南宁示范区北斗地基增强系统建设方案

南宁示范区北斗地基增强系统建设方案武汉际上空间科技有限公司二一三年十一月目录第一章项目概述111建设背景112建设意义213建设原则314参考标准415常用术语6第二章项目建设目标621系统建设目标622系统技术指标6第三章项目建设内容831系统总体结构832系统建设内容1033系统管理中心建设1134基准站系统建设25第四章项目组织实施4241项目组织过程4242项目质量管理4243项目风险管理4344项目实施计划45第五章投资预算46第一章项目概述11建设背景北斗卫星导航系统BEIDOUNAVIGATIONSATELLITESYSTEM是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写BDS，与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。目前，北斗导航定位系统已经成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。该系统完成后，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。较传统的单GPS系统，使用GPS系统与北斗卫星导航定位系统联合定位，对于提高导航定位系统的环境适应性以及精密定位初始化时间方面有明显的优势。随着北斗导航定位系统的发展，生产定位服务设备的生产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，以提高定位的精确度。目前，北斗卫星系统已经对亚太地区实现全覆盖，因此，发展北斗卫星地基增强系统，对于提高现有导航定位稳定性有着极大的帮助。建立南宁北斗地基增强系统不仅能更好更准确地服务于南宁及周边乃至广西全区，也为服务东盟国家提供借鉴和纽带，为北斗走进东盟提供应用示范12建设意义南宁北斗地基增强系统可以为南宁及附近地区提供高精度永久性连续运行的定位基础设施。按用户对精度的需求不同，卫星导航定位用户可分为导航用户和精密定位用户两类。目前测绘、国土、城建、规划、水利等行业，及一些重大工程的建设，需要厘米级，甚至毫米级的精确定位，使用的技术手段90以上为GNSS的基准站差分定位技术。相对于传统的测绘手段，用GNSS的基准站差分定位技术，可以大大降低工作强度，缩短工作时间，提高工作效率。北斗地基增强系统的建设，可以为测量区域内提供永久性连续运行的基准站差分信号，避免在同一区域内的基准站的重复建设，提高设备的利用效率。北斗地基增强系统基于北斗卫星导航系统的基本导航定位功能，统筹北斗地面应用的密集跟踪站网，融合地面移动通信网、互联网等基础设施，为北斗应用推广与产业化的增强终端研制项目提供完整的应用规范、标准支撑，为北斗终端应用的高端低用思路建立地面基础设施。北斗地基增强系统能够提供实时与事后精密定位服务两个功能。事后精密定位服务可通过FTP服务器事后下载基准站原始观测数据，进行事后数据处理，达到事后毫米级定位结果。实时动态定位技术依靠网络RTK技术，可在区域范围内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息。13建设原则1、先进性和实用性DOMENET系统紧密围绕导航定位工作的专业特点、工作方式、业务流程及其他信息需求，结合现有的资料、数据库、信息管理系统等，进行系统设计和功能开发，确保系统贴近实际应用。连续运行参考站系统采用了国际领先的模糊度解算算法，并包含了数项高级核心技术，如可对BDS/GPS/GLONASS三模数据进行处理，移动站根据离基准站的最近距离动态选择主站等。2、开放性和扩展性采用的集成系统解决方案，包括基础数据的格式、操作平台、数据库结构以及自行开发的软件和模型，在实用的前提下力求技术方向的高起点和先进性，符合国际标准，并适应未来的网络互联趋势，数据库和软件的设计可根据发展的需要进行扩充，以保证系统具有开放性、扩展性和较长的使用期，满足将来系统升级要求，保护原有的投入。3、易操作连续运行参考站系统考虑到对系统的操作方便、易学、直观，适合各级决策、管理和技术人员等不同层次的要求。系统的设计和开发遵循行业主管部门对软硬件环境、数据库、模块结构、网络协议等的有关规范，并尽量协调或统一上述标准未能涵盖的结构及接口要求，以利于系统的集成和有效运行。使软件更加直观易学，容易操作。根据软件管理的不同角色，制定相应的培训计划，对用户进行系统的培训，使其彻底掌握本系统。4、安全性系统应具有切实可行的安全保护和保密措施。除了在硬件、网络、操作系统、数据库一级提供可靠的安全保密措施以外，上层应用系统的设计也必须进一步强化，确保用户数据在存储、传输、查询等过程中的绝对安全，杜绝非法用户未经授权对数据进行访问、修改和操作。对计算机犯罪和病毒具有很强的防范能力。保证数据传输可靠，防止数据丢失和破坏，确保数据的永久安全。实时监控基准站设备的在线状态，当基准站设备状态出现异常，可实时安排人到现场查看，保证基准站设备的安全。另外，由于监控、预警、调度、紧急援助等功能的实现，能最大限度地防范安全事故的发生。5、标准性采用标准化的技术和协议才能交换数据和信息资源，保证连续运行参考站系统的开放性。连续运行参考站系统的外部数据流，内部数据流，系统的接口，空间数据库标准等采用相关的国际标准、国家标准。没有国际、国家标准的地方根据应用的要求需制定自己的标准，以保证将来系统的扩展性。系统平台采用开放工业标准的数据库来实现空间数据的管理，保证技术实现的开放性与可维护性，便于日常维护和系统的扩展。14参考标准系统设计开发主要参照如下标准GB/T183142001全球定位系统（GNSS）测量规范CJJ7397全球定位系统城市测量技术规程GB1289791国家一、二等水准测量规范CJJ899城市测量规范GB/T183262001数字测绘产品检查验收规定和质量评定CH100295测绘产品检查验收规定CH100395测绘产品质量评定标准表141引用的规范和标准（部分）名称编号批准单位年份全球定位系统测量规范CH2001中国测绘局工程测量规范GB5002693中国技术监督局19930801精密工程测量规范GB/T1531494中国技术监督局19941222全球定位系统城市测量技术规程CJJ7397中国建设部1997测绘技术设计规定ZBA7500189中国测绘局19890329测绘技术总结编写规定CH100191中国测绘局19910121计算机软件产品开发编写指南GB856788中国技术监督局信息处理数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定GB152689中国技术监督局19890704信息处理系统计算机系统配置图符号及约定GB/T1408593中国技术监督局计算机软件质量保证计划规范GB/T1250490中国技术监督局计算机软件配置管理计划规范GB/T1250590中国技术监督局UNAVCO基准站建立规范国际UNAVCO组织IGS基准站建立规范国际IGS委员会中国地壳形变监测网络基准站建立规范中国地震局，中国测绘局混凝土结构设计规范GBJ1089中国建设部15常用术语GNSS全球定位系统GIS地理信息系统GPRS分组无线通讯技术RTK实时动态定位技术TCP传输控制通讯协议HTTP超文本传输协议CORS连续运行参考站DGPS差分GPSSNR信噪比第二章项目建设目标21系统建设目标南宁示范区北斗地基增强系统目标为（1）通过地面基准站系统的增强服务，实现对现有CORS系统的升级，进行与北斗卫星导航系统的融合，提高在南宁及周边地区的高精度位置定位服务能力。为广西低纬度地区及东盟各国的后续应用提供实验验证数据和分析结论。（2）初步建成南宁示范区的北斗系统导航与位置服务平台，为覆盖全区区域的北斗地基增强系统的建设奠定坚实的基础；（3）配合国家北斗地基增强系统的建设，探索充分整合利用现有GPS资源加快北斗地基增强系统建设的有效途径；（4）加快推动南宁市卫星导航应用领域技术创新及产业化研发；（5）为南宁及附近地区各种地质灾害监测手段提供高精度GNSS定位基础设施。（6）通过示范应用探索北斗导航服务的规范、标准及政策，开展不同行业部门多种应用模式的研究，推动北斗导航系统的大众化应用。22系统技术指标南宁示范区北斗地基增强系统完成后，要求系统具备以下功能与指标（1）对南宁及附近地区提供毫米级差分数据源；（2）作为灾害监测与预警系统基础平台，为各监测手段提供GNSS实时或事后差分参考数据；（3）在定位信号的有效覆盖区域内，提供GNSS实时测量数据，满足工程测量、地图修测、精密授时等项要求；（4）采用内部专用网接入共享观测成果给其他职能部门（如国土资源部、地震局、资源环境部等）；本系统工程完毕后，要求达到表221内列举的各项技术指标表221系统技术指标项目内容指标注1网络RTK水平3CM垂直5CM事后精密定位水平5MM垂直10MM变形监测水平5MM垂直10MM导航注2水平15M垂直3M精度定时单机精度100NS多机同步10NS导航950（365天内）；950（1天内）可用性注3定位950（365天内）；950（1天内）报警时间6秒完好性注4误报概率03卫星信号BD2B1、B2、B3/GPSL1、L2/GLNL1、L2兼容性差分数据RTCMV23，V30，V32，CMR，RINEX实时用户GSM、GPRS、CDMA方式不限制用户数量容量注5事后用户无限制注1精度数值为1倍中误差。注2导航精度为码差分精度，提供BDS/GPS双模单频差分数据。注3可用性指标为不顾及通信网络可用性条件下的指标。注4完好性指标中的报警时间为发生故障到通知用户的时间间隔。注5容量与通信网络和服务平台性能有关，此处为不顾及通信网络条件下的用户数量。第三章项目建设内容31系统总体结构南宁示范区北斗地基增强系统是以管理中心为中心节点的星型网络。管理中心建立在高速局域网（1000M）的互联上。主要由参考站网、通信网络、控制中心以及用户部分组成。系统的网络协议基于TCP/IP服务，参考站的接入主要使用光纤或有线数据网络。中心服务器采用分布式部署方式结合多种先进架设、安装、防护、存储手段。系统组成简图见图311。实时用户参考站网INTER气象专网地震专网以太网服务器服务器服务器服务器服务器服务器控制中心事后用户人实时用户实时用户INTERGSMCDMAGPRS用户图311系统组成简图系统由基准站网、系统管理中心、用户数据中心、用户应用系统、数据通讯系统组成，子系统的定义与功能如表312所示。基准站子系统（REFERENCESTATIONSUBSYSTEM）简称RSS，基准站简称RS；系统管理中心（SYSTEMMONITORINGANDANALYSISCENTER）简称SMAC；数据传输子系统DATACOMMUNICATIONSUBSYSTEM简称DCS；用户数据中心子系统DATATRANSMISSIONSUBSYSTEM简称DTS；用户应用子系统USERSAPPLICATIONSUBSYSTEM简称UAS；表312系统各单元定义与功能系统名称主要工作内容设备构成技术说明基准站子系统（RSS）卫星定位数据跟踪、采集、传输、设备完好性监测GNSS接收机、计算机、电源、网络设备、避雷设备、气象设备等覆盖南宁示范区8个地市21个基准站系统管理中心（SMAC）数据处理、计算，系统管理、维护，服务提供、管理计算机网络设备、数据传输发送设备、电源保障设备、数据输出设备分布式部署于维护，独立备份数据传输子系统（DCS）把基准站GNSS观测数据，气象数据，基准站各设备的工作状态信息等传输至管理中心SDH、100/1000BASET光纤或有线网络集中式传输，传感器集成采用物联网技术用户数据中心子系统（DTS）把RTCMV23/30/32等定位数据发送给用户，并监测用户定位状态等INTERNET链路、GSM链路因特网、GSM用户应用子系统（UAS）按照用户需求进行不同方式、不同精度定位专有数据接收、解码设备、专有软件系统适于RTK的软件系统系统数据流可以分为内部和外部数据流两类（相对于系统用户而言），内部数据流是指在连续运行参考站内部交换的流量数据，其主要特点是不对外公开；外部数据流是连续运行参考站与系统用户间进行交换的流量数据，这两类数据通过连续运行参考站的各子系统进行处理变换，以下详细说明外部数据流，因为该部分也主要是用户关心的，系统总体数据流程图参见图313。GNSS数据图313系统数据流程外部数据流，连续运行参考站的外部数据流是指由系统生成的，向用户实时或事后广播的数据，即系统的服务成果。连续运行参考站的外部数据流可根据具体的应用而不断增加其种类，目前，工程建成后，连续运行参考站系统可向用户提供的数据类型见表3132。表3132系统外部数据流类别传输方式内容方向频度网络RTKGSMRTCMV23/V30/V32差分数据DTSUAS1S专用数据共享内部专用网RINEXV21/V302、基线数据文件SMACUASRINEXINTERNET/FTPRINEXV21/V302DTSUAS30MIN/FILE用户位置GSMNMEA0183，GPGGADTSUAS1030S用户信息INTERNET/内部专用网/DATABASE用户登陆信息、用户注册信息等SMACUAS32系统建设内容根据南宁示范区北斗地基增强系统的子系统构成，南宁示范区北斗地基增强系统工程主要建设内容包含以下几点（1）系统建设部组建；（2）系统管理中心建设；（3）基准站网的规划、选址与建设；（3）基准站网与管理中心的数据传输系统组网建设；（4）中心系统局域组网，调试，安全系统建设；（5）参考站网、中心网络、中心软件维护部门的建立与人员分级培训；（6）应用平台与接口的定制、开发、功能实现。33系统管理中心建设331功能设计系统管理中心SAMC是整个连续运行参考站系统的核心单元，由网络设备、服务器主机、安全监控、数据处理软件、应用接口软件等构成的内部局域网和软件系统组成。与各基准站之间依靠SDH网络连接。管理中心要求具备有以下功能数据接入、处理、系统运行监控、维护管理、网络管理、用户管理、安全监控、公共接口、专用接口等功能。3311数据结构设计管理中心的数据从来源可分为基准站GNSS数据、基准站设备完好性数据、内部数据、结果数据、用户数据、控制数据，详细说明列入表3311。表3311管理中心数据结构类别项目内容说明协议频度工作机观测结果GNSS原始观测数据1HZ基准站数据原始观测数据工作机定位结果实时定位坐标值BLH、质量因子DOP、RMS、定位类型、观测卫星数，卫星高度角、方位角NTRIPNMEA1HZ设备工作状态接收机内存情况，CPU使用率，电源电压，功率，天线接口状况，外部传感器工作状态UPS工作状态输入电压，输出电压，电池剩余容量气象仪器状态是否工作正常计算机工作状态CPU使用率，剩余硬盘空间，网络丢包率等设备完好性数据通讯连路状态通讯速率，调制解调器工作状态，心跳时间自定义不定时内部数据各种计算的中间结果，一般保存为文件形式结果数据系统外部数据流，网络数据流/文件用户数据入网用户的注册信息，权限信息，计费信息控制命令基准站管理指令控制设备的休眠、启动、传输、修改配置等3312数据处理负责对各基准站采集并传输过来的数据进行质量分析和评价，对某些数据（如导航）进行多站数据综合、数据分流和数据存储，利用网络RTK技术形成的差分数据并提交给用户数据中心。管理中心应输出的数据结果有（1）RTCMV23/30/32伪距差分修正信息服务于米级/亚米级导航定位的用户；（2）RTCMV23/30/32相位差分修正信息服务于厘米级，分米级定位的用户；（3）网络RTK差分修正信息服务于网络RTK用户；（4）RINEXV21/V302原始观测数据服务于事后毫米级定位的用户；（5）RAIM系统完备性监测信息服务于系统运维人员，提供系统完备性指标；3313系统监控自动监测设备的运行状态，可远程控制基准站设备的工作参数、发出必要的指令、改变各基准站设备运行状态。（1）对基准站的设备进行远程管理；（2）对基准站进行设备完好性监测；（3）网络安全管理，禁止各种未授权的访问；（4）网络故障的诊断与恢复。3314信息服务提供事后精密处理服务、坐标系统转换/高程系统转换服务、控制测量、工程测量软件下载和计算服务。3315网络管理监控并管理网络、使用防火墙接入与传输控制防止对网络的恶意访问与数据获取，并通过INTERNET向用户提从HTTP、FTP等访问服务。3316用户管理管理中心对所服务的各类用户进行管理，包括（1）用户收费管理。（2）用户登记，注册，撤消，查询、权限管理。3317其他功能（1）具备一定的自动控制能力，减少工作量。（2）对系统的完备性进行监测，并提供最佳的计算方案。（3）有足够的扩充能力，可适应基准站数量的增加。332技术设计系统管理中心的技术设计可分为结构设计、网络设计、防护设计、流程设计和通信设计几方面，以下分别予以详细说明。3321结构设计系统管理中心结构包括网络设备、安全设备、存储设备、服务器主机、维护保障设备、线路等组成，基建工作主要是机房装修、线缆、网络通信设备、服务器布设，内容主要有（1）系统管理中心机房内，各场所的供电、供网，且安置有防静电地板，所有电源应有良好地线。（2）机房内安装空调，解决计算机等设备的散热问题。（3）防火墙软/硬件安装在系统总线出口处。（3）所有进出机房的线缆应通过布线管道，内部网络联结采用超五类网线，有必要可采用光纤通信。（4）机房内分为基准站区，系统管理区，服务器区三部分，并有相应隔断分离。3322网络设计连续运行参考站系统网络是建立在现代计算机互联技术上的城市范围的计算机网络。各基准站作为系统网络的叶子节点，管理中心作为系统的中心节点，整个体系是以管理中心为中心节点的星型网络。作为中心节点的管理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。按照设计，基准站子系统内各站点都应建立起数据通信网络，采用SDH网络，把各基准站连结致控制中心的路由器，组成一个虚拟局域网（VLAN），每一个站都会带有一个固定IP地址，而各基准站的GNSS接收机可使用TCP/IP协定把GNSS原始数据流连续不断地传送至控制中心系统内，而系统操作员也可从控制中心向每一个站点进行远程访问，监测及调整各站GNSS接收机的工作。在控制中心内，首先建立起一个内部的局域网LAN，通过交换机把所有的服务器、工作站计算机、路由器、硬件防火墙、后备电源系统等都连结起来，在内部局域网互相沟通。33221设计方案根据对系统的功能要求和指标，主要设计方案如下所述（1）网络形式1000M分布式结构，网络协议为TCP/IP。（2）网络规模6台PC服务器，4台PC计算机工作站，可以随时扩充。（3）网络元件CISCOLINKSYSSR224交换机，1台访问服务器。网络元件的规格和要求列入表3311。表3321主要网络元件的使用名称型号规格说明LAN交换机CISCOLINKSYSSR224全双工/半双工自适应,24口,10/100MBPS构建网络访问服务器E1，T1，32XRS232C网络RTK用户接入33222服务器与工作站设计系统采用6台服务器计算机来运行主要的核心网络RTK软件,进行数据收集、处理、分析、计算及发送RTK改正信息、用户管理、认证、授权、记录和计费等工作。第一台服务器为数据处理服务器。主要模块包括（1）数据接入服务模块；（2）事件、EMAIL及消息服务模块；（3）网络RTK计算和处理模块。进行下列的主要工作（1）生产网络RTK改正数信息；（2）存储管理用户信息、基准站数据。第二台服务器为接收机管理与接入服务器（1）实时采集各基准站GNSS观测数据，并且提供原始数据转发分流服务；（2）可把GNSS观测数据自动转换为标准RINEX格式文件，自动数据质量检查，并进行归档存储。第三台服务器为GNSS数据发送服务器,安装RTK数据服务模块及实时用户管理与收费服务模块。这台服务器的主要作用是面对外用户的。它可以向流动站用户使用不同的通讯手段如GSM、GPRS、CDMA无线上网等发送网络RTK信息，而且用户可从此服务器的网页下载後处理GNSS数据文件，并可进行用户管理、认证、授权、记录及计费等工作。当网络RTK数据计算及准备好往外发送时，系统可有2种可行的方法传送RTK数据给流动站用户。使用GSM手机拨号连接到系统，然后就可接收到由软件生产的网络RTK信息。由于INTERNET发展快、成熟，而且可同时支持很多流动站用户连接，而不增加控制中心系统的设备与运作成本，作为当流动站用户于野外不能使用GPRS/CDMA连结时信号盲区，便可使用GSM拨号方法来获取所需的RTK改正数信息。使用INTERNET网络。控制中心的数据发送服务器采用有标准的NTRIP数据协定及用户认证方法，所以只需把GNSS数据发送服务器连接上INTERNET及带有一个固定IP地址，这样，流动站用户就可便用GPRS/CDMA等无线上网以获取网络RTK改正数信息，或其他的实时数据信息产品。作为运行下列的工作的要求所需（1）向流动站用户提供RTCM数据服务；（2）提供以使用NTRIP协定的INTERNETRTCM数据服务，支持TCP/IP连结系统；（3）用户管理、认证、授权、记录和计费等工作；（4）作为备份，实时获取基准站原始观测数据，并提取短缺原始观测数据；第四台服务器为专用网络数据传输服务器，提供下面功能（1）为各内部网络或专用网络用户提供GNSS原始观测数据服务；（2）为各内部网络或专用网络用户提供处理中间过程与结果（如TEC残差，基线结果文件等）；第五台服务器为INTERNET服务器，提供下面功能（1）提供基于INTERNET的事后基准站原始观测数据下载服务；（2）用户管理、认证、授权、记录和计费等工作。第六台服务器为网络安全服务器，提供以下功能（1）所有服务器外部网络入口点，防火墙软件安装点；（2）内部外部信息检索点，如EMAIL，端口检查，攻击防御，恶意连接，病毒传播等。6台服务器，配置见表333。表333网络服务器配置编号操作系统功能名称服务器1WINDOWS2003SERVER网络RTK计算数据处理服务器服务器2WINDOWS2003SERVER数据转发分流服务数据分流服务器服务器3WINDOWS2003SERVER提供RTCM数据GNSS数据发送服务器服务器4WINDOWS2003SERVER专用网络数据传输局域网或内部专用网络数据服务器服务器5WINDOWS2003SERVERWEBSERVER，事后数据下载服务HTTP、FTP服务服务器6WINDOWS2003SERVER网络安全服务器作为内外部数据交换出/入口，其他服务器在此映射服务所设计的网络工作站可分为两类一类是用于管理员操作的工作站，可使用高档PC机实现。采用WINDOWS7操作系统，优化界面与用户体验。工作站的数量可根据需要随时扩充。另一类是数据处理用工作站，使用高档PC完成。工作站配置表参见表334。表334SMAC的工作站配置名称配置作用设备实现工作站1数据处理软件数据处理主机IBMPC工作站2用户计费系统、用户管理系统用户管理IBMPC工作站3系统管理软件、其它工具软件系统主控IBMPC工作站4RDS编码软件系统数据发播IBMPC33223网络拓扑结构按照以上分析，设计得到的管理中心网络拓扑图的特点是（1）主干网是由1000M主高速交换机组成；（2）各服务器与交换机直接连接，工作站经交换机汇集后与主交换机连接；（3）网络的输入输出部分，采用硬件与软件防火墙集中控制，由路由器和访问服务器组成，直接连接在交换机上（4）增加基准站数目时，只需增加接入线路和扩充路由器数即可（5）网络规模扩充方便。3323防护设计系统管理中心网络须考虑电涌防护，另外由于该网络与INTERNET互联，必须考虑网络的安全性，不仅要能够防止来自INTERNET外部的网络攻击，还要能够防止内部的攻击。对系统管理中心网络的防护设计如下为保持控制中心的连续运行，应配置一台UPS后备电源系统,支持本系统的所有服务器、工作站及其他有关的通讯设备在市电中断时保持运行，继续提供数据服务。电力线进入UPS之前，加装电力线电涌防护设备，隔离UPS和电力线。设备选型如美国MCG公司的SF80电力线保护器。通信线进入通信终端前，加装通信线（数据线）电涌防护设备。各网线的接插口采用AMP防雷插件。INTERNET通过路由器接入，并设置为硬件防火墙，整个网络配置内部IP地址。各计算机进出INTERNET通过硬件防火墙代理。333用户数据中心子系统设计3331功能分析连续运行参考站系统的用户数据中心是提供服务下行链路，此系统将整个系统的计算结果与数据传递给各用户，由用户子系统的设备接收并进行处理，完成系统服务中的最后环节，在系统中，要求具备以下的功能（1）实时的数据发送功能。（2）大范围广播发送以广播的方式向区内所有用户播发信息，要求基本覆盖整个系统的服务区域。（3）小范围广播发送服务于某个小区域的用户，满足用户的特殊需要。（4）用户的使用管理可以在信息中，加播用户的权限与使用管理信息。完成对用户管理的最后环节。（5）事后的数据发送功能通过网络或者其他方式，向用户传输事后的差分处理数据。（6）多种通信方式的适应能力能够在不改变子系统基本结构的情况下，实现与其他通信方式的兼容。3332数据结构数据类型按照播发方式的不同有以下几类（1）实时数据1、米级精度的差分数据RTCM104伪距差分数据；2、分米精度的差分数据RTCM104伪距、相位数据；3、厘米精度的差分数据RTCM104相位差分数据；4、网络RTK的差分数据RTCM104格式或自定义；5、系统完备性信息RAIM检验信息；6、用户许可信息用户的授权信息。（2）事后数据高精度的相位差分数据，包括各基准站采集的GNSS原始观测数据、气象数据和星历数据，供用户事后精密差分使用；其他应用类数据包括坐标系转换，海拔高程计算，控制点坐标，局部区域现有矢量化电子地图等数据。3333结构设计按照数据播发的时效性的不同，其结构可分为两个链路，一个部分用于实时的数据播发，另一个链路用于事后的数据传输。以下分别说明（1）实时的数据播发1、无线上网方式GPRS,CDMA2、GSM公众移动通信网络利用GSM调制解调器实现网络RTK信息的传输，完成大范围内的网络RTK作业3、其他通信方式为了便于今后通信方式的扩充，播发界面采用标准RS232，利用多功能适配器进行扩展。（2）事后的数据传输对于事后的数据，采用INTERNET的方式向公众服务，通过WEB访问，FTP文件传输功能实现。3334数据发播流程按照以上结构设计得到的系统数据发播流程如图3231所示。GNSS数据库图3231系统数据发播流程图334流程设计按照以上的网络模式，并根据系统性能指标的要求，在管理中心网络中设计以下数据流实时计算数据流方向为RS编码/解码数据分流计算模块（含完备性检验、网络RTK、RTCM合成）发播。备份数据流用于对各基准站数据的实时备份。RS编码/解码DBMS。控制数据流发自系统管理中心的控制命令，可分为人工控制和自动控制两类，具体描述为，人工控制操作者键盘总控制台加密RS；报警控制RS编码/解码数据分流计算模块（含完备性检验、网络RTK、RTCM合成）总控制台屏幕。实时监控数据流对各基准站工作状态的监控，RS编码/解码数据分流总控制台屏幕。发播数据流正常工作条件下，系统管理中心的输出数据流。RS编码/解码数据分流计算模块（含完备性检验、网络RTK、RTCM合成）发播模块DBMS发播模块DTS。以上的数据流不一定同时发生，在正常工作下，计算流、备份流、控制流、监控流和发播流同时发生。在通信中断恢复后，自动产生缺断数据流。系统管理中心网络数据流如图3341所示。图3341系统管理中心数据流程335设备配置根据以上对网络和数据流程的分析，得到系统管理中心的配置如表3351所示。表3351SMAC系统配置表类别项目参考型号规格服务器1IBM（待定）服务器2IBM（待定）服务器3IBM（待定）服务器4IBM（待定）服务器5IBM（待定）服务器6IBM（待定）工作站IBM（待定）UPS电源APCSURT10000XLI电池12V100AH密封铅酸免维护蓄电池LAN交换机CISCOLINKSYSSR224全双工/半双工自适应,24口,10/100MBPS路由器CISCO2811四个扩展模块数，可支持VPN，内置防火墙，固定广域网接口,可选广域接口WIC卡，固定局域网接口1000BASET路由器模块CISCONM4T4端口串行网络模块配线架AMP24口硬件防火墙CISCOPIX501BUNK9调制解调器ROBOTICUSVEVERYTHINGV9056KMODEM机柜19“标准MCGSF80电源线保护器防电涌设备MLP10E数据线保护器WINDOWS2003SERVER操作系统WINDOWS7PROFESSIONAL软件计算软件DOMENETCORS中心管理软件PRIE1E1，2048M带宽访问服务器SDH2048MBPS路由器资源申请INTERNET专线DDN/FRAMERELAY/SDH2M路由器固定IPINTERNETIP326工程安装系统管理中心的设备安装需要按照表3361的步骤进行。表3361系统管理中心网络工程建造步骤工序项目内容提交成果1设计机房结构、装修、布线等设计机房布线分布图2土建筑施工机房装修机房装修工作报告建管线敷设敷设网线、电力、通信等管线供电系统安装防电涌设备，UPS电源3设备安装室内设备安装各计算机、通信设备，主机电涌防护设备的设计报告电涌防护设备的安装报告各设备的安装报告各单元测试系统各单元分别测试4调试整体测试网络整体测试网络测试报告网络建设总结报告34基准站系统建设341功能设计3411功能分析与设计综合系统的功能设计与要求，并结合有关国内外的基准站资料，对连续运行参考站系统基准站提出以下的功能分析与设计（1）基准站设计为无人值守型，设备尽可能少，连接可靠。（2）由于南宁示范区处于低纬度地区，电离层活动活跃，基线长度设置不宜过长，在南宁示范区共设置覆盖8个地市布设21个基准站点，在系统服务区内避开敏感区域，为今后各类应用服务，测绘工程和服务提供精密的稳定空间基准,为全系统提供区域性电离层、各类差分信息服务；分析增强系统的实验数据，统计达到的定位精度，为低纬度地区提供验证结论。为进一步推广至东盟各国提供实验参考（3）基准站均采用GNSS接收机，可接收BDS/GPS/GLONASS三模数据。（4）基准站保存接收机采集的GNSS数据。GNSS接收机内存保留最新的1224小时的原始观测数据。计算机硬盘上至少能够保存60天数据。（5）在断电情况下，基准站能够靠自身的UPS工作12小时以上，并向管理中心报警。（6）基准站按照设定的时间间隔自动将GNSS观测数据等信息通过政府专网传输给管理中心。（7）具备设备完好性检测功能定时自动对设备进行轮检，出现问题时向管理中心报警。（8）管理中心通过远程方式，设定、控制、检测基准站的运行。设定包括接收机参数；计算机参数。控制包括接收机参数的修改。检测包括接收机状态；计算机状态；UPS电源状态。3412数据结构分析与设计按照系统要求，基准站应能严格按规定的时间间隔将数据实时传输给管理中心，并且响应管理中心的控制命令，这样对于各基准站就存在着输出与输入的两类信息，即基准站采集的数据类型和向基准站输入的数据类型，前者是指基准站使用GNSS接收机、气象设备、传感器等设备主动采集的数据，与管理中心无关，后者是基准站接收的数据，是由管理中心通过网络发来的控制或查询命令，与基准站本身所采集的数据无关。342技术设计基准站子系统的技术设计可分为结构设计，网络设计，防护设计，通信设计，数据流程设计等方面。3421结构设计基准站的结构设计包括了基准站站址选择、仪器安置设计等部分，以下分别说明。34211选址要求（1）观测环境距易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、水体、海滩和易积地带等）的距离不小于200M；应有10度以上地平高度角的卫星通视条件；距电磁干扰区（如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等）的距离不小于200米；避开易产生振动的地带；（2）地质环境参考站网的参考站应建立在稳定块体上，避开地质构造不稳定地区（如断裂带、易发生滑坡与沉陷等局部变形地区）和易爱水淹或地下水位变化较大的地区。（3）维持条件便于接入公共或专用通信网络；具有稳定、安全可靠的电源；交通便利、便于人员往来和车辆运输；便于长期保存。（4）实施步骤1、根据技术设计进行踏勘，确认基岩、土壤类型及其承重能力等，在实地按要求选定点位；2、实地绘制点之记；3、实地绘制概略地图，从参考站设计使用；4、实地进行卫星定位观测，采样间隔记录不小于连续24小时的观测数据。参照相关参考站数据质量检查规范与经验，若不符合要求则可以更换站址或者重新采集（部分采集数据可能由于偶然因素失真）。（5）提交成果1、所属行政区划、自然地理、地震地质概况、交通、通讯、物质、水量、治安等情况；2、点位的远、近景照片；3、选址点之记；4、实时测试数据和观测数据质量分析报告；5、收集的其它资料。34212数据分析根据初步选定的基准站站点位置，在待定的站点位置上用GNSS设备采集至少24小时的数据，用TEQC软件或TEQC集成界面软件对采集后的数据进行分析。数据进行分析后，根据数据分析后的数据完整性比例，多路径估值，载波失锁计数，数据信噪比平均值与方差，周跳比等参数确定在该站点多路径误差是否超限，是否有无线电干扰等外界环境因素影响。根据TEQC软件分析结果，确定该地区是否适合建立永久性地基增强站点。最终提交相应的数据与分析报告。34213基建结构观测墩架设GNSS天线，用信号线与基准站仪器连接。观测墩按照规范深入地面15米以上，使用混凝土浇筑，架设强制对中装置。观测墩外部使用不锈钢外壳加固美化，四周23米加装安全防护网与避雷设施。34214基本结构各基准站基本结构相同，都由室外观测墩和室内仪器柜组成，室外设备包括避雷针，观测墩，GNSS天线等。室外设备主要是机柜，GNSS接收机和计算机、网络设备、电涌设备、UPS设备等安装于机柜内。室内室外设备相互独立，仅需要讲GNSS天线与GNSS接收机连接。基准站基本结构见图3423所示。际上ROCK接收机气象计室外部分220V交流电输入浪涌抑制器室内部分交换机气象计（可选）倾斜仪（可选）图3423基准站基本结构3422网络设计基准站的网络设计包括基准站设备的选型、连接、网络形式等部分。各基准站的结构是基于网络终端（NT）。主要设备包括计算机、GNSS接收机、不间断电源UPS、通信链路等。设备间的连接与通讯是基准站设计中的核心部分，其可靠性和稳定性往往决定了整个系统的性能与可靠性。建议21个基准站通过SDH专线连接到控制中心，基准站网络与控制中心网络组成一个虚拟局域网VLAN；把各基准站的GNSS原始数据流传到控制中心，并作数据处理、备份、发送及主产网络RTK信息，测量用户通过GPRS或CDMA连接到控制中心或通过PSTN线路到控制中心，以取得实时网络RTK改正数信息。下面对基准站网络部分进行描述际上空间ROCKT300GNSS接收机除了拥有常见的GNSS接收机有的多个RS232串口外，还有一个以太网口RJ45。它可以通过以太网口直接连接到局域网上，并且实现了TCP/IP协议栈，支持TCP协议下的网络数据传输,ROCKT300GNSS接收机通过两头是RJ45插头（水晶头）的双绞线与3COM3C6794以太网络交换机构成的100BASET的基准站内部网络连接。由于以太网络传输速率10M100MBPS比串口传输速率4800BPS115200BPS快很多，因此ROCKT300可以通过以太网口传输高达20HZ的GNSS观测数据由于ROCKT300支持TCP/IP协议，它可以进行多个TCPSOCKET数据连接,实现多种功能数据的同时传输，如原始观测数据、数据下载、定位数据、接收机远程控制等，因此在基准站中我们可以不接ROCKT300的串口，只须连接以太网口。3COM3C6794以太网络交换机也通过双绞线与CISCO1721路由器连接。在基准站中形成了一个小型以太局域网络，为以后增加其他设备（如第二台备份GNSS接收机、摄像头、计算机、UPS等）和现场调试预留了接口,ROCKT300GNSS接收机也可以直接连接到CISCO1721路由器上。CISCO1721路由器用于连接两个不同物理网络（100BASET,光线网），并实现VLAN的设置，使得控制中心访问基准站内部网时，如同访问本地局域网络。CISCO1721缺省配置包括了一个10/100M以太网络接口，我们还需配置一个CISCOWIC1T模块插入CISCO1721扩展槽中，使得CISCO1721支持光纤接口。CISCO1721支持VLAN，也具有防火墙功能。光端机将光信号转换为电信号，SDH线路申请后，由通信公司安装调试。2MBPS的SDH线路直接连接到光端机。3423防护设计34231GNSS基站防雷隐患分析电涌1是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。随半导体器件的集成化程度的提高，元件间距的减小，半导体的厚度的变薄，使得电子设备受到瞬态过电破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。雷电是导致电涌最明显的原因，雷电击中输电线路会导致巨大的经济损失。每一次电力公司切换负载而引起的电涌都缩短各种计算机、通讯设备、仪器仪表和PLC的寿命。另外，大型电机设备、电梯、发电机、空调、制冷设备等也会引发电涌。UPS也可被电涌摧毁。由于GNSS基站是超高频段的接收站，其电波为直线传播，这就要求GNSS基站建在较高的地方周围无阻挡，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，因此最容易遭受雷击。正因为如此，对GNSS基站的雷击防护是一个十分重要的问题，必须高度重视和妥善解决，以保证接收设备正常运行。GNSS基站一般都建在较高的地方，当雷击建筑物或天线升高杆时会引起地电位升高，如果避雷针和GNSS设备未很好的共用同一个接地系统，就会对附近GNSS设备产生反击，很可能造成GNSS设备的损坏。GNSS基站如果有架空电力线或其他架空线，其架空线也是引雷途径。根据有关资料介绍基站遭受雷击有70是因架空线路造成。这是因为当雷云放电时，其空间形成强大电场。当架空线路遇雷电侵袭时，将过电压1由雷电、供电系统投切负载以及大型电气设备，如电梯、空调、发动机等的开关和运行引起的“瞬态过电”，又称电涌。据统计，美国95的主要计算机设备都安装了电涌防护器，中国则不到5，而我们的电力系统对计算机的损坏是美国的50倍。引入机房，很可能备损坏。这类雷害事故主要表现为交、直流电源盘的损坏。同时天线也将引入部分雷电流进入GNSS天线，损坏天线放大器。雷电流经馈线进入GNSS设备，很可能造成设备的损坏。电源线也是引雷的主要途径。GNSS基站的位置决定了其在雷雨季节时必然会遭受非常多的感应雷（浪涌）侵袭，由于GNSS放大器均采用微功率的技术，很小的冲击电流足可以损坏。一次弱小的感应雷即使不会造成GNSS设备的直接损坏，但已经大大缩短了设备的使用寿命。因此，选择一种防护性能较好的浪涌保护器是非常重要的。GNSS基站建在山顶上或建筑物的最高点，因此受到直击雷击中的机会较大。同时，如果机房海拔高度过高，有时直击雷可能从横向及斜面击来，也就是所谓的侧击雷和滚地雷等现象。在这种情况下仅安装普通的避雷针已不能防御雷电对GNSS基站的侵袭。因此GNSS基站必须采取全面防护直击雷的措施。由于普通避雷针保护范围小，通常为了达到保护GNSS天线的目的必须在天线附近竖很高的铁塔。有时因为避雷针过高，且离天线过近，自身体积较大很容易干扰GNSS信号的收发。同时因为避雷针安装高度及自身重量的问题也会影响到所在建筑物的安全和美观程度。解决途径有两个1采用保护范围较大的避雷针，从而使避雷针远离GNSS天线；（2）安装与GNSS天线保持一定距离，选用外型较细的避雷针。34232GNSS基站防雷设计（1）设计方案建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。UPS不间断电源是处理电压的严重下降。二者非常有用，但都不能保护计算机免受电涌的破坏，而且UPS本身集中很多微处理器，也可被电涌摧毁。由于基准站主要设备架设于露天制高点，雷电和电涌防护可以分为电力线、通信线、射频线、露天设备防护等几方面，具体设计如下1、直击雷防护在户外设备，尤其是GNSS天线附近架设建筑物雷电防护设备。在每个GNSS天线58米远处安装一支高压脉冲避雷针,避雷针安装时要求高于GNSS天线至少2米,即可提供14米的保护半径。与普通避雷针相比,不仅保护范围大,更重要的是能有效的防止侧击雷,降低引下雷电的能量。若建筑天面避雷带及避雷网格不完整，且无良好接地时，避雷针安装高度需从地面算起，避雷针安装高度将超过10米。而保护半径也只有3米多，甚至更少（需根据实际建筑情况而定）。2、电源防雷在电力线进入UPS之前，加装电力线电涌防护设备，隔离UPS和电力线。瞬间过电压的形成,主要由雷击及工业过电压产生,而雷击产生的危害,除了直接被雷击中之外,还有因该建筑物或区域处于雷击点附近,而因雷击引起的对本区供电、通信线路的架空线冲击,因雷击而产生的强静电场、地电位上升、电磁辐射,这些因素都会对雷击点附近的各种用电设备、电子设备如计算机网络及通信设备）产生极大的危害，造成极大的破坏，而同一供电网络中如果有各种大用电量的工厂、有大型霓虹灯的商厦等等,都会对供电线路产生工业过电压浪涌,从而对该供电区域内的电子设备造成破坏性影响。可以说,在微电子工业迅速发展,高科技技术普及应用的今天,瞬间过电压,特别是间接雷击的影响,是造成电子设备毁坏性破坏的主要原因。MCGSF80主要特点是通流容量大,反映速度快,使用寿命长,残压低,内含正弦波滤波装置等。SF80安装在配电盘的出线端,安装方法见图55。图3424SF80电涌防护器安装方法3、地网地网建造在离地面深08米的平面上，与沉降平台底部在同一平面上。接地体应采用镀锌钢材，其规格如下角钢50毫米50毫米5毫米，为垂直接地体主材。扁钢40毫米4毫米，为环行接地体主材，在垂直接地体的顶端与每根垂直接地体焊接，组成地网。地网图如图56。图3245地网垂直接地体长度为25米。如因地质实际情况而达不到要求，则须多加垂直接地体，扩大地网。接地体之间所有焊点，除浇注在混凝土中的以外，均进行防腐蚀处理防锈漆、沥青。接地装置的焊接长度扁钢为宽边的2倍。接地体埋深，其上端距地面08米。接地坑回填土壤或降阻材料。4、接地引入线接地引入线长度不超过30米，其材料为镀锌扁钢，截面积不小于50毫米5毫米。接地引入线作防腐处理，一端与地网焊接连接。埋设时开挖08米的沟,下引到避雷针的下端，并与避雷针焊接连接。5、接地线选用50毫米5毫米的镀锌扁钢，裸露部分加绝缘套管。接地线两端的连接点应确保电气接触良好，并应作防腐处理。严禁在接地线中、交流中性线中加装开头或熔断器。严禁利用其它设备作为