CN114460607A - 基于cors基准站的gnss铁路控制网系统 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例中提供了一种基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统,属于智能设备技术领域,该系统包括:基准站网子系统,包括CORS基准站,所述CORS基准站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备及防雷设备,用于进行卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输以及设备完好性监测;数据处理中心系统子系统,包括数据中心CORS数据处理装置,用于对基准站子系统中CORS基准站采集的数据进行分流与处理;网络通讯系统,用于把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心,同时把把系统差分信息传输至用户;用户子系统,由多个定位终端构成,用于按照用户需求进行不同精度定位。通过本公开的处理方案,能够有效的对铁路网络进行控制,提高了铁路网络控制的效率。
Description
技术领域
本公开涉及智能设备技术领域,尤其涉及一种基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统。
背景技术
随着我国铁路的飞速发展,为确保列车运行安全,原铁道部已经制定出中国铁路运行控制系统(CTCS)的框架,在CTCS-3级和CTCS-4级中采用GSM-R作为系统信息传输平台,完成车-地间大容量的信息交换,在CTCS-4级中或使用全球卫星定位系统提供列车定位及列车速度信息。
在列控系统中采用卫星定位技术,省去轨旁列车定位和测速设备,可以大大减少铁路建设的成本,但其带来的问题也是不容忽视的。出于安全考虑,卫星信号质量、完好性等问题都是使用卫星定位技术必须重视的。在CTCS-3级和CTCS-4级中,机车乘务员凭车载信号行车,无论对于列车运行管理部门还是列车乘务人员,从列车出站到进站,全面实时监控卫星状态,监控列车运行状态的系统,都是对其保障列车安全运行的有力帮助
为此,需要一种全新的GNSS铁路控制网系统。
发明内容
有鉴于此,本公开实施例提供基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统,至少部分解决现有技术中存在的问题。
本公开实施例提供了一种基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统,包括:
基准站网子系统,包括CORS基准站,所述CORS基准站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备及防雷设备,用于进行卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输以及设备完好性监测;
数据处理中心系统子系统,包括数据中心CORS数据处理装置,用于对基准站子系统中CORS基准站采集的数据进行分流与处理;
网络通讯系统,用于把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心,同时把把系统差分信息传输至用户;
用户子系统,由多个定位终端构成,用于按照用户需求进行不同精度定位。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,CORS基准站在已知高等级点上的基准点上安装GNSS天线、GNSS接收机,进行连续观测,组成CORS基准站网;
通过将基准站采集到的GNSS观测数据发送给数据处理中心进行基线解算、区域大气误差建模,并根据流动站上传的概略坐标进行差分数据生成,发送给流动站,在流动站概略位置处生成虚拟参考站,与流动站构成短基线,进行基线解算最终得到高精度三维坐标。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述CORS基站由室内、室外两部分组成,室外部分包括观测墩、GNSS天线、避雷针,室内部分包括机柜、GNSS接收机、防雷设备、网络通讯设备、机柜。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述CORS基站还包括观测墩,墩体高度不小于1.5m,观测墩内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接,结合部分不少于0.1m;观测墩浇注安装强制对中标志,墩外壁加装缆线进出的硬制管道;观测墩的强制对中由对中盘、测量标志、支架、保护盖组成。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,观测墩分为地面以下部分、地面以上部分以及强制对中标志三部分。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,观测墩地面以下部分长不小于3000mm;
墩体底面为1200mm~1500mm的正方形,高度为300mm;
墩体中心位于冻土线以下700mm;
观测墩设有隔震槽,隔震槽宽度为不小于150mm,内填粗沙,避免振动带来的影响。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,天文观测墩地面以上部分,形状为直径500mm的圆柱体;
观测墩地面以上部分高度设计为不小于1500mm。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述系统同步采集基础控制网、固定桩轨道控制网GNSS原始观测数据,数据采集时长为24小时,同步获取国家CGCS2000高等级控制点坐标、GNSS数据;
分别将基准站观测数据、控制点观测数据解码成标准Rinex格式文件,并用切割成采样率为30秒的标准数据;
检查评估观测数据多路径效应误差大小及周跳数,根据具体情况分析、判断是否进入下一步数据处理流程;
根据测站信息文件获取观测站的接收机型号及固件版本号,并据此判定每个通道的观测数据类型。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,其特征在于,所述系统还用于:
收集下载解算必须的数据文件,并根据解算要求,整理成规范格式,包括:
将整理后的多个站的观测数据按年积日目录进行存放;
导航文件和精密星历文件准备;
站约束控制文件的准备;
时段控制文件的准备,包括设置分析类型,初始观测误差和GPS卫星约束;
站表的准备,包括GPS站名,GPS接收机类型型号版本号,天线类型型号,天线高,开始结束时间;
测段表的准备,包括年,年积日,时段,采样间隔,开始时刻和使用的卫星号;
初始坐标表的准备,包括需要计算的GPS站的初始坐标,可以使用SVPOS得到,并进一步精化;
天线相位中心表的准备,包括各种类型的GPS天线相位中心随方位角和高度角变化的数值,GPS接收机和天线码文件;
站海潮文件的准备;
IGS精密星历的准备。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,各基准站实时获取卫星导航信息,通过专网/4G/公网上传到数据处理中心数据转发服务器,数据处理软件从该服务器获取各基准站数据后进行大气误差模型建立,并将生成的差分改正信息利用无线通讯网络4G发给移动用户,实现高精度定位。
本公开实施例中的基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统,包括:基准站网子系统,包括CORS基准站,所述CORS基准站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备及防雷设备,用于进行卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输以及设备完好性监测;数据处理中心系统子系统,包括数据中心CORS数据处理装置,用于对基准站子系统中CORS基准站采集的数据进行分流与处理;网络通讯系统,用于把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心,同时把把系统差分信息传输至用户;用户子系统,由多个定位终端构成,用于按照用户需求进行不同精度定位。通过本公开的处理方案,提高了有GNSS铁路控制网系统的控制效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本公开实施例提供的一种基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统的结构示意图;
图2为本公开实施例提供的一种GNSS控制网定位示意图;
图3为本公开实施例提供的一种固定基站的结构示意图;
图4为本公开实施例提供的一种观测墩结构示意图;
图5为本公开实施例提供的一种观测墩剖面示意图;
图6为本公开实施例提供的一种数据处理中心软件工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
需要说明的是,下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见,本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中,且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开,所属领域的技术人员应了解,本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施,且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说,可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外,可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想,图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外,在以下描述中,提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而,所属领域的技术人员将理解,可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
参见图1,本发明实例中的基准站网子系统,包括CORS基准站,所述CORS基准站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备及防雷设备,用于进行卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输以及设备完好性监测;数据处理中心系统子系统,包括数据中心CORS数据处理装置,用于对基准站子系统中CORS基准站采集的数据进行分流与处理;网络通讯系统,用于把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心,同时把把系统差分信息传输至用户;用户子系统,由多个定位终端构成,用于按照用户需求进行不同精度定位。
GNSS控制网系统由基准站网子系统、数据处理中心系统子系统、网络通讯系统、用户系统四个部分组成,各基准站与数据处理与控制中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。
由图1可知,基准站网子系统由单个基站组网而成,每个基站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备、防雷设备等,主要负责卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输;数据处理中心子系统由数据中心CORS软件、计算机、网络通讯设备、电源设备组成,主要负责数据分流与处理、系统管理与维护、服务生成与用户管理;数据通信子系统主要由有线网络、4G/5G无线网络组成,主要负责把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心、把系统差分信息传输至用户;用户子系统包括定位终端等。
作为一个例子,参见图2,基准站A、B、C、D是在已知高等级点上(基准点)安装GNSS天线、GNSS接收机,进行连续观测,组成CORS基准站网。将基准站采集到的GNSS观测数据发送给数据处理中心进行基线解算、区域大气(电离层、对流程)误差建模,并根据流动站上传的概略坐标进行差分数据生成,发送给流动站,在流动站概略位置处生成虚拟参考站,与流动站构成短基线,进行基线解算最终得到高精度三维坐标。
CORS基准站网系统特点如下:
(1)精度覆盖均匀。CORS系统通过基线解算、构建区域大气误差模型,可以通过内插方式计算覆盖区域内的任意位置的大气误差,解决了单基站RTK基准站与流动站距离增加引起的大气误差相关性降低,导致流动站定位精度下降。
(2)基准站坐标保密性好。CORS系统播发给用户的为虚拟参考站信息,虚拟参考站中基站信息为终端上传的概略坐标,保密性好。
(3)节约成本。通常,单基站RTK定位精度随着用户与基站的距离增加而降低,超过10km,南方地区、高差大的地区超过5km时,很难保证定位精度。CORS系统基准站间距离可以达到80~100km,对于相同的覆盖区域,相比单基站RTK而言,CORS系统只要布设更少的基站,可以起到节约成本的作用。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,CORS基准站在已知高等级点上的基准点上安装GNSS天线、GNSS接收机,进行连续观测,组成CORS基准站网;
通过将基准站采集到的GNSS观测数据发送给数据处理中心进行基线解算、区域大气误差建模,并根据流动站上传的概略坐标进行差分数据生成,发送给流动站,在流动站概略位置处生成虚拟参考站,与流动站构成短基线,进行基线解算最终得到高精度三维坐标。
参见图3,根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述CORS基站由室内、室外两部分组成,室外部分包括观测墩、GNSS天线、避雷针,室内部分包括机柜、GNSS接收机、防雷设备、网络通讯设备、机柜。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述CORS基站还包括观测墩,墩体高度不小于1.5m,观测墩内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接,结合部分不少于0.1m;观测墩浇注安装强制对中标志,墩外壁加装缆线进出的硬制管道;观测墩的强制对中由对中盘、测量标志、支架、保护盖组成。
参见图3-5,根据本公开实施例的一种具体实现方式,观测墩分为地面以下部分、地面以上部分以及强制对中标志三部分。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,观测墩地面以下部分长不小于3000mm;
墩体底面为1200mm~1500mm的正方形,高度为300mm;
墩体中心位于冻土线以下700mm;
观测墩设有隔震槽,隔震槽宽度为不小于150mm,内填粗沙,避免振动带来的影响。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,天文观测墩地面以上部分,形状为直径500mm的圆柱体;
观测墩地面以上部分高度设计为不小于1500mm。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,所述系统同步采集基础控制网、固定桩轨道控制网GNSS原始观测数据,数据采集时长为24小时,同步获取国家CGCS2000高等级控制点坐标、GNSS数据;
分别将基准站观测数据、控制点观测数据解码成标准Rinex格式文件,并用切割成采样率为30秒的标准数据;
检查评估观测数据多路径效应误差大小及周跳数,根据具体情况分析、判断是否进入下一步数据处理流程;
根据测站信息文件获取观测站的接收机型号及固件版本号,并据此判定每个通道的观测数据类型。
根据本公开实施例的一种具体实现方式,其特征在于,所述系统还用于:
收集下载解算必须的数据文件,并根据解算要求,整理成规范格式,包括:
将整理后的多个站的观测数据按年积日目录进行存放;
导航文件和精密星历文件准备;
站约束控制文件的准备;
时段控制文件的准备,包括设置分析类型,初始观测误差和GPS卫星约束;
站表的准备,包括GPS站名,GPS接收机类型型号版本号,天线类型型号,天线高,开始结束时间;
测段表的准备,包括年,年积日,时段,采样间隔,开始时刻和使用的卫星号;
初始坐标表的准备,包括需要计算的GPS站的初始坐标,可以使用SVPOS得到,并进一步精化;
天线相位中心表的准备,包括各种类型的GPS天线相位中心随方位角和高度角变化的数值,GPS接收机和天线码文件;
站海潮文件的准备;
IGS精密星历的准备。
参见图6,根据本公开实施例的一种具体实现方式,各基准站实时获取卫星导航信息,通过专网/4G/公网上传到数据处理中心数据转发服务器,数据处理软件从该服务器获取各基准站数据后进行大气误差模型建立,并将生成的差分改正信息利用无线通讯网络4G发给移动用户,实现高精度定位。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于CORS基准站的GNSS铁路控制网系统,其特征在于,包括:
基准站网子系统,包括CORS基准站,所述CORS基准站包括多系统高精度接收机、扼流圈天线、观测墩、网络传输设备及防雷设备,用于进行卫星信号的捕获、跟踪、采集与传输以及设备完好性监测;
数据处理中心系统子系统,包括数据中心CORS数据处理装置,用于对基准站子系统中CORS基准站采集的数据进行分流与处理;
网络通讯系统,用于把基准站GNSS观测数据传输至系统控制中心,同时把把系统差分信息传输至用户;
用户子系统,由多个定位终端构成,用于按照用户需求进行不同精度定位。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:
CORS基准站在已知高等级点上的基准点上安装GNSS天线、GNSS接收机,进行连续观测,组成CORS基准站网;
通过将基准站采集到的GNSS观测数据发送给数据处理中心进行基线解算、区域大气误差建模,并根据流动站上传的概略坐标进行差分数据生成,发送给流动站,在流动站概略位置处生成虚拟参考站,与流动站构成短基线,进行基线解算最终得到高精度三维坐标。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:
所述CORS基站由室内、室外两部分组成,室外部分包括观测墩、GNSS天线、避雷针,室内部分包括机柜、GNSS接收机、防雷设备、网络通讯设备、机柜。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:
所述CORS基站还包括观测墩,墩体高度不小于1.5m,观测墩内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接,结合部分不少于0.1m;观测墩浇注安装强制对中标志,墩外壁加装缆线进出的硬制管道;观测墩的强制对中由对中盘、测量标志、支架、保护盖组成。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于:
观测墩分为地面以下部分、地面以上部分以及强制对中标志三部分。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:
观测墩地面以下部分长不小于3000mm;
墩体底面为1200mm~1500mm的正方形,高度为300mm;
墩体中心位于冻土线以下700mm;
观测墩设有隔震槽,隔震槽宽度为不小于150mm,内填粗沙,避免振动带来的影响。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:
天文观测墩地面以上部分,形状为直径500mm的圆柱体;
观测墩地面以上部分高度设计为不小于1500mm。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:
所述系统同步采集基础控制网、固定桩轨道控制网GNSS原始观测数据,数据采集时长为24小时,同步获取国家CGCS2000高等级控制点坐标、GNSS数据;
分别将基准站观测数据、控制点观测数据解码成标准Rinex格式文件,并用切割成采样率为30秒的标准数据;
检查评估观测数据多路径效应误差大小及周跳数,根据具体情况分析、判断是否进入下一步数据处理流程;
根据测站信息文件获取观测站的接收机型号及固件版本号,并据此判定每个通道的观测数据类型。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统还用于:
收集下载解算必须的数据文件,并根据解算要求,整理成规范格式,包括:
将整理后的多个站的观测数据按年积日目录进行存放;
导航文件和精密星历文件准备;
站约束控制文件的准备;
时段控制文件的准备,包括设置分析类型,初始观测误差和GPS卫星约束;
站表的准备,包括GPS站名,GPS接收机类型型号版本号,天线类型型号,天线高,开始结束时间;
测段表的准备,包括年,年积日,时段,采样间隔,开始时刻和使用的卫星号;
初始坐标表的准备,包括需要计算的GPS站的初始坐标,可以使用SVPOS得到,并进一步精化;
天线相位中心表的准备,包括各种类型的GPS天线相位中心随方位角和高度角变化的数值,GPS接收机和天线码文件;
站海潮文件的准备;
IGS精密星历的准备。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:
各基准站实时获取卫星导航信息,通过专网/4G/公网上传到数据处理中心数据转发服务器,数据处理软件从该服务器获取各基准站数据后进行大气误差模型建立,并将生成的差分改正信息利用无线通讯网络4G发给移动用户,实现高精度定位。
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