巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案

('巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案巴基斯坦国家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1/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案目录1.系统功能和技术指标..............................................................................................................41.1系统功能................................................................................................................................41.2技术指标................................................................................................................................41.2.1支持频段........................................................................................................................41.2.2数据通信........................................................................................................................41.2.3数据与存储....................................................................................................................41.2.4服务与管理....................................................................................................................51.2.5系统兼容与扩展............................................................................................................51.2.6总体技术指标................................................................................................................52.系统总体技术方案..................................................................................................................72.1CORS网总体方案.................................................................................................................72.1.1CORS网的物理组成.........................................................................................................72.1.2CORS网的功能组成.........................................................................................................82.2参考站建设方案....................................................................................................................92.2.1建设目标......................................................................................................................102.2.2选址原则......................................................................................................................102.2.3主要设备......................................................................................................................112.3MCC建设方案.....................................................................................................................122.3.1主要功能......................................................................................................................132.3.2主要设备......................................................................................................................142.4数据传输网络方案..............................................................................................................142.4.1主要功能......................................................................................................................142.4.2指标要求......................................................................................................................152.5CORS终端方案...................................................................................................................162.5.1指标要求......................................................................................................................162.5.2主要设备......................................................................................................................172.6验收方案..............................................................................................................................192.6.1功能测试......................................................................................................................192.6.2精度测试......................................................................................................................192.6.3时空可用性测试..........................................................................................................192.6.4GPS接收机兼容性测试...................................................................................................212.6.5项目验收projectacceptance......................................................................................213.任务分工...............................................................................................................................224.组织管理方式.......................................................................................................................225.经费预算...............................................................................................................................232/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案3/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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：\uf06c支持单基站、多基站RTK差分服务，支持VRS差分服务；\uf06c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；\uf06c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；\uf06cCORS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\uf06cCORS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\uf06c实时差分改正数据通过NTRIP向用户播发；\uf06c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\uf06c实时差分改正数据包括RTCM2.3，RTCM3.0，CMR，CMR+；4/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案\uf06c支持参考站原始二进制数据存储；\uf06c支持RINEX2.1/3.0/3.01格式的数据存储；\uf06cCORS参考站接收机可单机存储1月观测数据；\uf06cCORS网可备份1年以上原始观测数据。1.2.4服务与管理\uf06c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；\uf06c通过互联网FTP服务器，向用户提供后处理数据下载服务；\uf06c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；\uf06c允许大于200个当前实时数据流和50个ftp用户同时访问；\uf06c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）；\uf06c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。\uf06c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；\uf06c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。5/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案1.2.5系统兼容与扩展\uf06c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；\uf06c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；\uf06c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<500ms6/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案可用性导航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7/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案从物理组成上看，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8/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案传回到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。9/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案数据处理、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。10/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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\uf06c在卡拉奇建立5个永久性固定CORS参考站；\uf06c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°；\uf06c采用扼流圈天线减少多径效应；11/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案\uf06c在15s间隔记录条件下，能保存1个月以上的观测数据；\uf06c5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；\uf06cMCC可通过FTP方式，下载参考站的实时观测数据；\uf06cMCC可以远程监视、控制参考站的操作；\uf06c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；12/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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℃℃5CORS接收机通道：220通道频段：GPS（L1，L2），GLONASS（G1，G2），BeiDou（B1，B2）测量精度(RMS):H:2.5mm+1ppm，V:5mm+1ppm通信协议：TCP/IP数据率：1Hz’通信端口：2RS-232，1RJ45Ethernet，1TNC，1513/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案POWER工作电压：9~18VDC功耗：3W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：1RS2321UPS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℃52.3MCC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。14/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案图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：15/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案图5-5MCC软件运行界面\uf06c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。\uf06c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。\uf06c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；\uf06c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16/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案供http、ftp等访问服务。\uf06c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2服务器2服务器机柜1磁盘阵列160M30（天）12（月）5（个站）=288G170个站，每年数据量约10T左右。2以太网交换机1光纤交换机1防火墙1台式PC2UPS电源12.4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。17/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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18/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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InternetIP地址MCC：固定IPCORS：固定IPMCC：固定IP2个传输带宽MCC：5MbpsCORS站：1MbpsMCC：10M2路网络延迟＜500ms＜500ms误码率≤10-8≤10-82.5CORS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，主要提供两19/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案种类型的终端产品：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\uf06c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+1ppmD；垂直：20mm+1ppmD后处理测量精度优于：b)水平：3mm+1ppmD；垂直：6mm+1ppmD4)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。\uf06c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；20/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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：IP652.5.2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)mmRTK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：4G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：IP67221/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案手持BeiDou/GNSS接收机支持GPS（L1）和BeiDou（B1）频点单点定位精度（RMS）：5mDGPS精度（RMS）：2m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，640480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：IP6632.6验收方案KarachiCORS网建成后，中国长城公司需要完成对CORS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22/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案输是连续和自动的；（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。23/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案（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：24/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案（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。25/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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。\uf06c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。\uf06c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。26/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案\uf06c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。\uf06c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。\uf06c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。27/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案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）1NET20-CORS接收机52扼流圈天线53气象传感器VASALAPTU-30014浪潮服务器NF5280M3328/29巴基斯坦国家CORS网建设设施设计方案5浪潮机柜(42U，includeKVM)16浪潮存储器AS600G327浪潮交换机FS580018华为交换机S5328C-EI19华为防火墙SVN2230110联想PC-M8400t111一体化北斗接收机112手持北斗接收机213CORS软件-PowerNetwork214NET20-CORS接收机（备用）215扼流圈天线（备用）216联想PC-M8400t（备用）117一体化北斗接收机（备用）118手持北斗接收机（备用）1总价29/29',)