张祥清
身份证号:510112****10114412 西藏拉萨 850000
摘要：随着社会经济生产活动的不断开拓，海洋、沙漠、高山等无地面通讯网络覆盖地区的位置定位测量需求越来越强烈，星站差分技术应运而生。星站差分技术是通过在全球各地建立的GNSS地面观测站获取导航卫星误差数据，利用地球同步轨道通讯卫星将差分改正信息播发给地面的用户接受装备，从而获得稳定的高精度的定位数据，满足了特殊地区的位置服务需求。
关键词：星站差分；困难地区；无人机；测绘
星站差分技术又称为全球星基增强系统，主要用于海上、沙漠、岛屿及偏远山区等困难地区定位、控制、测量等工作。传统GNSS技术主要误差源有卫星轨道误差，卫星时钟误差，电离层延、对流层延迟误差，地面多路径效应，接收机时钟误差、跳变等，已经可以通过CORS站技术等方法得到很好的处理，缺陷是在没有网络覆盖的困难地区无法使用。星站差分技术利用全球分布的GNSS观测网络来跟踪和计算卫星轨道、时钟等误差，并通过通讯卫星播发给用户接收机，实现了在地球表面南北纬76度间无死角的高精度定位覆盖。
1.主要的星站差分服务
1.1 Veripos
Veripos属于Subsea7公司，它在世界各地共建立有80多个地面连续运行的GNSS数据接收参考站，公司的控制中心在英国和新加坡建立，用于实时接收参考站数据，并对数据进行处理，它在空中有6颗高功率海事卫星和一颗低功率卫星，可以覆盖地球上中低纬度地区，播发的差分改正数据精度到达厘米级。
1.2 StarFire
1999年由NAVACOM公司建立，数据中心位于美国加利福尼亚，它建立有分布于全球的28个连续运行参考站数据，StarFire在空中有4颗高频通讯卫星提供服务，覆盖全球北纬76度至南纬76度地区，可以提供WCT,RTG两种位置精度服务，其中RTG接收服务可达厘米级，联机可靠性达99.99%。
1.3 OmniStar
Trimble公司运营，通过全球100多个地面连续运行参考站来测定GNSS卫星的误差，在美国，欧洲，澳大利亚有3个控制中心对接收到的数据进行处理，并提供VBS,HP,XP三种等级精度的位置服务，Trimble RTX的接收机有Trimble SPS986等。
1.4中国精度（Atlas）
“中国精度”星站差分技术，是北京合众思壮公司2015年推出的具有自主知识产权的星站差分服务系统，也称为全球星基广域高精度增强服务系统。具有领先的星基高精度增强服务能力和完全控制权，“中国精度”提供亚米级、分米级、厘米级三种定位，其中Atlas local服务具有厘米级的精度，目前运用在合众思壮的集思宝、思拓力等型号GNSS接收设备上。
2.星站差分技术系统组成
2.1 地面连续运行参考站
参考站一般均匀的建立在世界各地，具有固定的房屋，便于安置各类设备，主要有不间断的电源设备，数据存储设备，传输设备，通风散热设备等。
参考站一般采用双频GNSS接收机不间断接收定位卫星数据，并实时传送到数据处理中心
2.2 数据处理中心
数据处理中心一般建在运营公司所在地区室内，主要包括数据接收、存储、处理等装备设施，方便接收数据并进行数据分析计算，得到GNSS卫星的轨道轨道误差和卫星时钟误差改正数据，并将其发送给信号上传系统。
2.3 地面注入站
注入站的主要功能是完成数据的上传。它能及时的联系位于赤道上空的通讯卫星，近乎实时将数据处理中心传来的改正数据上传给通讯卫星系统。
2.4地球同步通讯卫星
地球同步卫星沿赤道轨道平面运行，多颗这样的卫星组成覆盖网络，可以覆盖南北维76度之间地球所有区域，其能够连续的接收注入站传上的差分改正数据，不间断的向地面广播差分信号。地面具有通讯接收天线的GNSS接收机可随时接受到稳定的差分改正信息。
2.5用户接收机
带星站差分功能的GNSS用户机有两个数据接收天线，一个是GNSS信号接收天线，可以获取位置信息的当前测量值，一个是L波段的通信接收天线，接收当前位置改正参数，接收机自动可以处理电离层延迟误差，对流层延迟误差，地面多路径效应等误差，再结合通讯天线接收的差分数据，自动计算出含改正信息的高精度的位置定位数据。
3.星站差分服务的技术特点
3.1无需架设主站，可单独作业
星站差分技术摆脱了对基准站的依赖，单台仪器即可作业，不必要网络信号覆盖，不需接收CORS信号，无需架设主站，北纬76度至南纬76度任何区域都能够接收，只要一台具有星站差分功能的GNSS接收机，即可完成大部分的测量定位工作。
3.2精度较高
目前各类星站差分服务的都可以提供厘米级的精度水平，部分可以实现平面2cm，高程5cm的精度、基本达到了像片控制测量、大比例尺数字地形图图根测量的水平。随着参考站数量的增加，以及数据处理能力的提升，其数据精度还能够得到进一步的提升。
3.3适合困难地区
星站差分技术可满足海洋、戈壁、沙漠、岛屿等困难地区高精度定位需求，目前在这些无CORS网络覆盖的地方从事测量定位工作，如果要从引入建立控制网开始工作，需要耗费大量的人力物力财力，星站差分技术摆脱了环境的束缚，可以直接得到我们需要的数据。
4.星站差分技术在高原无人机带状图生产中的运用
某公路规划设计带状图无人机航测任务测区位于青藏高原地区，线路东西走向，长度35千米，宽度600米，成图比例尺1:1000。测区人口稀少，通讯困难，海拔约4500米，两侧为高山地；10月至来年4月气温约-20℃至5℃，4月至10月气温约-5℃至15℃，气温昼夜变化大，干旱缺氧，野外作业较困难。
由于测区无网络信号覆盖，无法使用常规GNSS Rtk测量模式。最近的国家等级控制点距测区约50km，如要引入测区建立平高控制网需要一周时间。综合考虑决定采用具有星站差分技术的Trimble SPS986接收机完成像片控制测量。Trimble SPS986接收机在信号收敛时间30分钟的情况下，精度为平面2cm，高程5cm，完全满足测图精度需求。
高原地区地物稀少，可用于地面像片刺点的标识物体不易寻找，在无人机航摄前在选定的地面位置铺设摄影地标，并同时利用Trimble接收机采集地面标志坐标，一天时间即完成了从地面摄影标示铺设，野外像片控制点测量，无人机航摄等全部野外工作。经室内空三加密处理，数据精度满足测图要求，极大的提高了作业效率，节约了大量的人力物力。
参考文献：
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