面向北斗三号的湖北省北斗地基增强系统建设

林晓静; 向浩; 梁斌

doi:10.12265/j.gnss.2022027

面向北斗三号的湖北省北斗地基增强系统建设

doi: 10.12265/j.gnss.2022027

林晓静^1, ,,
向浩^2,,
梁斌^1,

1.
湖北省测绘工程院, 武汉 430074
2.
湖北省航测遥感院，武汉 430074

详细信息

作者简介:
林晓静：(1986—)，女，工程师，研究方向为GNSS数据处理

通讯作者:
林晓静 E-mail：545359961@qq.com

中图分类号: P228.4
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-02-21
- 录用日期: 2022-07-05
- 网络出版日期: 2022-08-02

Application of BeiDou-3 Navigation Satellite System in BeiDou ground-based augmentation system in Hubei province

LIN Xiaojing^{1
, ,},
XIANG Hao^2
,,
LIANG Bin^1
,

1.
Hubei Institute of Surveying and Mapping, Wuhan 430074
2.
Hubei Institute of photogrammetry and Remote Sensing, Wuhan 430074

摘要

摘要: 随着北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的全面建成，湖北省北斗地基增强系统需要进行整网软硬件升级与改造，以实现对BDS-3卫星的兼容. 本文详细介绍了此次升级的内容：包括72台True CORS R1接收机的板卡硬件升级与固件包升级，增加对BDS-3的支持；TrueNET平台的软件升级；升级之后进行了接收机回归测试及系统精度测试：开展了新增频点的数据质量分析及双差质量分析，以及对RINEX原始文件进行了卫星数、高度角等分析；接收机软件研发完成后进行了整机性能测试，各项指标均满足要求；系统精度测试结果标明：网络实时动态(RTK)定位精度水平优于3 cm，垂直优于5 cm；差分全球导航卫星系统(DGNSS)定位精度水平优于1 m，垂直优于2 m.
- 北斗地基增强系统 /
- 北斗三号卫星导航系统(BDS-3) /
- 系统升级 /
- 回归测试 /
- 系统测试 /
- 稳定性
Abstract: With the launching of the BeiDou-3 Navigation Satellite System (BDS-3), the BeiDou satellite ground-based augmentation system of Hubei province needs to be upgraded. It means the software and hardware of the entire network to achieve functional support for the BDS-3 satellite. This article introduces the content of this upgrade in detail: the upgrade of board hardware and firmware package of 72 true CORS R1 receivers, and providing support for the BDS-3 satellites; the software upgrade of the true NET platform. After the upgrade, the receiver regression test and system accuracy tests were carried out: the data quality analysis and double-difference quality analysis of the newly added frequency signal were carried out, and the number of satellites, altitude angle were analyzed for the original RINEX file; the performance of the receivers after upgrade are also evaluated. It shows that all indicators meet the requirements; the network real-time kinematic (RTK) positioning accuracy is better than 3 cm in horizontal and better than 5 cm in vertical; Differentinal Global Navigation Satellite System (DGNSS) positioning accuracy is better than 1m in horizontal and 2 m in vertical.
- BeiDou satellite ground-based augmentation system /
- BeiDou-3 Navigation Satellite System (BDS-3) /
- system upgrade /
- system test /
- regression test /
- stability

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图 1 TrueNET平台架构

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图 2 TrueNET系统管理软件升级思路

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图 3 伪距/载波双差精度

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表 1 四系统十三频点伪距/载波双差结果

系统	频点	伪距/cm	载波/mm
GPS	L1 L2C/L2P L5	2.32 4.10 0.59	0.24 0.52 0.12
BDS	B1 B2 B3 B1C B2a	1.87 0.62 1.23 0.64 0.87	0.24 0.09 0.27 0.15 0.19
GLONASS	L1 L2	10.60 4.94	0.37 0.28
Galileo	E1 E5a E5b	1.71 1.58 1.66	0.25 0.31 0.26

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表 2 四系统十三频点TEQC利用率及周跳比结果

板卡	系统	利用率/%	mp1	mp2	周跳比
R1-185	BDS Galileo GLONASS GPS	100 97 92 98	0.04 0.09 0.11 0.10	0.04 0.08 0. 10 0.06	211 181 270 618 509 769 90 012
R1-228	BDS Galileo GLONASS GPS	99 97 92 98	0.04 0.09 0.11 0.10	0.04 0.08 0.10 0.06	241 337 542 589 510 236 103 183

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表 3 升级后的TrueCORS R1测试结果

序号	测试项目	性能要求	实测结果
1	通道数	不少于220通道	229
2	支持信号频点	GPS：L1,L2,L5 BDS：B1,B2,B3,B1C,B2a GLONASS：L1，L2 Galileo：E1,E5a,E5b	支持
3	原始观测数据	原始观测数据至少包含BD2/BD3、GPS、GLONASS、Galileo数据	支持
4	定位精度	高精度静态测量精度：水平±2.5 mm±1 mm 垂直±5.0 mm+1 mm D:基线长度，单位：mm 静态和快速静态测量精度：水平±2.5 mm±1 mm 垂直±5.0 mm+1 mm D:基线长度，单位：mm BDS标准单点定位精度：水平3.0 m 高程5.0 m(1σ，PDOP≤3)	高精度静态测量精度：水平:10.79 mm 垂直:11.82 mm(47 km) 静态和快速静态测量精度：水平:2.993 mm 垂直:8.899 mm(10 km) BDS标准单点定位精度：水平：2.157 m 高程：1.257 m
5	定位模式	支持单BDS、单GLONASS数据采集和定位模式. 支持BD2/BD3/GPS/GLONASS/Galileo多模数据采集和定位模式	支持
6	接收灵敏度	≤−133 dBm	跟踪灵敏度 −134 dBm~−140 dBm
7	输出频度	原始观测数据输出不低于1 Hz	1 Hz、2 Hz、5 Hz、10 Hz
8	时间同步精度	具备1PPS脉冲的能力，时间同步精度(RMS)20 ns	18 ns
9	接口	1)至少具备2个串口，并可进行独立配置 2)具备1个RJ45形式的以太网，可以Server或Client方式进行网络通信 3)具备1个USB接口，支持存储数据下载及外接外部存储器 4)具备1个外频标输入口(插座型号BNC外螺纹内孔)、1个PPS输出接口、1个事件输入口 5)1个GNSS天线接口. TNC接口，50 Ω，LNA 供电: +4.75~+5.10 VDC, 0 mA~100 mA	支持
10	通信协议	支持Ntrip Server、Client，支持http，至少两级用户管理，权限可自定义，支持Http/FTP Server多种数据下载方式.	支持
11	数据处理	支持至少5个TCP/IP端口的网络连接，必须提供原始数据转换软件，转换的BDS、GPS、GLONASS、Galileo静态原始观测数据格式必须支持RINEX 3.03	支持
12	数据格式	实时定位输出数据流格式必须包括： RTCM2.X、RTCM3.X.	支持
13	Web访问	必须具备Web 界面，支持以IE浏览方式远程访问接收机，能够显示接收机的工作状态及卫星跟踪情况(如卫星健康状况、跟踪卫星数目、信号状态、信噪比、存储文件情况、剩余存储空间等)，修改观测参数、设置RTK参数、下载数据、重新启动接收机等功能.	支持
14	远程控制	支持远程系统固件升级、接收机设置、接收机重新启动	支持

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表 4 系统精度测试结果

站点	采样时间	挂载点/历元数	内符合水平/m	内符合垂直/m
蔡甸 1846	2020-11-11 T 11:57	RTKGGB −30	0.0082	0.0128
	2020-11-11 T 13:01	RTKGGB −20	0.0043	0.0181
	2020-11-11 T 12:11	RTKBD −30	0.0041	0.0113
	2020-11-11 T 12:15	RTKBD3 −40	0.0029	0.0070
新洲 1851	2020-11-11 T 18:34	RTKGGB −30	0.0083	0.0136
新洲 1851	2020-11-11 T 18:39	RTKGGB −31	0.0316	0.0506
	2020-11-11 T 18:44	RTKBD −30	0.0066	0.0073
	2020-11-11 T 18:48	RTKBD3 −30	0.0079	0.0086
黄石 1881	2020-11-12 T 9:12	RTKGGB −30	0.0082	0.0236
	2020-11-12 T 9:16	RTKGGB −30	0.0044	0.0165
	2020-11-12 T 9:46	RTKBD −30	0.0043	0.0079
	2020-11-12 T 9:50	RTKBD3 −30	0.0025	0.0056
鄂州 T571	2020-11-12 T 11:29	RTKGGB −30	0.0058	0.0064
	2020-11-12 T 11:33	RTKGGB −30	0.0046	0.0075
	2020-11-12 T 11:42	RTKBD −30	0.0057	0.0063
	2020-11-12 T 11:46	RTKBD3 −30	0.0050	0.0143
鄂州 T582	2020-11-12 T 14:07	RTKGGB −30	0.0055	0.0089
	2020-11-12 T 14:11	RTKGGB −30	0.0063	0.0054
	2020-11-12 T 14:15	RTKBD −30	0.0274	0.0917
	2020-11-12 T 14:43	RTKBD3 −30	0.0038	0.0078
江夏 T554	2020-11-12 T 16:50	RTKGGB −30	0.0042	0.0103
	2020-11-12 T 17:40	RTKGGB −30	0.0033	0.0034
	2020-11-12 T 17:49	RTKBD −30	0.0026	0.0068
	2020-11-12 T 17:53	RTKBD3 −30	0.0026	0.0061

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参考文献(9)

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