CORS系统简介
王伟
[摘 要]本文以CORS系统为理论基础，以单基站CORS系统作为设计方案，既能够满足当前的具体实际应用，又可以为未来进行多基站拓展做好前期准备，仅供参考。
[关键词]CORS GPS
中图分类号：TN929.5 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0142-02
一、引言
与传统的GPS作业相比CORS系统具有作用范围大、精度高、野外单机作业等众多优点，目前国内一大批城市、省区和行业正经历着一个连续运行参考站网络系统的建设高潮。
然而，目前国内市场上连续运行参考站的建站方案投资动辄千百万，对于小规模应用，进行连续运行参考站建设显然产出过于失衡。针对本文项目测绘地区为面积较小的县区级地区的实际情况，我们选择单基站CORS系统作为设计方案，既能够满足当前的具体实际应用，又可以为未来进行多基站拓展做好前期准备。
二、CORS系统设计目标
1.功能目标
本文所构建的CORS系统主要应用于地籍测量工作中，主要是为了提高作业区域内的精度一致性，降低系统误差，提高作业数据质量，但同时也应考虑到后期应用功能的可扩展性，即该系统应具有跨行业性，可面向不同类型的用户，不再仅仅局限于测绘及设站的单位和部门，例如为普通用户提供导航等相应服务。因此本文所构建的CORS站应具备以下具体的功能，包括实现RTK实时定位功能、静态事后差分定位功能、变形观测功能，同时该系统还应具备良好的兼容性，以应对不同用户的不同需求，表1内列举了该CORS系统需具备的具体功能及其应达到的各项性能指标。
2.设计原则
本文所构建的CORS系统是根据独立运行参考站的特点而专门设计的，方案设计应遵循如下原则：
第一，先进性原则——在保证系统可靠性和稳定性的前提下，采用当前世界上先进的GPS技术、通讯技术、软件设计和开发技术，以保证系统的性能在较长的时间内不落后，并随着技术的不断发展得到相应的更新。
第二，可靠性原则——系统设计就是为了更有效地提高RTK在区域内作业的效率，更合理地应用和利用RTK。系统设计应以可靠性为前提，否则，不但不能起到应该起到的作用，还有可能带来负面的影响。
第三，可拓展性原则——系统在设计上应考虑到产品的可扩展性，独立的连续运行参考站只需要通过软件升级就能接入多基站的连续运行参考站系统。系统可以进行整体升级，因此系统在升级时对终端用户来说是透明的。
第四，高性价比原则——为了降低客户的运行成本，在同样的价格下，应尽量让客户享受最好的服务和高性能的系统。
第五，易用性原则——在设计系统时，尽量使用户操作界面友好、简单、易用，充分体现人性化。
三、CORS系统设计方案
由于本项目为县区级项目，测区面积小，受地方财政及其他因素的制约，因此选择采用构建单基站CORS系统的设计方案。单基站CORS系统，就是只有一个连续运行参考站，类似于一加一或一加N的RTK，只不过基准站由一个连续运行的基准站代替。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态，存储和发送相关数据，同时有一个服务器提供网络差分服务和用户管理。单基站CORS系统相对于多基站CORS系统具有以下优点：投入较少、扩展性强、数据可靠、稳定、安全、作业范围广、施工周期短单。
单基站CORS系统方案建设目标为建立一个测量区域内的GPS基准站，现为该系统提供一套完整的GPS工程技术标准，其具体项目包括：建设一个永久连续观测的GPS定位基准站观测墩、建立若干个可提供基准站网络服务的网络系统、建立基准站与系统管理中心的内部局域网的数据传输系统、为用户提供静态、RTK测量的数据信息。
该CORS系统运作的流程如下：
（1）基准站连续不间断的观测GPS的卫星信号获取该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，按照用户要求把静态数据打包存储并把基准站的卫星信息送往服务器上GPS软件的指定位置。
（2）用户单元接收定位卫星传来的信号，并解算出地理位置坐标。
（3）用户单元的数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取基准站提供的差分信息后输入用户单元GPS的OEM板进行差分解算。
（4）用户单元在野外完成静态测量后，可以从基准站软件下载同步时间的静态数据进行基线联合解算
基准站建设
四、基准站功能分析
综合系统的功能设计与要求，并结合有关项目的基准站资料，对本CORS系统的基准站提出以下功能要求：
（1）建立一个永久性的基准站，设计为无人职守型，设备尽可能少，连接可靠。
（2）基准站都为屋顶型基准站，采用SOUTH-BASE主机的方式。
（3）基准站为分体式，主机天线置于屋顶，主机置于室内，采集数据直接显示在服务器上。
（4）在断电情况下，基准站能够靠自身的UPS支持两个小时以上。
五、功能模块选用
根据基准站功能分析，需要建设的永久连续观测基准站的设计原理如图3.3所示，该基准站硬件设施主要由室内设备和室外设备两部分组成，其中室外设备主要包括观测墩及避雷装置，室内部分主要包括计算机设备、网络设备、电源设备等。
图中各功能模块的具体设备选择和性能描述如下：
（1）天线——南方GPS扼流圈接收天线
目前，国际上通用的民用GPS接收机均接收来自美国军方全球卫星定位系统的民用频段。基准站采用南方GPS扼流圈测量型的双频天线，南方GPS双频高精度抗多径干拢扼流圈天线，主要用于大地测量，地震预报和大气水汽含量研究等项目。它采用铝质等圆4圈凹槽扼流圈和一个对称多点极化的天线加上一个36dB低噪声带通滤波放大器，可以在直流电压3～12V中工作。该天线通过先进的电路减少低仰角信号的干扰，具有抗电磁干扰和抗多路径效应的能力，密闭的天线罩可以适应不同天气和恶劣工作环境。
（2）基准站主机——SOUTH-BASE参考站主机
南方测绘的SOUTH-BASE参考站主机是一款基于工控机硬件平台带有多种通讯接口的高性能参考站，可持续长时间稳定工作；内部安装Windows XP操作系统，使用简单，操作方便，便于客户二次开发；内置1G/2GCF卡用于存储操作系统、应用软件和GPS接收数据等；操作者可通过串口、USB设备或网络工具及鼠标、键盘对基准站进行管理和设置。
（3）基准站控制软件——BASETRANS软件
基准站控制软件运行在SOUTH-BASE主机的工作环境下，负责配置、监控、管理单参考站的运行状况，对存在于同一网络中的所有参考站进行统一地管理和配置，构建所有的主网和子网，分配和控制入网用户的权限，功能强大，操作简便。在整个基准站系统中，BASETRANS软件是一个相当重要的组成部分。主要起到以下几个作用：
第一，通过数据线把主机与网络相连，接收控制电路发送过来的GPS数据，并将数据进行分类、分组。
第二，把基站接收到的GPS数据通过Internet传送给用户部分的GPS接收机。
第三，把用户部分的GPS传送回来的定位数据（速度，方向），进行分组归类，经过处理后发给后台的监控系统和数据库，以便后期的管理和控制。
（4）UPS/电源
为了保证基准站能正常供电，维持基准站的持续运行，在保持常规供电的情况下，我们还需使用UPS设备。UPS设备主要作用如下：当市电正常输入时，UPS将市电稳压后供给负载使用，同时对机内电池进行充电，把能量储存在电池中，当市电中断（事故停电）或输入故障时，UPS可以立即将机内电池的能量转换为220V交流电继续供负载使用，使负载维持正常工作并保护负载，保证硬件不受损坏。
六、基建结构建设
基准站的基建结构部份是根据在以往工程中的永久性基站建設的经验进行设计的，基准站由仪器室和观测墩两部分组成：
（1）观测墩建设
观测墩主要用于支撑GPS观测天线。观测墩按照建设地点的不同主要分为两种，建立于基岩上的称为基岩站，建立于屋顶上的称为屋顶站。本项目中的观测墩采用屋顶站的形式，观测墩柱体内预埋PVC管道，用于敷设天线电缆。仪器墩外部需要进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置，并用透波材料的天线罩覆盖，以避免自然环境如强风、雨雪、日照、盐蚀等对天线的损坏。建成后的观测墩结构如图3.4所示。
（2）室外观测墩防雷建设
观测墩除受到风雨、日照等环境侵蚀外，雷电因素是观测墩收到破坏的最主要因素之一，因此观测墩建设施工过程中需要安装防雷设施，具体措施及需要达到的技术要求如下：
首先，室外天线防雷的接地地网原则上使用观测墩所在的大楼的防雷地网，因此需要对地网改造，以保证大楼的防雷地网对地地阻必须小于5Ω。
其次，避雷针要采用提前放电式避雷针，避雷针的引线要采用双接点与防雷带或建筑物的主筋焊接，焊接点要做好防锈措施。
再次，避雷针的引线若是在建筑物的外墙新布设的，要在靠近地面处做好安全保护。
最后，避雷针的高度和安放位置应符合相关防雷规范的规定。
（3）仪器室建设
仪器室主要用于安置基准站设备。根据要求仪器室应距离观测墩距离不超过天线电缆的许可长度，并可提供可靠的电力供应和网络接入，除此之外需根据条件安装防盗设施并注意通风散热。
基准站设备以模块化方式集成在仪器室的机柜内，由GPS接收机、工业计算机、网络设备、UPS电源系统、防护系统、机柜等组成。机柜内设备安置如图3.5所示。
（4）架设服务器与网络配置
因考虑营子区以后工作需要，前期工作需购置标准多核服务器，并向当地电信部门申请固定IP进行网络建设。前期工作结束后进行硬件连接、服务器设置、等工作，最终保证CORS主机能有服务器进行正常通信。
结语
综上所述，本文针对项目实际情况，提出了CORS站设计性能要求，经过仔细分析研究选择了单基站CORS系统方案；并且进行了单基站CORS系统功能模块选取及基建结构的施工建设，最终实现了满足项目需求的CORS系统建设，为项目实施提供了硬件设备支持。
参考文献
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[2] 李强.网络CORS建设及在城市道路测量中的应用[D].中南大学，2011.
[3] 龙洋，许江涛，朱睿.CORS系统的技术特点及应用现状[J].山西建筑，2012，05：231-232.
