长三角跨区域北斗位置应用服务模型设计及应用_沈正中.pdf
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1、测 绘 通 报 年 第 期引文格式:沈正中,冯杨民,胡正伟,等:长三角跨区域北斗位置应用服务模型设计及应用 测绘通报,():长三角跨区域北斗位置应用服务模型设计及应用沈正中,冯杨民,胡正伟,杨子健,刘 立,王凯时(浙江省测绘科学技术研究院,浙江 杭州)摘要:为做好长三角卫星导航定位基准服务系统的互联互通,跨区域融合三省一市北斗地基增强系统资源,提升北斗位置服务支撑保障能力,本文研究了轻量化惰性格网和地理围栏技术,统一了跨区域差分数据格式,设计了区域一体化的北斗位置应用服务模型。通过浙江省卫星导航定位基准服务“政务一朵云”发布验证了轻量化惰性格网的高效性,并结合太湖西岸的跨区漫游实例验证了相关服
2、务的有效性。关键词:卫星导航定位基准服务;差分定位;虚拟格网参考站;地理围栏;差分数据融合中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,):,“”,:;从 世纪初开始国内外先后建成了城市级、省级、国家级卫星导航定位基准服务系统。该系统最初主要应用于精准空间位置采集处理、工程项目设计施工,以及水利、矿产等自然资源储量定准勘测等。从 年我国北斗二代卫星导航系统亚太区域覆盖到 年北斗三号的全球组网服务,京津冀、长三角、珠三角、成渝、湖南、湖北等地相关科研机构先后开展了北斗地基增强系统建设相关试验。年中共中央、国务院印发了长江三角洲区域一体化发展规划纲要,沪苏浙皖地方政府部门紧扣“一体化”和“高质量”两
3、个关键,牢固树立“一体化”意识和“一盘棋”思想,深入推进区域一体化建设的各项任务,由自然资源管理部门负责“建立长三角一体化的卫星导航定位基准服务系统,协同推进各省卫星导航定位基准服务系统的对接和互联互通构建北斗时空基准服务体系”。年浙江省自然资源厅联合沪苏皖三地自然资源管理部门联合印发了长三角区域一体化测绘基准建设运行实施方案(浙自然资函 号),以加快推进测绘基础设施一体化发展进程,统筹实施测绘基准建设与运行一体化工作,进一步提升测绘基准的精度与服务效率,更好满足数字经济发展的新需求。长三角区域各省市的卫星导航定位基准服务系统建设中使用的软硬件解决方案不同,发布的差分服务的电文编码格式有所差异
4、,服务管理模式也有所不同。如浙江省随政府数字化改革使用“政务一朵云”资源发布服务,其他省份使用数据中心自有服务器发布服务。海量移动智能终端设备应用、收稿日期:基金项目:浙江省自然资源厅科技项目()作者简介:沈正中(),男,高级工程师,主要研究方向为大地测量、卫星导航与定位。:通信作者:冯杨民。:年 第 期沈正中,等:长三角跨区域北斗位置应用服务模型设计及应用智慧物理跟踪、智能交通管理等,对建设区域一体化的卫星导航定位基准服务系统提出了面向海量终端接入,同时兼顾传统高精度位置应用服务的新需求。为提升卫星导航定位基准服务系统运行的安全性和对终端用户的支撑体量,文献对数据差分格网化在 系统中的应用进
5、行研究,并取得了一定成果,但在后期的实际应用中发现相关成果不能很好地适应轻量化的“政务一朵云”资源。本文结合实际需求设计了长三角跨区域北斗位置应用服务模型,并研究了轻量化惰性格网、地理围栏技术,统一了跨平台差分数据格式。通过浙江省卫星导航定位基准服务系统验证了轻量化惰性格网的高效性,并结合太湖西岸的实例验证地理围栏和跨平台差分数据融合等服务能力。服务模型设计.差分服务特征分析近年来,随着物联网(,)技术的发展,卫星导航定位基准信息公共服务用户由传统的日常测绘逐步外延到与空间位置信息密切相关的智慧交通、智慧仓储管理,以及个人日常出行等服务领域。越来越多的用户使用导航定位基准信息公共服务。以浙江省
6、卫星导航定位基准信息公共服务为例,系统接入用户量单日随时间变化,即服务时间特征如图 所示。通常在上午 时左右用户数量出现一个峰值,在下午 时左右出现次峰值,夜晚与凌晨时段用户数量较少。图 浙江省卫星导航定位基准服务用户接入时间特征同样以浙江省卫星导航定位基准信息公共服务为例,在 年,用户轨迹热力分布,即用户接入空间特征如图 所示,颜色越深代表该区域内差分服务使用得更为频繁。可见用户主要集中在平原、沿海等区域。图 浙江省卫星导航定位基准服务用户接入空间特征由用户接入的时间特征、空间特征分析发现,使用差分服务的用户在空间与时间的分布呈现高度不均匀。为提升卫星导航定位基准信息公共服务的稳定性,需要解
7、决用户在热点时段、热点区域大批量并发的支撑能力和服务运行的稳定性。.大批量并发设计.与普通格网化设计导航定位基准信息公共服务发布中,应用最为广泛 的 是 虚 拟 参 考 站(,)差 分 数 据 模 型,虚 拟 参 考 站 的 伪 距 观 测值为 ()载波相位观测值为 ()移动端基准站网核心数据处理的底层软件进行交互为每个移动站提供服务时,均需重新计算移动站处的虚拟观测值,从交互的耗时和大量用户接入对基础硬件需求的角度考虑,需对 差分模型进行改进,有学者提出差分数据格网化的方法。载波相位差分时,格网处虚拟载波相位观测值为 ()伪距差分时,格网处虚拟伪距观测值为 ()式()式()中,为载波相位波长
8、;为伪距观测值;为载波相位观测值;为站星几何距离;、测 绘 通 报 年 第 期为卫星编号;、分别为流动站、虚拟参考站、格网点虚拟参考站;、分别为电离层、对流层、卫星轨道等空间相关误差;为多路径效应、接收机噪声等其他可忽略误差。由于流动站与虚拟格网参考站构成短基线,基线长度根据配置间距的不同而不同,通常小于 ,可认为流动端与格网点处的空间相关误差是一致的。格网法的优势是每个在格网点处生成的虚拟观测值可为附近多个用户同时提供差分服务。相较于 技术,一个虚拟参考站只能为一个用户提供差分服务而言,可以解决热点区域资源无法复用的问题。通过多级路由、云资源动态扩展等技术,理论上格网化技术可为差分服务提供无
9、上限的用户并发量。.轻量化惰性格网设计由浙江省卫星导航定位基准信息公共服务的时间特征、空间特征分析可知,由于使用差分服务的用户空间与时间分布不均匀,传统的格网法服务器在大部分时段维护了无用户使用的格网点的虚拟观测值。以浙江省卫星导航基准服务为例,格网间距设置为,覆盖浙江省陆地全域与近海区域需要 余个格网点,每个虚拟格网参考站分别提供以.格式编码的 与 差分电文,在未对任何用户提供服务(无负载)时,服务自身需要维护高达 余个 长连接,这需要消耗更多云资源保障无贡献的虚拟格网参考站运行服务。为更加科学维护卫星导航定位基准服务系统的稳定运行与服务,本文提出了按需生成、即时释放的轻量化的惰性格网设计。
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