GNSS基站建设

本文详细说明了基站的建设方法

0引言

GNSS基站是整个GNSS连续运行参考站系统得以运行的起点，它提供整个系统需要的最原始的观测数据，因此它的设计优劣直接影响到整个系统的性能。而决定该子系统优劣的关键是基站设备的选型和参考站站址的选择。

1参考站设计施工过程

参考站系统的施工与安装根据下表进行，同时每工序的所需提交的成果也列入表内。

2GNSS基站选址基本要求

站址宜选择在基础坚实稳固，易于长期保存，并利于安全作业的地方;

距易产生多路径效应的地物(如高大建筑物、树木、水体、海滩和易积水地带等)的距离不小于200米;

应有10°以上地平高度角的卫星通视条件，特殊困难地区，可在一定范围(水平视角不超过60°)内，放宽至25°。

距电磁干扰区(如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等)的距离应该大于200米;与高压输电线、微波通道的距离应该大于100米

避开易产生震动的地带(如距铁路200米，距繁忙公路50米以内或其它受剧烈振动的地点);

站址应该有利于方便架设市电线路或具有可靠的电力供应，并方便接入公共通讯网络或专用的通讯网络;

屋顶观测墩应选在坚固稳定的建筑物上，建筑物高度不宜超过30米;

实地进行卫星定位观测，以1s采样间隔记录不少于24小时，当数据有效率小于85%，多路径影响值大于0.45m时，应变更站址。

3观测墩的设计与施工

连续运行卫星定位综合服务系统的GNSS基站建设可以选用屋顶观测墩或土层/基岩观测墩。

对屋顶观测墩而言、观测墩设计为圆柱体，设计高度为高度为1.5米或根据实际的需要确定观测墩的高度。观测墩内置4根以上直径为12毫米的螺纹钢筋，并与建筑物承重墙内钢筋焊接在一起，同时将一主筋外露用Φ8圆钢与建筑物原有防雷带焊接。观测墩内预埋直径为50mm的PVC管或镀锌管1根，顶部预埋强制对中器，浇注标号为C25的混凝土，并采用氟碳漆进行外装饰。其余施工要求参照测量墩标标准执行。

对于土层/基岩观测墩，基岩观测墩应与基岩紧密浇注，埋置在基岩内的深度不小于0.5米，四角钢筋锚如基岩的长度不小0.3米;土层观测墩的埋深不小于冻土线下2米。

在观测墩的顶部安装强制对中装置。对于土层/基岩观测墩与地层接合的四周应有不小于10cm的隔振槽，隔振槽内填粗沙。屋顶观测墩与屋面接合处要作防水处理。

4观测室的设计与施工

观测室是基站设备安装的主要场所，下面给出了GNSS基站观测室的典型平面布置和装修注意事项：

信号线与电力线分别布设，尽量不要交叉和重叠，以减少彼此影响。

信号线与设备的连接必须有固定措施，确保连接的可靠性。

电力线插座必须接触良好，应符合有关部门的检测标准。

线缆的固定采用布线架或塑料线夹，拐弯处应有防护措施，避免因线缆外皮的划伤而造成的故障。

5GNSS基站上的设备选型

5.1GNSS基站上GNSS接收机设备选型

GNSS基站收机支持多种卫星信号，包括GPS L1/L2/L5及 GLONASS L1/L2信号。另外，为了适应下一代现代化GNSS的需求，提供对伽利略卫星系统的兼容产品，在此项计划的支持下，参考接站收机能够追踪用于信号评估和测试的GIOVE-A 和GIOVE-B实验测试卫星。

参考接站收机支持新的CMRx通信协议，它为优化带宽和充分利用可视范围内所有卫星提供前所未有的修正压缩。这可以给你提供最可靠的定位性能。

参考接站收机外形小巧，功耗低和强大的网络功能可作为VRS网络系统中的高精度定位传感器，作为常规RTK测量中的基站，作为连续运行参考站(CORS)，作为常规静态测量，作为用于大气、地壳等科研动态后处理应用领域的接收机，作为航空领域的高动态测量用接收机，作为支持差分全球定位系统(DGPS)的MSK信标机;另外，参考接收机用于石油平台、矿山、水坝、桥梁等构筑物或其它自然或人为物体的精确形变监测用接收机。

参考站接收机使用板载的内置存储器可提供高质量的数据保护，内置的锂电池可以提供长达15小时以上工作时间、IP67的防水防尘标准 和MIL-STD 810F的振动标准，非常适合野外恶劣环境下的使用。

参考站接收机可以记录多种类型的观测数据，用于各种后处理的应用。参考接收机提供支持8GB的板载内置存储器，同时支持外置USB存储设备。此外，参考接收机支持高达50HZ采样率的数据记录，支持T02、RINEX文件、BINEX和谷歌地球文件等多种数据存储格式。

参考站接收机内置远程管理功能，利用互联网协议(IP)作为主要的通信机制，采用用户熟悉的基础设施Web界面，提供完整的接收状态，配置，固件更新和数据访问，并支持安全级别和访问控制等。此外，接收器支持Email报警功能，系统管理员可以准确判定那台接收机出现什么故障。

参考站接收机具有可视化的前置面板，具有提供若干个按钮，两行以上LED显示，可以实现接收机现场状态信息查询以及现场参数配置。

5.2GNSS基站上天线选型

GNSS天线尽可能选择双频GPS天线，该天线可增强了天线相位中心的稳定性，提高了GPS测量精度。隐形吸波涂层使GPS天线具有更好的抑制和消除多路径以及RF效应的干扰。这种天线的性能可以和Unavco-endorsed扼流圈天线相媲美，甚至优于扼流圈天线，同时该天线更加轻巧，易于携带，且可以接收GPS、GNSS(Galileo)和北斗(Compass)信号和GLONASS星座的卫星信号。

6GNSS基站雷电防护系统

防雷系统建设参考《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)和《建筑物电子信息防雷设计规范》(GB50343-2004)建设。

我们需要建立完善的雷电防护系统。首先，我们需要测定该站的地阻情况，依据地阻的大小决定该站的地网的建设规模，我们要求地网建成后，接地电阻小于4欧姆。将地网和避雷针和观测室的机柜有效连接。具体设计方案如下：

直击雷防护：在天线墩相距3米处安装一根5米的标准避雷针，将避雷针与气象站场已有的地网连接;

电源线路的感应雷防护：根据电源线路防感应雷措施应采取逐级防护的原则，在机柜电源进线处安装一台电源SPD作为基站电源线路的第一级防护，而UPS本身也可以作为电源的第二级防雷，所有的接地端与地网有效连接。

天馈线线路的感应雷防护：在接收机端(室内)安装一台SPD作为卫星天线和接收机天馈线感应雷防护，并将天馈线的接地端和地网进行连接。

等电位接地：根据GB 50343-2004《建筑物电子信息防雷设计规范》要求，电子设备的接地系统宜采用联合接地方式，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

机柜接地：机房利用气象局内已有的地网，使用50mm2胶皮铜线将机柜与该地网有效的连接，并进行测试确保地网的接地电阻，接地电阻不大于4欧姆。机柜的所有设备与机柜连接。

7备用电源系统设计

所有的站点上尽可能使用两路交流电供电，无论是双路交流电还是单路交流电供电我们都统一先接入UPS，由UPS统一给参考站上的所有设备的供电。

由于GNSS基站设备总功耗较小，根据经验2KVA的UPS可满足项目要求。

8GNSS基站结构设计方案

详细的结构如下图所示：

参考站结构设计

对于GNSS基站的后备电源体系的建立，选择UPS作为后备电源。使用市电直接连接到UPS，同时连接蓄电池组，由市电为蓄电池组充电，再由UPS统一给站上的所有的设备供电。

GNSS基站的天线通过射频线防护器与GNSS接收机相连接，这样有效的防护GNSS接收机不受雷电的袭击，GNSS接收机通过RJ45接口通过通讯线路实时的发往数据处理与控制中心，供中心解析。

9结语

综上所述，GNSS基站建设的优劣决定整个连续运行卫星定位综合服务系统提供国土资源管理、防灾减灾、城市现代化建设各种信息资源的准确性，所以，GNSS基站的设计与施工是GNSS基站建设工作的重中之重。