融合多星座GNSS的大规模网络RTK与位置服务理论

An SaaS based multiple constellation GNSS Network theory is proposed to integrate differenent GNSS system for large scale applications.Through the establishing of software as a service ( SaaS ) regardless of the location service and resource pool, so as to achieve heterogeneous data integration and interoperation between different GNSS systems,such as Compass，GPS, GLONASS.Services can be provided for users at any location using a variety of terminals.The so-called seamless positioning can be executed in the wide-area applications by the data processing and analysis capabilities sharing and unified distance related error modeling, then a unified framework and diversity services is presented for the distributed CORS network.The interoperation is achieved through resource virtualization technology to implement service management automation and centralized, and improve the reliability of service through multiple copies and data interchange between isomorphic compute nodes. GNSS based on SaaS model addressed the national CORS network of large scale, location-independent resource pool sharing, interoperability with automated and centralized service management. a new solution is provided for the wide-area distributed GNSS CORS network to share information acquisition, processing and analysis as well as quality control.

融合多星座网络GNSS理论，通过建立软件即服务（SaaS）的位置无关服务和资源池，从而实现多星座异构系统的数据融合和互用，用户可以在任意位置使用各种终端获取云中心提供的服务。实现解算、信息处理与分析能力共享、统一框架和多样性服务、分布式布设的CORS网的统一距离相关误差建模、广域无缝定位连接。通过资源虚拟化技术实现一定程度的互相替换，使资源的利用率大幅提升，实现服务管理自动化和集中化；以数据多副本容错和计算节点同构可互换等措施保障服务的高可靠性。基于SaaS的网络GNSS模式，解决了国家统一CORS网络的大规模性、位置无关与资源池共享、通用性与自动化以及服务管理的集中化。为广域分布式CORS网络GNSS的信息获取、共享、处理和分析等提供了全新的理论与方法，在GNSS解算以及质量控制方面提供了全新的解决方案。

本项目针对北斗导航卫星系统与其它GNSS系统的融合互用关键技术进行了大量创新研究。分析了BDS和GPS在时空参考框架、星座结构、数据质量等方面的差异性，研究了BDS/GPS融合高精度相对定位关键技术，并针对大规模CORS网的位置服务问题，提出了建立位置无关服务和资源池的位置云服务的思想，实现了数据处理与分析能力共享、广域无缝定位连接，建立了广域分布式CORS网的信息获取的理论基础。科学技术内容和创新点具体表现为以下几个层面：（1）顾及BDS与GPS观测数据质量的差异，探讨了不同系统的函数模型误差与随机模型误差，建立了更加合理的融合定位数学模型。研究并合理构建了多系统异构星座融合相对定位的函数模型与随机模型，进一步完善了GNSS相对定位数学模型，提高了导航定位精度。（2）研究BDS与GPS高精度静态、动态相对定位数据处理算法，研发了相关软件，并通过了第三方专业测试分析和重大工程的实际应用验证。实际应用结果表明BDS基线解算能够达到与GPS相当的水平，可满足高速铁路勘测设计一体化CP0~CPII控制网建设的要求，能广泛应用于我国高铁CP0~CPII控制网的建立。BDS/GPS系统融合互用能显著改善基线的解算精度，从而提升同步环和异步环的稳定性及平差后的点位精度。融合系统无论是在精度，还是可靠性方面，均明显优于单系统。（3）建立了由IaaS、PaaS、SaaS组成的GNSS位置云服务平台。位置服务云平台基于位置无关服务和资源池的位置云服务，实现了数据处理与分析能力共享、广域无缝定位连接的分布式CORS网络服务，研发位置云服务平台在城镇区域、山区、高海拔地区、低纬度地区等典型环境，均实现了厘米级实时动态位置服务；CORS数据事后精密处理研究结果表明GNSS大规模云服务中心架构数据处理结果与GAMIT/GLOBK的基线在精度上一致，且解算效率提高了25.5%，同时位置云平台支持了在同震和震后阶段断层滑动行为、地壳运动速度场研究以及大气水汽反演等方面研究。