网络参考站卫星定位综合服务系统NRS
技术方案书
(系统组成部分)
二○一○年九月
目录
一、系统设计 (1)
二、参考站子网系统 (2)
2.1室外部分 (2)
2.1.1 GNSS接收天线 (2)
2.1.2 GNSS观测墩 (3)
2.2室内部分 (5)
2.2.1 数据解算单元 (5)
2.2.2 系统集成 (6)
三、控制中心子系统 (8)
3.1控制中心硬件组成 (8)
3.2控制系统软件-NRS (9)
四、数据通讯子系统 (10)
4.1参考站网络传输单元 (10)
4.2控制中心网络传输单元 (10)
一、系统设计
NRS（Network Reference Station，网络参考站）技术，在VRS技术的基础上，结合部分FKP和MAX技术的优点，优化了VRS，采用DEEP-NRS技术，大大提高了网络CORS 的可用性。
NRS 系统由参考站、系统控制中心、数据通信、用户应用四个子系统组成：
图1-1 NRS系统组成
（1）参考站子网系统：NRS网络的数据源，用于提供原始观测数据、星历等数据；
（2）控制中心子系统（系统管理数据发布中心）：需要可靠的服务器来运行数据处理软件，同时需要借助其它网络（Internet、电信网络等）来向用户发布各类不同的数据；
（3）数据通信子系统：包括参考站和控制中心之间，以及控制中心和用户之间的通讯两部分；（4）用户服务子系统：简单分为静态用户、动态用户。
静态用户指需要GNSS原始数据进行后处理解算高精度解的用户；动态用户指需要实时得到点位解的用户。
二、参考站子网系统
2.1 室外部分
室外部分主要分为两部分，GNSSS天线和GNSS观测墩，如下图：
图2-1 GNSS观测墩实景图
2.1.1 GNSS接收天线
GNSS天线的外形如下：
图2-2 GPS天线及线缆实图
扼流圈天线及线缆的主要功能为接收GPS及GLONASS卫星数据，并通过线缆将GPS 原始信号传至室内接收机中，以供解算。
其内部核心部件为扼流圈天线，如下图：
图2-3 大地型扼流圈天线内部实图
该扼流圈天线是一款涵盖GPS L1\L2和GLONASS L1\L2 的扼流圈测量天线，核心部分采用天宝器件，满足目前测量设备高精度、多系统兼容的需求。
主要技术特点如下：
1、相位中心精度达到亚毫米级，且相位中心稳定性高，重复性好；
2、采用3D扼流圈设计，实现优异的多路径抑制效果；
3、天线低仰角增益高，对低仰角卫星跟踪能力强，保证系统可用卫星数目足够多；
4、低噪放增益高，所配线缆长度可达100 米以上；
5、独特的防水防尘设计，确保核心部件完全密封，可在户外长年正常工作。
2.1.2 GNSS观测墩
观测墩：用于支撑GPS观测天线。
观测墩柱体内预埋PVC管道，用于铺设天线电缆。
仪器墩外部进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置，并用透波材料的天线罩覆盖，以避免自然环境如强风、雨雪、日照、盐蚀等对天线的损坏。
图2-4 观测墩设计图
2.2 室内部分
图2-5 GNSS主机构成图及外接设备
室外部分接受GPS信号后，通过线缆将原始电子信号传输至室内设备，室内设备主要可分为两个单元：数据解算单元和网络传输单元。
2.2.1 数据解算单元
数据解算单元的核心部件为GPS解算主板，拟采用国际一线的Trimble BD970核心主板，该主板与省网解算主板均为国际一线的GPS厂家美国Trimble公司生产，产品代高于省网主板。
Trimble BD970主板如下图：
图2-6 Trimble BD970主板
2.2.2 系统集成
由相关集成商完成系统集成。
面板、接口、外壳、工艺设计采用南方测绘方案。
效果图如下：
图2-7 参考站主机效果图
图2-8 GNSS主机面板
技术特点
1、采用嵌入式系统平台，选用32位ARM处理器AT91RM9200，主频可上到180MHz；采用Trimble BD970 GNSS接收主板，工业级低功耗设计，抗干扰能力强，高稳定性，满足CORS系统长时间无人值守稳定运行的要求。
2、主机配备3个RS232数据端口、1个多功能端口、1个外接频标端口，可连接高精度原子钟、气象仪、气压仪、倾斜仪等多种传感器设备，适用于不同行业对于多功能CORS系统的需求。
3、内置4GB的高性能工业级SD数据存储卡，支持1G到16G任意容量大小的工业级SD数据存储卡，可储存5秒采样率12个月以上的原始观测数据。
数据以文件方式存储，可供本机复制下载或远程下载；并有循环存储功能。
同时用户可以通过本地主机或服务器远程设置是否启用SD卡存储静态数据。
4、用户可通过网络、串口、蓝牙以及液晶面板按钮等方式对系统参数进行配置。
用户通过网络可以远程登录到NET S8主机，通过设置不同的安全访问级别，实现对主机的不同操作。
用户可以查看主机的运行状态，下载观测数据，支持远程的重启、格式化SD卡、固件升级和注册等。
方便用户远程对系统对进行维护操作，减少用户的维护成本。
5、基站主机具备自动复位功能，在主机掉电恢复后会自动按原设置继续工作，而无须人工干预；主机具备长期、稳定的连续工作能力，即长期、连续跟踪卫星信号并记录数据的能力。
三、控制中心子系统
整个体系是以系统控制中心为中心节点的星型网络。
作为中心节点的系统控制中心是系统的管理与处理中心，它的结构与性能会直接影响整个系统的运行与可靠性。
系统控制中心的设备主要是计算机和网络部件等。
目前，该网络主要的技术指标如下： 网络形式：1000M 分布式结构，网络协议为TCP/IP。
网络规模：分布式安装，两台站点数据服务器，一台做为主服务器，另外一台做为冗余备份服务器，可扩充。
区县局基准站计算机和用户数据中心子系统计算机也接入本网络。
网络元件：1 台支持第2、3层协议的新型千兆博科光纤数据交换机，1台Cisco路由器，系统控制中心内，充当工作站的计算机都是采用了Intel结构的PC计算机。
3.1 控制中心硬件组成
图3-1 控制中心机柜设计图
1、UPS电源:为控制中心提供不间断电源
2、光端机及接线器：提供光纤转换
3、交换机路由器：为服务器提供网络链接
4、NRS服务器：安装NRS控制软件
5、备用服务器：为主服务器提供备用
6、磁盘阵列：提供各种数据的存储与管理
7、机柜：存入控制中心各硬件
3.2 控制系统软件-NRS
NRS软件主要包含三大数据处理模块，NRS Net、NRS Server、NRS Center。
图3-2 系统构成
1、NRS NET：网络参考站解算模块，负责网络各参考站的数据解算及建
2、NRS Server：虚拟参考站改正数生成和发布模块
3、NRS Center：基站管理和静态数据管理模块
四、数据通讯子系统
4.1 参考站网络传输单元
参考站数据经主板解算后，通过网络单元将解算出的数据上传给控制中心服务器，完成一个工作周期。
中心服务器将接收到的各参考站数据处理后，得到网络差分数据，经外网固定IP向外播发。
网络传输单元采用原装进口器件，确保传输质量。
推荐网络承载
1. 光纤专网：光端机和光电转换器
参考站经光纤专网直联至控制中心
2. ADSL：交换机和路由器
参考站经ADSL接入Internet ,再经Inernet接入控制中心
4.2控制中心网络传输单元
控制中心的网络单元主要承担接收各参考站数据及向外播发差分数据。
需提供一个外网固定IP。
1、光纤专网接入
参数站的数据经光纤传输至控制中心,需用到以下设备。
图4-1 左上：路由器，交换机左中/右：光电转换器(协议转换器) 下：光端机
1．光端机：光信号传输的终端设备。
2．光电转换器：完成光信号与电信息的转换。
3．.路由器：互联网的主要节点设备。
路由器通过路由决定数据的转发。
4．交换机：同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。
每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。
2、ADSL网络接入
控制中心只需要用到交换机和路由器。