CORS RTK技术通信网络实际应用优劣分析
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摘要：本文主要对目前主流的cors rtk技术在应用方面的一些特点、优劣势以及其面临的应用挑战作了分析和说明。
关键词：CORS；RTK；对比；应用
Abstract: This paper analyzes the current CORS mainstream RTK in the application of some of the features, advantages and disadvantages and the challenges of applying and description.
Key words: CORS; RTK; comparison; application
中图分类号:
RTK技术极大地拓展了GPS的使用空间,使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来,而开始广泛运用于工程测量。另一方面RTK技术也有一定局限性,如用户需要架设本地的参考站；误差随距离增长；误差增长使流动站和参考站距离受到限制(
一、CORS方式RTK技术及作业特点
网络RTK 技术就是利用CORS各个参考站原始观测信息，以CORS网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，解算出高精度的差分改正信息，然后通过无线网络将差分改正信息发送给用户[1]。网络RTK 技术集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GNSS定位技术于一体，是CORS网络服务系统和核心支持技术的解决方案。
依靠网络将基准站数据联到计算机中心，联合若干基准站数据解算，消除电离层、对流层等影响，以提高RTK定位的精度和可靠性。主要特点包括：
1、CORS网络的范围
从RTK的点到基准站覆盖的区域，即从早期的单站RTK覆盖的范围到CORS网络整网覆盖的范围。
2、资源共享
基准站之间通过通讯网络实现数据共享，通过互联网实现基准站和基准共享。
3、定位精度
网络RTK解算至少采用3个以上基准站的数据，并结合的用户的位置和环境情况进行差分解算，极大提高了差分解算的精度。
4、服务范围
单点常规RTK定位范围，以单基站为中心半径为10公里的范围，且差分定位的精度随着距离的增加而加大；网络RTK测量时，在网络覆盖的整网的范围内任何地点的RTK定位的精度都是一样的。
5、可靠性
单点常规RTK，用户接收单个基准站的差分改正信息，一旦该基站出现意外，用户将不能得到该基站发出的差分改正信息，因此，可靠性极低，网络RTK差分解算采用多个基准站信息，某一个基准站出现意外不影响网内用户的使用。因此，与常规RTK相比可靠性大大提高。
二、目前主流的网络RTK技术应用分析
1、VRS（Virtual Referent System）技术
VRS（Virtual Referent System）技术，全称为虚拟参考站技术，是一个集GNSS硬件、软件和网络通讯技术于一体的新型系统。在VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心[2]。同时，移动用户在工作前，先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正 GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。其实VRS技术就是利用各基准站的座标和实时观测数据解算该区域实时误差模型,然后对用一定的数学模型和流动站概略坐标,模拟出一个临近流动站的虚拟参考站的观测数据,然后建立观测方程解算,虚拟参考站到流动站间这一超短基线。虚拟参考站极有可能就是运用的概略坐标,这样的话,由于单点定位的精度虚拟参考站到流动站的距离一般为几米到几十米之间,如果将流动站发送给处理中心的观测值进行双差处理后建立虚拟参考站的话,这一基线长度可能只有数米。
VRS算法的优势在于允许服务器应用整个网络的信息来计算电离层、对流层的复杂模型，在于一旦完成了数据的完整性的检测，中央服务器就通过双差观测计算电离层、对流层和星历误差，可以明显剔出常规RTK下的系统误差。
VRS的劣势是他在支持流动站用户应用方面的局限性，特别是在大型网络内进行拨号服务时段内。因为在VRS中，修正信息是在拨号时对初始的流动站位置进行优化而得到的，如果流动站在拨号后位置已经移动了，那么这种修正对流动站的新位置就不一定适合。虽然这种效果仅影响长距离运动的流动站（几公里），但是通过采用附加信息，流动站也能在这种情况下工作。
2、主辅站技术（Master Auxiliary Concept，MAC）
主辅站技术是基于最新多基准、多系统、多频和多信号非差分处理算法。是从参考站网以高度压缩的形式，将所有相关的，代表整周模未知数水平的观测数据如弥撒性的和非弥撒性的差分改正数，作为网络改正数据播发给流动站。
为了降低参考站网系统网络数据的播发量，主辅站方法是发送其中一个参考站作为主参考站的全部改正数信息及坐标信息，对于网络中其它的站点即所谓的辅助参考站，播发的是相对于主参考站差分改正数和坐标差。主站与辅站之间的差分信息从数量上来说要少得多，而且能够以较小数量的比特来表达这种信息，差分改正信息可以被流动站简单的用于内插用户所在点位的误差或重建网络中所有参考站的完整的信息。
因此，主辅站技术完全支持单向的数据通讯，而不会影响流动站的定位性能。播发数据带宽可以进一步被减小。具体的方法就是通过分解改正数为两个部分：弥撒性的和非弥撒性，弥撒性的误差是直接相应于信号的频率，而非弥撒性误差则对所有频率来说是相同的。
3、FKP技术
FKP技术是一种动态模型。它要求所有参考站将每一个瞬时采集的未差分处理的同步观测值实时传回数据处理中心，通过数据处理中心实时处理产生一个称为FTK的空间误差改正参数，然后将这些参数通过扩展信息发送给服务区内所有流动站用户进行空间位置解算。系统传输的FKP能够比较理想的支持流动站的应用软件，但是流动站必须知道相关的数学模型，才能利用FKP参数生成相应的改正数[3]。为了获取瞬时解算结果，每个流动站需要借助一个被称为Adv盒的外部装置内置解译软件，配合流动站接收机进实现作业。由于采用FKP算法的用户需要附加破译设备，所以FKP算法保密性特别好，但是使用比较复杂，对流动站用户要求比较高，因此，普及率很低，目前全世界只有及少数地区采用FKP技术进行差分解算。
4、联合单参考站RTK技术应用分析
联合单参考站差分解算技术是有限的网络RTK技术，其原理与普通RTK载波相位差分解算原理完全一样，但是联合单参考站作业时，用户将概略坐标发送到数据处理中心，数据处理中心通过概略坐标选用最近的参考站，并将最近参考站的差分数据发送给用户，即以最近的参考站作为基准站进行载波相位测量。
下表1是对上述几种网络RTK技术算法及应用的比较。
表1几种网络RTK算法的比较
三、CORS面临的挑战
电离层建模是CORS网络解算的核心，太阳活动高峰期的到来，将为电离层的精确建模带来极大的困难。电离层建模的好坏，将直接影响CORS系统精度及可用性的关键，针对这种挑战，我们必须不断改进电离层建模算法。目前CORS最成熟的应用是网络RTK/RTD，但在一些其它应用领域，却遇到了瓶颈。如气象方面，许多研究证明，GPS反演水汽可以提高短期天气预报的准确性，但一直没有应用于日常业务。在监测方面，大桥、大坝、滑坡、尾矿等的监测，CORS系统的参考站很适合做监测系统的基站，但却很少见到监测系统会使用现成CORS基站参考文献：
[1]胡兵,王成,李超等.网络RTK几种常用技术的比较[J].地理空间信息,2011,09(3):102-104.DOI:10.3969/j.issn.1672-4623.2011.03.034.
[2]黄国军,陈恩星.CORS-RTK技术在城市数字地形测量中的应用[J].中国高新技术企业,2013,(11):35-36.
[3]田宗建,耿枫,陶永平等.网络RTK结合单基站应用于油田线路测量[J].油气田地面工程,2012,31(5):67-68.DOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2012.5.038.