cors是什么意思，基于CORS系统的高精度RTK定位技术设计详解

很多朋友对cors是什么意思，基于CORS系统的高精度RTK定位技术设计详解不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

0 引言RTK定位技术是一种利用全球导航卫星系统(GNSS)进行实时动态相对定位的技术。由于RTK定位技术具有实时性好、定位精度高等优点，被广泛应用于地形测绘、施工放样等领域。

必备装备。传统的RTK定位技术在运行时，首先需要人工架设基站，然后通过无线数传站以数据链路的形式在基站与流动站之间传输差分数据。

但有效工作距离一般只有10公里左右，同时工作中容易被树木和建筑物遮挡，导致数据传输不稳定，定位精度降低。随着国家信息化水平的提高，计算机网络和通信技术的飞速发展，许多城市建立了连续运行参考站（Continusly Operating Reference Station，CORS）系统。

针对传统数据传输方式的不足，本文实现了一种结合CORS系统的高精度RTK定位技术。该技术采用3G网络通信技术建立数据传输链路，使数据传输更加稳定可靠，传输距离更远。

同时，网络设备功耗低、结构小、操作方便。1 RTK定位技术原理RTK技术的基本原理是基于对两个测量站载波相位的实时处理。

首先，参考站将观测到的载波相位测量值和自身的坐标信息发送给移动站。移动站接收GPS卫星信号的载波相位和来自参考站的载波相位测量值，利用参考站和流动站观测误差的空间相关性，减少了大部分观测数据的误差漫游者的区别。

合成相位差观测值进行实时处理，求解观测点坐标。 RTK定位技术原理框图如图1所示。

2 系统结构设计及功能概述根据RTK终端系统的设计要求，系统结构中的三个核心模块为：微处理器模块、GPS模块、3G网络模块。电源模块主要是为系统各模块提供安全可靠的电源保障。

各模块的连接如图2所示。2.1 S5PV210微处理器本系统采用三星公司推出的S5PV210应用处理器[5]。

S5PV210采用ARM CortexTM-A8内核，ARM V7指令集主频高达1GHz。它拥有64/32位内部总线和32/32 KB数据、指令一级缓存、512 KB二级缓存，可实现2000 DMIPS（每秒2亿条指令集）的高性能计算能力。

该终端采用Friendly Arm公司的Tiny210核心板，搭载S5PV210处理器，拥有256MB DRAM和1GB NAND Flash存储芯片。其丰富的外围接口便于数据处理和人机通讯。

命令交互。2.2 GPS模块本系统GPS模块采用美国天宝公司高性能BD970板卡。

具有原始数据质量好、定位精度高等特点。主要用于接收卫星信号，输出接收到的卫星星历数据和观测数据，可满足用户对多系统多频点数据处理的需求。

其热启动时间小于8 s，重捕获时间小于0.1 s，功耗仅为215 mW，结构紧凑，性能优良，非常适合在对功耗和体积要求较高的嵌入式系统中应用。2.3 3G网络模块数据链系统又称数据传输系统，是实现RTK定位技术的关键部分。

其主要功能是完成RTK终端与CORS中心的数据交互。现在移动互联网覆盖面很广。

本文使用华为的MU709网络模块。基于低功耗设计思想，睡眠模式电流仅为1mA，内部集成TCP/IP协议和扩展的TCP/IP协议，配合AT指令使用方便。

操作。通过在网络模块中安装SIM卡，利用3G网络通信技术实现与CORS中心的无线通信。

3 软件系统设计本系统设计的功能是利用3G网络传输技术替代传统的无线传输技术，保证数据稳定、远距离传输、提高定位精度。系统运行在高稳定、实时的嵌入式Linux系统上[8]，主要包括：主控程序、GPS数据处理软件设计、差分数据处理软件设计、数据交互软件设计。

3.1 主控程序系统上电后，执行主控程序，首先对系统进行初始化。 GPS模块的初始化主要是初始化串口UART0，即设置UART0的传输帧格式和波特率。

根据BD970板的硬件特性，设置UART0波特率为11520bit/s，8个数据位，无校验位，1个停止位。如果接收到GPS 数据，则处理数据；否则，复位串口并接收数据。

Linux系统启动时，自动读取脚本程序，启动3G网络模块，执行ppp拨号连接CROS系统中心服务器。此时需要验证用户信息的账号和密码，成功后才能建立连接，否则进入下一次连接。

初始化完成后，进入下一步差分数据处理。主控程序流程图如图3所示。

3.2 GPS数据处理模块该模块的目的是实现位置信息的解析。 BD970板按照NEMA-0813通信标准格式输出定位信息，输出数据采用ASCII码，语句分类包括$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV等，其中GPGGA语句是其中一种最广泛使用的数据，包括17个字段：语句标识头、世界时间、纬度、纬度半球、经度、经度半球等，结束标志为回车和换行，分别以14个逗号分隔[9]。

系统主要使用GPGGA语句，里面包含了系统定位需要的信息，所以只需要读取GPGGA语句即可。微处理器通过串口接收BD970的原始数据。

如果缓冲区中保存的数据以“GPGGA”开头，以“”结尾，且数据校验位正确，则可以判断为完整有效的数据报文，然后进行下一步的数据分析处理。如果不满足以上要求，则判断为无效数据并丢弃，继续判断接收到的数据。

GPS数据处理流程图如图4所示。3.3 差分数据处理模块Ntrip（Networked Transport of RTCM via Internet Protocol）是目前CORS系统主要的数据传输协议，可以在Internet上传输RTK数据。

它是基于HTTP协议的通用协议和基于网络TCP/IP协议的协议。 HTTP 对象是GPS 数据流。

Ntrip网络主要由客户端、服务器和数据处理中心三部分组成。这里的Ntrip client和Ntrip server都只相当于HTTP连接中的client，Ntrip处理中心是响应它们的服务处理器。

在CORS网络中，Ntrip客户端是指接收RTK数据流的流动站设备，使用Ntrip处理中心分配的IP地址通过Internet连接到Ntrip处理中心。差分数据处理流程图如图5所示。

首先，用户需要将账号和密码发送到控制中心供用户访问，流动站可以请求差分数据。然后分析差分数据是否为缓冲区中的有效数据，判断校验位是否正确。

如果符合要求，保存位置信息；否则，重新向CORS中心请求差分数据。3.4 数据交互模块该部分主要利用蓝牙通信技术实现RTK终端与用户的数据交互：终端将最终定位结果实时发送给用户供用户查看使用，用户也可以发送操作指令通过蓝牙连接到终端。

由于位板计算的输出定位结果的速率与蓝牙的数据输出速率不同，为了避免数据覆盖和丢失，设计了多线程模型，结合锁定的循环队列进行数据缓存。当数据到达时，写入线程获取队列尾部的互斥量并将数据写入缓存，并在写入一个完整的定位数据节点后立即释放互斥量。

这时候读线程会在队头获取一个互斥锁，读取一个完整的数据，然后通过蓝牙发送出去，释放互斥锁。数据交互流程图如图6所示。

4 测试结果分析为了测试终端在实际应用环境中的可用性和稳定性，选择重庆邮电大学逸夫科技大楼作为测试场地。测试分为无遮挡测试和遮挡测试两种情况。

把终端机放在空旷的地方是无遮挡的测试，测试会在逸夫科技大楼的楼顶进行。将终端放在逸夫科技大楼前的大树旁边，作为遮挡测试。

在室外进行定位测量并保存最终定位数据，然后在上位机分析定位数据精度。为了保证每次测试的独立性，测试结束后关机，然后重新启动机器，然后再开始下一次测试。

4.1 到达固定解的时间分析输出数据只有在RTK终端的定位结果达到定解时才有效，因此达到定解所需的时间是衡量终端性能的重要指标。最终定位结果中第六字段表示GPS状态，“0”表示没有定位，“4”表示到达固定解，“5”表示到达浮点解。

终端观测到一组GPS数据的时间称为一个epoch，大约每1s可以观测到一组GPS数据。在实际测量过程中，用观测到的epoch数来表示终端的工作时间。

图7 显示了在没有遮挡的情况下达到固定解决方案所需的时间。终端可以快速从浮点解状态转换为定解状态并输出有效数据，并且始终处于定解状态。

图8 显示了在遮挡情况下达到固定解决方案所需的时间。终端会在浮点解状态停留一段时间（约10s），然后达到定解状态并输出有效数据，并保持在定解状态。

结果表明，即使在卫星信号和数据传输链路受阻的情况下，终端也能在短时间内实现固定解，满足实际需求。4.2 定位精度分析在测试定位精度时，需要分析接收机在到达固定解后输出的定位数据。

取每组数据所有固定解的平均值作为位置的理论值，然后计算每组数据的定位结果与理论值的偏差和最大偏差，对数据进行分析使用MATLAB，如图9 和图10 所示的结果。在不同环境下测试了三组数据，每组数据的采集时间约为5分钟（约300个epochs）。

无遮挡测试结果统计分析见表1，有遮挡测试结果统计分析见表2。通过分析表1和表2的平均偏差可以看出，两种情况的整体定位结果比较稳定，误差非常接近，均在1cm以内，在允许误差范围内。

通过对表1中最大偏差值的分析可以看出，在没有遮挡的情况下出现的波动较小，定位精度较高。最大偏差值在2厘米左右，但大部分历元的误差都在厘米级。

在误差范围内。通过分析表2中的最大偏差值可以看出，当存在遮挡时，由于接收卫星信号的影响，差分数据传输会在一段时间内受到影响，导致定位误差出现一定的波动。

因此，在测试过程中，有时会出现较大的波动，最大偏差约为2.9厘米，波动范围在测试精度允许范围内。一般来说，无论是没有遮挡的环境还是有遮挡的环境，在测试的时候某个epoch的定位结果都会有一定的波动，但是整体的实验结果表明，基于BD970板卡的RTK定位系统可以达到厘米级的定位精度，而大地测量需要厘米级的定位精度。

5 结束语针对差分数据无线电传输易受地理环境、有效距离、天气等因素影响的问题，本文实现了一种基于Linux嵌入式平台的实用RTK技术，并结合GPS定位进行开发。技术与3G无线通信技术。

完成RTK终端系统，增强差分数据传输的可靠性和稳定性，提高定位精度。蓝牙通讯技术的使用，提供了良好的用户体验，实现了可视化功能。

采用高性能嵌入式技术，实现了小型化和集成化，提高了系统的智能化，操作方便。通过对不同环境的测试分析，结果表明本文实现的RTK定位系统是可行的，在无遮挡无遮挡的应用场景下具有较高的稳定性，能够提供厘米级的高精度定位结果。

满足大地测量等实际应用需求。该装置体积小、功耗低，易于安装在小型无人机等载体上进行定位导航，具有广阔的应用前景。

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