CORS(continuous operating reference station)是利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)、计算机、数据通信和互联网络等技术，根据需求按一定距离建立长年连续运行的若干个固定GNSS参考站组成的网络系统，是国家安全、经济和社会发展不可或缺的重大空间基础设施。根据关于落实新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要主要目标和任务分工的通知，在“十二五”期间建设了由169个基准站点和1个数据中心组成的新疆卫星定位连续运行服务系统，覆盖新疆维吾尔自治区80%以上面积，并于2016年8月系统开始正式运行，为新疆各个单位提供高精度的位置服务，是新疆现代测绘基准的重要组成部分^[1]。因此，本文对CORS系统搭建以及性能评定的建设原则进行了探讨，其对于当前蓬勃发展的卫星导航产业具有重要的参考价值^[2-7]。

1 基准站网建设

新疆CORS在2015年11月底完成了174个CORS基准站点的建设工作，其站点分布如图 1所示。所有基准站通过CORS专网接入系统控制中心，其中33个GNSS基准站在气象观测站点内建设，通过气象专网接入系统控制中心。

1.1 性能指标

1) 无人值守状态下可全天候可靠工作，为CORS系统提供基准站数据，向其覆盖范围提供cm级、dm级和m级导航定位服务；

2) 新建GNSS基准站均配备北斗接收机，原建基准站均配备天宝接收机。北斗接收机内置32 GB存储空间，可保存基准站1 Hz原始观测数据6个月以上；

3) 断电情况下，基准站可依靠配备的UPS(uninterruptible power system)继续工作12 h以上；

4) 基准站按设定的时间间隔自动将卫星观测数据通过气象专网或中国移动提供的业务专网传输至系统控制中心；

5) 可远程实现对接收机参数的设置；控制接收机的行为包括接收机重启、关闭与升级和检测接收机状态等；

6) 基准站将观测数据等信息通过网络传输给控制中心，数据传输延迟小于1 s，数据采集成功率大于99.9%，数据传输成功率大于99%。

1.2 基准站结构

基准站由观测墩和观测室两部分组成，主要设备安装在观测室内。每个基准站都依靠交换机建立本地局域网，通过防火墙/路由器等设备与通信终端连接。单个基准站的结构如图 2所示。

观测墩柱体内部埋设PVC管道，用于天线电缆架设；而且对外部进行保温和防风处理，用透波材料的天线罩覆盖，以避免自然环境对天线的损坏。

观测室内安置测站设备，其距离观测墩不超过天线电缆的许可长度，同时期需要提供可靠的电力和网络。模块化的基准站直接集成在观测室的机柜内，由GNSS接收机、UPS电源系统、安全系统、网络设备及机柜等组成。

2 数据中心的建设

建成后的新疆连续运行卫星定位服务系统主要由数据通信系统、控制中心、用户服务系统3部分组成。整体系统结构如图 3所示，各子系统的定义与功能如表 1所示。

基准站采集的GNSS卫星原始观测数据流通过网络传输至新疆CORS控制中心，经CORS数据处理软件得到的数据成果根据用户的需求通过不同的数据通道流入用户应用终端。系统中各类数据的收发全自动完成，无需人员干预。当数据流发生阻塞时，系统尝试处理失败后会报错提示，以使操作员排除故障，恢复运行。系统数据流如图 4所示。

3 系统测试

测试主要从系统功能、定位精度、初始化时间、空间可用性、时间可用性和兼容性等方面对系统的服务能力进行分析和论证。其中参考坐标基准为：利用2011年似大地水准面精化框架控制点，通过速度场框架转换到ITRF2008下当前历元的坐标。

3.1 功能测试

按照技术设计对系统功能性的要求，对基准站管理、流动站管理、差分数据格式支持、自动运行能力、卫星信号支持以及完整性监测能力等进行测试。测试结果如表 2所示。

3.2 实时定位性能测试

选取网形状较好、距离基准站点有效距离范围内的站点，并将其与已知控制点成果进行对比，来测试新疆基准站覆盖区域内的实时定位性能。实验从新疆10个A级框架坐标点和195个B级框架坐标点中选取测试路线较好的91个测试点来进行CORS新疆范围内的测试，测试点位与基线分布如图 5所示，其中红色点代表测试点，蓝色三角形点代表基准站，蓝色线段代表站点基线。

通过对新疆测试点内、外符合精度整体分析，网络RTK定位统计精度表明，在东、北及高程方向，内符合精度分别为0.82 cm、0.77 cm及2.14 cm；相应的外符合精度分别为2.28 cm、1.80 cm及5.25 cm。测试点距基准站最大间距小于40 km范围内，整体中误差内符合精度平面方向均小于3 cm，垂直方向均小于5 cm；外符合精度平面精度均小于5 cm，垂直方向均小于10 cm，满足技术指标设计要求；距基准站间距外延40~80 km范围内，能够达到dm级精度；距基准站外延大于80 km的测试点，得不到固定解。

3.3 初始化时间

在实时定位测试中，选取26个测试点，其分布如图 6所示。对测试数据分别采用5种组合模式进行计算并统计其初始化时间。其中初始化时间为测试站点实时定位状态中从接入数据源到固定解的时间。现列出分区域不同模式下平均初始化时间汇总表，如表 3所示。

从表 3中可以看出，GPS+BDS、GPS+GLONASS+BDS定位模式在东疆、南疆以及西北区域的初始化时间都在15 s内，但在乌鲁木齐周边区域的超过了20 s。通过分析发现，在该区域有部分测试点离基准站距离较远，且观测环境较差。尽管模糊度固定成功，但初始化时间较长，影响了整个区域的平均初始化时间。从整个新疆来看，GPS+GLONASS+BDS模式平均初始化时间只需要16 s，GPS+BDS模式平均初始化时间只需要17.2 s，GPS+GLONASS模式平均初始化时间为27 s。单GPS和单BDS初始化时间比较差都在30 s以上，其中单BDS模式最差，平均为36.2 s。

3.4 时间可用性测试

利用阿拉哈克基准站(ALAL)作为流动站2016-06-16的数据流，该基准站不参与网络解算，实时输入RTCM3.2差分数据格式进行定位解算。将每个历元的定位误差进行统计，得到该站的24 h定位精度，通过不同时间段的定位精度情况来分析该站的时间可用性。通过对图 7给出的定位测试结果进行分析，有效观测值所占比例较高，达到95%以上，数据统计结果存在某些时段的平面误差大于5 cm、高程误差大于10 cm的情况，但占总体量比例小，能够证明该站的时间可用性和定位结果的有效性。

3.5 空间可用性分析

测试系统的实际服务能力在新疆区域的性能表现，可以很直观地反映出新疆CORS的空间可用性效果。实验结果表明，GPS+BDS和GPS+GLONASS+BDS在现有基准站平均间距为80 km覆盖区域及外延40 km范围内，90%以上的区域可达到设计精度；但在站间平均距离大于80 km的区域，实时定位效果偏差，表现为固定困难或无法固定。另外通过分析，西北区域和乌鲁木齐周边区域的平均站间距在80 km以上，无遮挡环境下，GPS+GLONASS+BDS和GPS+BDS两种模式下不达标的测试点离最近基准站距离都在40 km以上，说明流动站距离基站的远近对定位的精度有较大的影响。

3.6 兼容型测试

通过连接测试不同厂家的流动站及其固定情况，来测试系统的兼容性，同时也通过对不同厂家的基准站接收机的接入测试与不同数据格式的兼容性来验证系统平台的整体兼容性能力。采用天宝、华测、南方、中海达等仪器，到米东区B099控制点进行不同品牌仪器兼容性测试。测试结果表明，天宝、华测、南方、中海达等仪器均能顺利接入并达到固定解，说明测试系统的兼容性能良好。

4 结束语

通过对新疆CORS的功能性指标和技术指标测试及结果进行分析，可以得出以下结论：

1) 系统具备自动运行能力、自动计算能力和完整性监测能力，并支持分布式部署，系统兼容性良好，同时系统能够较好地兼容市面上常见品牌的接收机。

2) 对新疆91个测试点位的实时动态测试，以及内外符合精度测试结果表明，只有不到10%(5个测试点)的测试点的精度较差，而且较差原因是由于距离基准站太远，或基线太长而造成的，其他所有点位测试精度均能够达到系统设计的要求。

3) 5种组合模式的初始化测试结果表明，多系统组合在得到固定解的初始化速度上具有明显的优势。

4) 系统的时间和空间可用性测试表明，系统具有较好的时间可用性和连续性，空间可用性也控制在设计范围内。

5) 系统的兼容性测试表明，系统能够较好地兼容市面上常见品牌的接收机。