沿海信标台站rbn-dgps的文献综述



一、信标台站的建立

5. 中国沿海RBN-DGPS台链布局

5.1      沿海RBN-DGPS规划原则

⑴  适应国民经济、国际贸易和社会发展的需要，满足航行在我国主要港口、重要水道和沿岸的海上公众用户、国防、海洋测绘、海洋石油开发、海洋渔业、海洋资源调查、海上交通安全管理、疏浚、引航等和其它需要高精度导航服务的用户需求，结合        我国国情，根据各海区特点，拓展无线电导航服务领域，采用无线电指向标-差分全球定位系统的成熟技术，充分利用现役无线电指向标站的设施，全面规划，分期实施，在中国沿海建立无线电指向标-差分全球卫星导航系统台链。

⑵  依据国际组织有关标准、规定和建议，确定中国无线电指向标-差分全球定位系统技术特性，使沿海无线电指向标-差分全球定位系统国际标准化。

5.2    目标

    在国家“九五”计划期间建成中国沿海无线电指向标-差分全球定位系统台链，信号完全覆盖中国沿海领域，成为一种国际标准化、现代化的助航系统，达到九十年代国际水平。     

       5.3 RBN-DGPS台链布局

    根据中国沿海RBN-DGPS总体布局规划，统筹考虑我国航行水域现状，并结合周边国家和地区的情况，海事局计划在“九五”期间分三期在我国沿海地区共建设20座RBN-DGPS台站，按规定强度信号覆盖(或多重覆盖)整个沿海水域和部分陆域。完善性监控台与基准台和播发台同步建设，且同台址。一期台站包括大三山、秦皇岛、北塘、王家麦、大戢山和抱虎角，共6座，已在1996年改造建成。二期台站包括燕尾港、石塘、镇海角、鹿屿、三灶、硇洲和三亚，共7 座，已于1998年下半年陆续安装完成。三期台站包括老铁山、成山角、蒿枝港、定海、天达山、防城和洋浦，共7座，计划在1999年下半年陆续建设。台站位置及信号覆盖范围见附图。

中央监控站将于2000年开始建设。

 

6.   中国RBN-DGPS采用的国际国内标准

为使无线电指向标-差分全球定位系统国际标准化，我国RBN-DGPS采用的国际国内标准包括：

⑴ 美国航海无线电技术委员会104特委会(Radio Technical Commission For Maritime Service   Special Committee No.104)(RTCM-SC-104)于1990年颁布的适用于差分卫星导航系统数据格式和接收机接口的推荐标准(2.0版)，1994年该委员会公布的2.1版，增设了一些新的格式内容以支持实时动态(RTK)应用。

⑵ 美国航海无线电技术委员会104特委会(RTCM-SC-104)1996年公布的差分GPS基准站和完善性监测(RSIM)推荐标准(1.0版)。

    ⑶  1993年美国海岸警卫队公布的DGPS无线电广播标准。

⑷ 1994年航标和灯塔管理机构的国际组织(IALA)发出的关于全球差分卫星导航系统规划的通函。

⑸  1994年国际电联无线电通讯研究组第八小组关于利用无线电信标差分发送全球卫星导航信息的技术特性提出的草案(ITU-RM.823 )。

⑹  1998年9月28日发布的中国沿海无线电指向标-差分全球定位系统播发标准 (JT—377)。

7. 中国RBN-DGPS系统主要技术指标

⑴ 工作频率

    依据国际电联划分的海上无线电指向标频率(283.5～325.0kHz)范围，RBN-DGPS台站采用单频发射制，播发差分修正信息。台站工作频率见附表。

   ⑵  差分全球定位系统识别码

    依航标和灯塔管理机构的国际组织(IALA)分配给我国的基准台和播发台的识别码范围由北向南按区域进行分配，各台站的基准台和播发台的识别码见附表。

⑶ 单站信号作用距离

    差分修正信号：    海上接收场强在75mv/m时，作用距离300公里。

   ⑷  差分信息调制方式和播发类别

    我国RBN-DGPS向用户播发的差分信息采用最小移频键控(MSK)调制方式；播发类别为调相单信道数据传送(G1D)。 

   ⑸  信号格式和信息类型

    信号格式采用RTCM SC-104信号格式标准，信息类型为9-3、16。视需求，适时调整或增加信息类型。

类型9—  部分卫星组的差分修正:    包含了主要的差分修正, 且不需要完整的卫星组。在目前的SA情况下, 它可向具有高速率修正偏差的卫星提供附加的修正, 对脉冲噪声环境中的低速数据链也同样有用。在高噪声周期期间, 较高的序文速率支持较快的重复同步。

       类型16 专用电文: 能提供台站的特殊信息。

    ⑹  差分数据传输率

    差分数据传输率为200波特。

⑺ 坐标系统

    我国基准台坐标采用WGS-84坐标系。

   ⑻  基准站坐标精度

为保证海上用户获得高精度助航服务，1995～1998年先后完成了全国20个台站位置坐标精密测定，并通过海事局科技司组织的科技成果鉴定，使我国基准台在WGS-84坐标系内的位置精度保持在0.5米以内。

8. RBN-DGPS系统性能测试

    1996年5～9月，海事局组织了一期RBN-DGPS综合性能测试工作，分别在南海、东海及北方海区对一期建成的台站进行了测试，在系统的覆盖范围内，重点考核了定点和动态的定位精度、信号作用距离、可靠性等指标，测试结果为：信号作用距离300公里，定位精度优于5米(2drms，置信度95%)。

    1998年12月～1999年7月，海事局组织了二期RBN-DGPS综合性能测试工作，分别在南海、东海对二期建成的台站进行了测试，在系统的覆盖范围内，重点考核了定点和动态的定位精度、信号作用距离、可靠性等指标，测试结果为：信号作用距离300公里（白天），定位精度优于5米(2drms，置信度 95%)。

9.       用户使用

⑴ 一期建成的天津地区北塘站、秦皇岛地区秦皇岛站、大连地区大三山站、青岛地区王家麦站、长江口地区大戢山站5座RBN/DGPS台站经过一年多的试运行，台站设备工作正常，系统稳定可靠。这5个台站已于1997年7月21日零时起正式对公共用户提供服务。

⑵ 二期建成的连云港燕尾港站、温州石塘站、厦门镇海角站、汕头鹿屿站、珠海三灶站、湛江硇洲站、海南三亚站和一期工程的海南抱虎站定于1999年9月15日零时起正式对公共用户提供服务。

⑶ 台站播发的所有信息均为公众服务性质，不另收费。

⑷ 海上公众用户可配备1台RBN（MSK）接收机和1台DGPS接收机即可利用RBN-DGPS台站播发的信息进行海上高精度导航和定位；需注意的是选用的 DGPS接收机的技术指标和用户与基准台距离的相关性将直接影响定位精度。用户距台站越近，定位精度越高。通常情况下，在距基准台300公里的范围内，米级导航型DGPS接收机的定位误差约为10米；亚米级接收机约为5米。

二、基准站工作原理

2 基 准站 的组成及 工作原理
基准站 由基准 台 、 播发 台 、 完善性监测 台及主控 台等组 成 。基准台的 G P S 天线安装在 已知精 确位置点上 , 通过
高性能 G P S 跟踪视野 内的所有卫星 , 计算出每颗卫星 的伪距改正 量 ( P R C ) 及 伪距改正量变化率 ( R R C ) , 将 P R C 、
R R C 及基准台的频率 、 识别码等信息 , 按照 R T C M 1 0 4的 2 . 1 版本格式要求 , 组成电文 , 并送至播发台。 播发台把
已按格式要求编写的电文 , 调制在无线电信标副载频上 (主载频相差 s o H : ) 发播 。 附近用户接收到 P R C 、 R R C 改正信息 ,

 对伪距进行校正 , 从而提高定位精度 。 完善性监控台监测播发的改正信息的正确性 , 计算并登录系统运 行数据的统计结果 。

 主控制台对整个系统的运行进行控制

     在 取消 S A 后 , 基准 站 的 p R C r e 和 R R C r e 以 及 LO G
r e 和 L A T r e 与取 消 S A 前 比较 , 略 有 改进 , 但 相差 不大 , 仍 在 同一 个数
量级上 。 其原因 是 D G P S 通过差 分 的方法 , 基本取 消了S A 引入误差的影响

三、改进的建议

增加PPP技术

本文基于我国无线电信标/差分 GPS 台站的应用现状, 提出了采用精密单点定位技术改进沿海无
线电信标/差分 GPS 系统的设想。根据文中的精度分析 ,精密单点定位技术可以达到厘米级的静态定
位精度 ,动态的定位精度也可以达到十几厘米, 如果进一步优化算法和模型 ,动态定位结果应该更好 。
PPP 技术在大地测量中逐步得到了应用 。美国JPL 的 GIPSY 软件、瑞士的 BERNESE 软件、德国
的 EPOS 软件都包括了 PPP 功能; JPL 每天提供的全球 IGS 站的对流层延时 ,就是采用 PPP 技术计算
的结果; IGS 已经决定, 各数据分析中心今后提交的对流层延时信息, 统一使用 PPP 技术, 替代原有的
网解成果。
在实时应用方面, 实时和外推的精密卫星钟差仍然是 PPP 技术的瓶颈。现在还没有商业和科研
机构为全球用户提供精密的实时钟差服务 ,但是 ,实现这种服务所要求的技术并不复杂 ,差分 GPS 系统
的基准站完全有能力独立完成。随着精密单点定位技术的推广应用, 越来越多的商业机构介入,未来的
GPS 定位模式将越来越多地依赖精密单点定位技术 。我们相信 , 如果我国的无线电信标/差分 GPS
台站及早改造、尽快应用, 在未来的海洋定位 、精密导航服务中必将独领风骚。。

增加多星

基准站接收机的 多星兼容
RBN-DGPS系 统 主要 由基准 站 、完 善性监测 台和播发台 组成 。 将RBN-DGPS
系 统升级为多星兼容 可充分利用现 有台站 设施和播发 系统 重 点改 造基
准站 的卫 星接收机 、 完善性监测软件 ， 沿用 调 制 方式及相 关 配套设施 。 升级
后 的基准站卫 星接收机天线需采用组合有 源天线 ， 信号 处 理单元 扩展 为 路通
道 以保证基准站的 视野范 围 内各卫 星系统的所有 卫 星信号均 能有效接受并 参与
计算处理 实现对各个卫星系统差分信息的统一计算 、 打包 、 顺序播发和人工设置
播发等 各项功能需 求 。 升级后 的监控软件可以基本参考现行监控软件 对原有 的
数据监测 、 储存 、 参数配置 、 设备状态监测 等功能模块进行扩展 以 适应于多个卫
星导航系统三维 差分信息的监控 。