HNCORS推进北斗应用升级改造方案研究.pdf

第20卷 第2期第31页2023年6月Jun.,2023国土资源导刊Land&Resources Herald引用格式:龙靖雯，黎晨曦.HNCORS推进北斗应用升级改造方案研究J.国土资源导刊,2023,20(02):31-36.Reference format:Long Jingwen,Li Chenxi.Research on HNCORS promoting the upgrade and transformation plan ofBeidou applicationJ.Land&Resources Herald,2023,20(02):31-36.HNCORS推进北斗应用升级改造方案研究*龙靖雯1*，黎晨曦2（1.香港城市大学 数据科学学院，香港 999077；2.湖南省测绘科技研究所，湖南 长沙 410007）摘 要：针对湖南省北斗卫星导航定位基准站网（HNCORS）存在的无法兼容北斗三号、基础设施不够完善、数据共享融合不充分的问题，提出推进北斗应用升级改造的对策：（1）对现有HNCORS基准站和数据中心的软硬件基础设施进行升级改造，满足北斗三号卫星数据的接收和处理需求；（2）开发用户管理系统和运维系统，提升高精度位置服务能力，实现卫星导航定位服务全兼容、全覆盖、全应用；（3）制定湖南省卫星导航定位基准站空间布局规划，成立北斗服务联盟，推动卫星导航基准站共建、共享，规范基准站建设、运维和服务，推动全省卫星导航定位产业发展，为湖南省实施“三高四新”战略提供支撑。关键词：HNCORS；北斗三号卫星；卫星导航定位基准站；GPS中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：1672-5603（2023）02-31-06Research on HNCORS Promoting the Upgrade andTransformation Plan of Beidou ApplicationLong Jingwen1,Li Chenxi2(1.School of Data Science,City University of Hong Kong,Hong Kong 999077;2.Hunan Institute of Geomatics Science and Technology,Changsha Hunan 410007)Abstract:In response to the problems of incompatibility with Beidou-3,inadequateinfrastructure,andinsufficientdatasharingandintegrationintheHunanProvinceBeidouSatelliteNavigationandPositioningReferenceStationNetwork(HNCORS),themeasures are proposed to promote the upgrading and transformation of Beidou applications:(1)upgrade and transform the software and hardware infrastructure of the existing HNCORSreference station and data center to meet the reguirments for receiving and processingdata form the Beidou-3 satellite;(2)develop user management systems and operation andmaintenance systems to enhance high-precision location service capabilities,and achievefullcompatibility,coverage,andapplicationofsatellitenavigationandpositioningservices;(3)developthespatiallayoutplanforsatellitenavigationpositioningreference stations in Hunan Province and establish the Beidou Service Alliance,promotethe co construction and sharing of satellite navigation reference stations,standardizetheconstruction,operationandmaintenanceofreferencestations,andpromotethedevelopment of the satellite navigation positioning industry in the province,providingsupport for the three highs and four new strategy in our province.Keywords：HNCORS;Beidou-3 satellites;satellite navigation and positioning referencestations;GPS收稿日期:2023-04-28;改回日期：2023-05-26。*基金项目:湖南省自然资源科技计划项目（编号：2021-3,2022-12）；自然资源湖南省卫星应用技术体系建设。*第一作者简介：龙靖雯（2000），女，硕士研究生在读；主要研究方向应用数学，数据科学，卫星导航定位；E-mail:jingwlong2-cmy.cityu.edu.hk。第20卷 第2期第32页国土资源导刊Land&Resources Herald2023年6月Jun.,20230 引言湖南省卫星导航定位基准站网（HNCORS）于2011年建成并投入使用，是湖南省统一的现代测绘基准基础设施，目前共有基准站133座，数据中心1个，对外提供网络RTK服务、基准站数据申领服务、数据解算服务和坐标转换等服务。HNCORS已有测绘注册单位770余家，注册用户3650余个，日均访问量达146万次。HNCORS稳定运行、质量维护直接影响全省坐标参考框架的维持和高精度导航定位的精度和可用性，同时，还关系到HNCORS在气象、地质、环境、交通、水利水电等多领域推广和应用。随着我国北斗卫星导航定位系统的建设和日益增长的导航位置服务需求，需要对HNCORS系统进行升级改造，完善省内现代测绘基准框架基础设施，提升北斗导航与位置服务能力，满足省内各行业用户对位置服务的迫切需求。通过升级改造，使全省卫星导航定位服务系统具备同时兼容北斗三号、GPS、GLONASS 和 GALILEO等卫星定位系统的能力，全面提升卫星导航定位系统在测绘基准维持中的作用，充分发挥北斗卫星定位系统在国家安全、国防建设、国民经济建设中的重要作用1-3。1 升级改造思路1.1 总体思路（1）通过对现有HNCORS系统的升级改造，建立覆盖湖南全省区域的融合北斗三号、GPS、GLONASS和GALILEO等卫星导航定位系统的“全兼容、全覆盖、全应用”的服务系统。（2）针对无法播发北斗三号卫星数据和数据中心并发能力有限的问题，通过对数据中心升级建设，完成 CORS软件融合北斗三号升级改造，稳步改善HNCORS运营环境，稳步提升北斗高精度规模化应用的计算能力，实现对HNCORS基准站、流动站、数据中心资源的快速、高效调度4-5。（3）针对基准站网网型结构不合理导致部分地区服务难的问题，通过对基准站搬迁和加密建设、基准站基础设施完善，优化基准站网型布局，缩减基准站平均站间距，进一步提高HNCORS的服务能力。（4）为避免基准站重复建设造成的资源浪费和信息安全隐患，制定湖南省卫星导航定位基准站空间布局规划，对湖南省内基准站建设规模、站址空间布局、建设要求等内容进行明确，为建设统筹集约、共享协同、安全可控的基准站建设与应用新格局提供规划支撑。（5）为推进基准站资源的共享融合，成立北斗服务联盟，建立省内基准站共享交换体系，加快推进省内基准站资源共建共享机制的建立和共享交换平台的开发，避免重复建设，实现省内基准站资源的监督管理和高效利用。1.2 建设原则（1）升级建设坚持“统筹布局、资源共享、高效管理、北斗优先”的原则，确保升级建设的科学和理性，保证升级完成后的可扩展性和兼容性。（2）采用目前最先进、最成熟、最完善的CORS系统北斗三号软硬件方案和信息化服务平台，设备和系统的各项指标参数都要达到甚至优于设计方案中的要求。（3）系统建设要统筹好当前需要和长期发展的关系，既要满足当前服务和应用需要，又要符合CORS系统国产化发展趋势、推进北斗规模应用的长期发展需要。1.3 建设内容（1）基准站升级改造。包括 HNCORS 全部133座基准站的北斗三号接收机部署，使得系统能够全面融合北斗三号、GPS、GLONASS 和GALILEO并发布对应的差分定位服务。（2）数据中心升级改造。包括CORS北斗三号解算软件部署测试、数据中继扩建和控制中心建设，及对中心服务器、防火墙、路由器、交换机、单项光闸等设备的升级、更新和维护。（3）用户服务系统升级改造。实现用户服务的全在线办理、业务数据全在线查询。（4）运维系统升级改造。包括基准站和数据中心状态、基准站设备、基准站数据、服务系统的完备性和可用性监测。（5）基准站空间布局规划制定。对湖南省内基准站建设规模、站址空间布局、建设要求等内容进行明确要求。1.4 建设目标第20卷 第2期第33页2023年6月Jun.,2023国土资源导刊Land&Resources HeraldHNCORS系统升级改造的目标主要包括北斗三号信号播发、数据中心及基准站故障预警、基准站坐标偏移监测、数据传输网络监测、成果质量监测，提升 CORS系统时空服务能力、数据并发服务能力、静态及动态高精度定位能力、差分导航能力等。通过软硬件升级，使全省卫星导航 定 位 服 务 系 统 全 面 融 合 北 斗 三 号、GPS、GLONASS和GALILEO等卫星定位系统的能力；控制中心具备自动完成基准站实时数据接入、数据推送、数据质量监测和数据完整性监测等功能；具备多路径影响分析、电离层和对流层变化分析、基准站偏移及沉降系统完整性监测等功能；具备监测用户定位结果及其精度的能力；能够实施发布电离层和对流层产品和服务；支持用户通过电脑、手机等终端在线自助开户、查询、缴费等功能，能够实现基准站和数据中心的信息化、标准化、智能化管理。制定基准站布局规划，作为湖南省基准站建设、备案、拆迁的依据，规范湖南省卫星导航定位基准站布局，避免基准站资源的重复建设6-9。2 升级改造建设2.1 基准站升级改造基准站部分升级改造主要是指北斗三号接收机和天线在HNCORS 133座基准站的部署，因HNCORS原有基准站天线支持对北斗三号信号的追踪，故天线利旧。接收机增加部署支持北斗三号的南方S10接收机，对原基准站天线增加天线信号分频器，使其支持信号分离并分频传输，完 成 北 斗 三 号 接 收 机 的 部 署，使 所 有 纳 入HNCORS系统的站点均能够达到系统设计指标，满足系统运行和服务要求10-11(图1）。2.2 数据中心升级改造数据中心部分升级改造包括 CORS 系统北斗三号软件的测试、部署，数据中心扩建和控制中心建设。以系统原有硬件设施和网络架构为基础，充分利用已有的专用网络传输链路，经过对比测试后，全新部署支持北斗三号、GPS、GLONASS和GALILEO系统的南方测绘NRS软件管理服务软件，HNCORS实现对用户“全星座、全频段”的信号播发。数据中心扩建采用华为方案，选择新址扩建数据中心机房，提升了数据中心数据处理能力、服务保障能力、安全管理能力