L1，L2），GLONASS（G1，G2）和BeiDou（B1，B2）系统，未来可支持Galileo系统，卫星观测角＞5°；

●采用扼流圈天线减少多径效应；

●在15s间隔记录条件下，能保存1个月以上的观测数据；

●5个参考站中的一个站，将作为北斗信号监测站，该站需建立在基岩上，并且能够采集气压和温湿度数据；

●MCC可通过FTP方式，下载参考站的实时观测数据；

●MCC可以远程监视、控制参考站的操作；

●配备UPS电源，在外部供电中断的情况下，仍能工作3天以上。

2.2.2选址原则

因参考站点位受视场、电磁干扰、通电、通讯、环境等因素影响，故参考站点位的选择因遵循一定的原则。

1）距离易产生多路径效应的地物如高大建筑、树木、水体、海滩和易积水地带等的距离不小于200m；

2）应有10度以上的地平高度角卫星通视条件；

3）距离电磁干扰区（如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带、飞机场等）和雷击区的距离不小于200m，距离越远越好；

4）避开易产生振动的地带，比如公路边、铁道旁等地方；

5）避开地质构造不稳定区域，比如断层破碎带、易发生滑坡与沉陷等局部变性地区；

6）便于接入公共或者专用通信网络；

7）具有稳定、安全可靠的电源；

8）交通便利；

9）便于长期保存和管理。

2.2.3主要设备

表5-1参考站主要设备

设备名称

主要指标

数量

扼流圈天线

频段：

GPS（L1，L2），GLONASS（G1，G2），BeiDou（B1，B2，B3）

LNA增益：

＞40dB

工作电压：

5~12VDC

工作电流：

120mA

最小高度角：

0°

典型高度角：

5°

相位中心误差：

小于2mm

相位中心重复性：

小于1mm

工作温度：

-40℃~85℃

存储温度：

-55℃~85℃

CORS接收机

通道：

220通道

频段：

GPS（L1，L2），GLONASS（G1，G2），BeiDou（B1，B2）

测量精度（RMS）:

2.5mm+1ppm，V:

5mm+1ppm

通信协议：

TCP/IP

数据率：

1Hz’

通信端口：

2RS-232，1RJ45Ethernet，1TNC，1POWER

工作电压：

9~18VDC

功耗：

气象传感器

气压范围：

500~1100hPa

湿度范围：

0~100%RH

温度范围：

-40℃~+60℃

温湿度精度：

±0.05%@+20℃

气压精度：

±0.30hPa@+20℃

工作电压：

10~35VDC

数据接口：

1RS232

UPS

输入电压：

110~240VAC50~60Hz

输出电压：

220VAC50~60Hz

信号波形：

正弦波

切换时间：

功率：

700W/1000VA

数据接口：

RS232，RJ45

持续供电：

参考站工作3天

工作温度：

0~+40℃

2.3MCC建设方案

MCC是CORS网最重要的组成之一，它包含CORS中心软件、高性能服务器、内部和外部数据链。

主要功能是处理来自各个参考站的实时观测数据，为用户提供VRS或单站RTK服务，同时也可以为用户提供后处理数据下载服务。

MCC也担任了远程管理、监控各参考站的操作，管理终端用户等角色。

图5-4MCC组成示意图

2.3.1主要功能

MCC是汇集、存储、处理和分析各参考站数据资源，远程监控各参考站运行状态，并形成产品和开展服务的系统。

MCC是CORS网的核心单元，主要具有数据处理、系统控制、信息服务、网络管理和用户管理等功能：

图5-5MCC软件运行界面

●数据处理：

数据质量分析和评价；数据综合、数据分流和数据存储；利用VRS技术形成差分修正数据。

●系统监控：

监测设备运行状态；远程管理；故障分析与故障警视。

●信息服务：

通过Internet向用户提供事后精密处理的数据服务，通过NTRIP向用户提供实时差分改正数据服务，从而满足用户在导航、定位等应用的需求；

●网络管理：

监控并管理系统网络；通过硬软件隔离技术实现网络安全防护，保障信息安全；管理网站，通过Internet向用户提供http、ftp等访问服务。

●用户管理：

用户登记、注册、撤消、查询、权限等管理；提供访问授权和用户使用记录。

2.3.2主要设备

表5-2MCC主要设备

设备名称

主要指标

数量

MCC软件

服务器

服务器机柜

磁盘阵列

160M*30（天）*12（月）*5（个站）=288G

170个站，每年数据量约10T左右。

以太网交换机

光纤交换机

防火墙

台式PC

UPS电源

2.4数据传输网络方案

2.4.1主要功能

数据传输网络可分为两部分，数据传输内网与用户服务外网。

其中数据传输内网承担将CORS站的观测数据传送给MCC，并在MCC端控制和监测CORS站运行状态。

数据传输内网通常选择VPN专网，既可保证数据传输带宽，又能保证数据的安全性；用户服务外网主要是CORS网与用户之间的数据传输通道，为终端用户提供后处理数据的FTP下载服务，为终端用户提供实时的差分改正数据播发服务。

用户服务外网是Internet与GPRS/3G网络的组合，MCC直接接入Internet，移动终端用户通过GPRS/3G接入Internet获取实时差分改正数据，数据后处理用户通常直接接入Internet访问MCC的FTP服务器，下载所需后处理数据。

图5-6CORS网数据传输网络

2.4.2指标要求

为了满足CORS网的高效、稳定运行，对数据传输内网与用户服务外网的主要技术指标要求如下：

表5-3CORS网数据传输网络要求

数据传输内网

用户服务外网

网络类型

VPN专网

Internet

IP地址

MCC：

固定IP

CORS：

固定IP

MCC：

固定IP2个

传输带宽

MCC：

5Mbps

CORS站：

1Mbps

MCC：

10M2路

网络延迟

＜500ms

误码率

≤10-8

2.5CORS终端方案

随着巴基斯坦国家CORS网一期建设和二期规划的完成，高精度测量型应用在巴基斯坦将会得到迅速的发展。

高精度测量型接收机将在地形测绘、电离层监测、地震监测，大气水分监测、板块沉降、机械控制、形变监测和精准农业等领域更为广泛的应用。

联合研究和开发多系统、多频段的高精度GNSS接收机，提供诸如地形测绘、大气监测等一系列解决方案，将有助于巴基斯坦开展GNSS接收机的开发和研究，能够缩短产品开发周期，降低产品研发成本，加快巴基斯坦高精度产业的发展。

为实现联合开发GNSS接收机的目标，本项目中，主要提供两种类型的终端产品：

一体化BeiDou/GNSSRTK接收机、手持BeiDou/GNSS接收机。

前者主要适用于高精度RTK测量和静态测量等应用；后者将适用于地理信息采集和filedcontroller。

2.5.1指标要求

●一体化BeiDou/GNSS接收机

1）支持GPS（L1，L2）、GLONASS（G1，G2）和BeiDou（B1，B2,B3）；

2）内置GNSS板卡、GPS天线、UHF接收模块、GPRS/CDMA模块、蓝牙、电池；

3）支持RTK和后处理测量，RTK测量精度优于：

a）水平：

10mm+1ppm*D；垂直：

20mm+1ppm*D

后处理测量精度优于：

b）水平：

3mm+1ppm*D；垂直：

6mm+1ppm*D

4）RTK基线长度大于20km；

5）可保存原始测量数据，数据记录间隔可设置。

在30s记录间隔条件下，可保存5天以上的观测数据；

6）内置电池支持工作10小时以上；

7）防护等级：

IP65。

●手持BeiDou/GNSS接收机

1）支持GPS（L1）和BeiDou（B1）频点；

2）内置GNSS板卡、GPS天线、GPRS/CDMA模块，支持蓝牙、WIFI，嵌入式处理单元，触摸屏幕，内置电池；

3）支持DGPS（通过GPRS获取差分数据），定位精度优于2m（RMS）；

4）支持外置SD卡，容量不小于8G；

5）支持第三方软件运行；

6）可作为RTK测量设备的手簿；

7）内置电池支持工作8小时以上；

8）防护等级：

IP65

2.5.2主要设备

表5-4CORS终端主要设备

设备名称

主要指标

数量

一体化BeiDou/GNSS接收机

支持GPS（L1，L2）、GLONASS（G1，G2）和BeiDou（B1，B2,B3）；

静态定位精度（RMS）：

水平：

±（2.5+1×10-6D）mm

垂直：

±（5+1×10-6D）mm

RTK定位精度（RMS）:

水平：

±（8+1×10-6D）mm

垂直：

±（15+1×10-6D）mm

初始化时间：

<10s

内存：

数据率：

1Hz，

无线方式：

蓝牙、UHF电台、GSM/GPRS

端口：

2RS-232，1USB，1电源

面板：

3个按键，4个LED灯

电池：

锂电池，3.7V10000mAh

工作时间：

10hours

输入电压：

9~18VDC

尺寸：

15.5cm×15.5cm×9.8cm

重量：

2kg

防护等级：

IP67

手持BeiDou/GNSS接收机

支持GPS（L1）和BeiDou（B1）频点

单点定位精度（RMS）：

DGPS精度（RMS）：

数据率：

1Hz

操作系统：

WM6.5

主频：

600MHz

内存：

256MRAM，512Flash

无线方式：

蓝牙，WiFi，GSM/GPRSmodem;

触屏：

3.5inch，640*480

摄像：

5MPixels

端口：

1RS-232，1USB，1SD卡槽，1SIM卡槽，1电源

电池：

锂电池：

3000mAh

工作时间：

12hours.

输入电压：

3.3-5VDC

尺寸：

179.5mmx91.2cmx31.5cm

防护等级：

IP66

2.6验收方案

KarachiCORS网建成后，中国长城公司需要完成对C

ORS系统的验收工作，以测试该系统是否能够正常运行，是否满足巴方需求，是否达到预期效果。

系统验收包括功能测试、精度测试、时空可用性测试、第三方接收机兼容性测试。

2.6.1功能测试

功能测试的目的是检测整个系统连续运行和自动提供服务的能力。

主要包括两个方面：

（1）检测GNSS参考站子系统和MCC子系统，以确认它们能够在无人为干预的情况下连续运行并提供服务；

（2）检测GNSS参考站和MCC软件，以确认它们之间的数据传输是连续和自动的；

（3）检测MCC软件，以确认它能够自动向用户提供数据服务。

2.6.2精度测试

KarachiCORS网的精度要求如下表所示：

系统精度

实时

水平≤4cm

垂直≤10cm

后处理

水平≤3mm

垂直≤10mm

导航

水平≤2m

垂直≤3m

在精度测试中，SUPARCO可能会要求不同的接收机供应商或生产商参与其中。

2.6.3时空可用性测试

（1）时间可用性测试方法

中国长城工业集团有限公司和SUPARCO在CORS网覆盖范围内的不同地区选择几个已知点；连接含北斗的接收机和CORS网，以进行RTK；选择RTK模式以1Hz的频率进行连续测试；经过连续测量24小时后，中国长城工业集团有限公司将对所获取的RTK数据进行输出和处理；将经过测量所获取的经纬度信息与已知的经纬度信息进行对比，找出超过误差极限范围（当误差超过规定最大误差的三倍时，认为这样的店超过了误差极限范围）的点以及这样的点的数量。

当超过误差极限范围的点的数量与所选已知点的数量的比例低于5%，认为时间可用性达到了用户需求。

（2）空间可用性测试方法

完成精度测试，并且精度测试结果满足用户需求后，才可以进行空间可用性测试。

空间可用性测试的目的是为了测试和确认CORS网覆盖下有效RTK的范围。

进行这项测试时，RTK测量模式需要通过NTRIP客户端连接方式连接到KarachiCORS网上，以获得网络校正信息。

将支持北斗的GNSS接收机放在车外，能够实现RTK测量模式下接收机与CORS网的连通。

以固定的速度行驶汽车（比如保持70Km/h的速度），这样可以通过MCC软件检测接收机的行驶路径。

中国长城工业集团有限公司和SUPARCO将分别完成对CORS网的内部区域和外部区域的测试。

通过这样的方式，CORS网进行网络RTK操作的有效范围就可以获取。

2.6.4GPS接收机兼容性测试

考虑到CORS网的商业用途，SUPARCO可能会要求不同品牌的接收机供应商或制造商加入到网络RTK野外测试过程中来。

SUPARCO和中国长城工业有限公司会测试不同接收机的初始化时间。

初始化时间是浮点解到固定解的时间间隔（initializationtimeisthetimeintervalofroversfromfloatsolutiontofixedsolution.）

2.6.5项目验收projectacceptance

项目验收后，KarachiCORS应该能够提供以下服务：

（1）覆盖整个Karachi地区的统一的WGS-84坐标系；

（2）KarachiCORS网络系统能够提供RINEXV2.1/3.0/3.01格式的原始观测数据，以满足用户高精度要求下的后处理操作；

（3）KarachiCORS网络系统能够提供RTCMV2.3/3.0格式的校正数据，以实现用户导航和定位的需求，同时能够支持更新版本的RTCM数据格式；

（4）KarachiCORS网络系统能够向具有不同精度要求的工业提供服务。

KarachiCORS网能够同时提供米级、亚米级、厘米级、毫米级精度的服务。

3.任务分工

巴基斯坦国家CORS网建设项目由以下三方共同负责承建：

中国长城工业总公司（CGWIC）

负责项目管理、组织协调、质量控制与风险控制。

北斗导航科技有限公司（BDNST）

负责项目的具体实施，包括设备和软件的提供、系统安装调试和验收测试。

巴基斯坦空间和外大气层研究委员会（SUPARCO）

负责提供必要的施工条件和保护措施。

4.组织管理方式

针对本项目，公司采取了多种保证措施，以确保项目保质、按时完成。

●项目领导小组

成立专门的项目领导小组，负责项目的组织、协调与沟通。

由公司领导负责调配资源组建项目开发团队，由项目经理负责项目任务分解与分配，制定高效可行的项目计划，并领导团队进行项目实施。

●质量管理机制

由专门的质量管理人员对项目进展做跟踪检查，及时发现项目进行中的困难和问题，并督促项目经理尽快解决。

质量管理人员随时检查项目活动是否正规、合理，对不符合项目开发流程的活动进行警告和纠正，确保项目完成的时间和质量。

●优选项目团队

项目开发团队是由项目领导小组指定的，由经验丰富和技术能力较强的开发人员组成。

有着多年从事CORS网软硬件开发的经验，重点关注了系统的性能设计和可靠性设计。

●合格供方管理

项目中必须外部采购的器件和通用设备，采购部首先筛选供应商，并对其资质进行审核，形成合格供应商名录，再选择排名靠前的供应商采购设备，并对采购到货的器件和设备做验收测试，质量检测合格的方可被项目选用。

●项目汇报制度

项目组成员每日向项目领导小组汇报工作进展，项目组每周向各项目承担方汇报项目进展，确保项目承担方和项目领导小组清楚了解当前项目进展和问题，及时解决项目实施中遇到的困难和问题。

5.经费预算

表11-1项目总体经费预算

金额单位：

万元

项目

经费

1、设备费

（1）购置设备费用

（2）设备升级改造费用

（3）CORS网软件开发费用

2、测试费

3、货运费

4、差旅费

5、其它支出

6、专家咨询费

合计

表11-2设备费用明细表

金额单位：

万元

设备/软件清单

数量

单价

（元）

总价

（元）

NET20-CORS接收机

扼流圈天线

气象传感器VASALAPTU-300

浪潮服务器NF5280M3

浪潮机柜（42U，includeKVM）

浪潮存储器AS600G3

浪潮交换机FS5800

华为交换机S5328C-EI

华为防火墙SVN2230

联想PC-M8400t

一体化北斗接收机

手持北斗接收机

CORS软件-Power

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