司南导航：CORS接收机的原理、操作及故障分析（原理篇）

连续运行参考站系统(Continuous Operational Reference System，简称CORS)可以定义为：一个或若干个固定的、连续运行的卫星参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WLAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动提供经过检验的不同类型数据的系统。

本文分原理、操作和故障处理三个篇章对CORS参考站接收机进行分析介绍。

1、原理篇

如图1.1所示，在一定区域内架设一定数量的基准站(Reference Station)，基站接收卫星信号，然后将观测信息传送至数据处理中心(Control Center)，移动站(Rover)先将接收机的位置信息发送到数据处理中心，数据处理中心会根据移动站的位置，选择附近几个位置比较好的基准站信息，虚拟出一个参考站，然后，将虚拟参考站改正数据播发给移动站，进行差分定位。 这种技术是美国的天宝公司研制出的虚拟参考站技术(VRS)，VRS是常用CORS系统常用算法中的一种。

图1.1 VRS技术示意图

CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。系统的构成如图1.2所示。

图1.2 CORS系统组成结构示意图

参考站的建设是CORS系统组建中的重点和难点部分，其中涉及很多的考虑因素，站点建设的质量决定后续CORS系统提供服务的质量。一个CORS站点必不可少的部分有天线、参考站接收机、气象仪、UPS电源、网络设备。参考站构成的重要部件如图1.3所示。参考站接收机作为CORS系统中关键的组成部分，需要完成卫星信号的采集、导航电文的产生、导航数据的分发等重要功能。司南导航研发的M300 Pro接收机就是比较典型的参考站接收机。

图1.3 参考站构成部分实物图

M300 Pro接收机作为CORS系统的基础设备，通过计算机和网络技术，向数据控制中心实时传输GNSS观测数据信息，并向管理人员提供运行状态信息查看、远程设置、固件升级等服务。M300 Pro接收机组成部分：

• GNSS高精度定位板卡

• 应用服务处理单元

• 电源管理单元

• 电池充电管理

• 接口单元

• 前面板显示控制单元

图1.4 M300Pro硬件方案构成示意图

M300Pro的软件是基于Linux平台设计的，软件的结构是B/S模式。软件的构成如图1.5所示。从图1.5可知，接收机的功能实际由在linux系统中运行的两个进程实现。固件应用程序负责将GNSS定位板卡的数据传送给Web应用程序，同时将用户通过web页面设置的参数传递给GNSS定位板卡。而Web应用程序则负责向用户呈现相应的数据信息，如定位信息，接收机的工作状态信息等。

固件应用程序和web应用程序的交互是通过一种被称之为“共享内存”的进程间通信方式实现的。两个应用程序约定了交互信息的内容和格式，通过内容的变化，两个进程进行信息的交互。

图1.5 M300Pro软件方案构成图

M300Pro接收机具有以下功能特点：

Ø GNSS数据采集记录，支持Rinex、Binex等多种数据格式

Ø 支持TCP/IP数据传输，实时传输卫星原始观测数据和差分数据等信息

Ø 支持Ntrip数据传输，支持Ntrip Server和Ntrip Client两种工作模式

Ø 支持接收机的远程管理，能够进行远程升级和数据下载等操作

Ø 支持气象仪数据的接入

Ø 支持NtripCaster功能，单基站工作模式

Ø 支持邮件告警、日志记录、FTP数据推送等功能