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操作系统 - 准备未来GNSS的准备工作

经过马克·格里夫斯 • 2018年9月27日

本文最初发表在地理世界。

军械调查（OS）刚刚更新了其大地基础架构。Geodesy的首席顾问Mark Greaves描述了这些发展，并研究了测量师的较短和长期的大地测量问题。

OS Net是军械调查的国家网络，该网络拥有110多种永久性，大地质量，GNSS站。GNSS观察数据实时流到中央枢纽，通过以下服务启用了ETRS89的国家标准实现：

OS净商业合作伙伴的客户可获得实时GNSS校正服务。
OS测量师的实时GNSS校正服务。
高率（即1Hz）Rinex数据用于商业GNSS定位操作（例如空气寄生遥感）。
可公开可用，免费提供OS Net Station Rinex数据通过OS网站。
自然环境研究委员会（NERC）在诺丁汉大学举办的不列颠群岛连续GNSS设施（BIGF）的长期OS净GNSS数据档案。

新的OS网络接收器

像所有国家GNSS网络一样，OS NET与GNSS系统和信号的发展保持同步非常重要。为此，全新的接收器最近对整个OS NET接收器股票进行了更新。

以前的接收器是九岁的，经过长时间的恒定（请记住，该设备运行24x7x365）和可靠的服务开始生命的尽头。此外，尽管旧的接收器（和天线都没有改变）具有多构造功能，但接收器固件和OS Net Control软件的不同升级路径和时间表意味着只能从GPS和GLONASS中流式传输和提供数据。

RTCM MSM（多个信号消息）数据传输格式的出现意味着现在更容易处理可用的观测值数量。这包括来自欧洲伽利略和中国贝杜系统的数据。

准备新信号

升级后的OS网不仅可以用于伽利略和贝杜，而且还准备好新的GPS信号L2C和L5。尽管目前尚未跟踪，但该网络也已准备好用于Glonass L3。L3 GLONASS信号是从FDMA（频率多访问）技术转移到CDMA（代码分段多访问）技术的开始的开始。最初的FDMA信号将在可预见的未来继续，但新的CDMA信号将增加。

50/50硬件拆分

旧的OS网接收器几乎都是一个单一的品牌和型号。对于刷新，该网络将在全国各地均匀位于两个不同的接收器中分配约50/50。此外，还有少数第三个接收器。接收器制造商混合的原因是减轻非常罕见的情况，在这种情况下，未诊断的固件问题可能会导致特定品牌/型号的所有接收器同时失败。虽然这些事件非常罕见，但整个国家GNSS网络的影响确实可能非常严重，因为在问题解决之前，整个网络的潜力是无功能的潜力。

以前的问题出乎意料地触发了所有接收器的故障，这是由于GPS周数字滚动而无法在固件中正确处理的问题引起的。请参阅“ GPS翻车周”盒子。

访问新信号

OS Net用户将通过他们订阅的RTK校正服务或通过OS网站订阅的免费OS Net Rinex数据访问新信号 -www.ordnancesurvey.co.uk/gps/os-net-rinex-data/。当前网站以Rinex V2格式提供GPS+GLONASS数据文件。这不会改变。最初，将通过手动下载提供Rinex V3格式的新数据文件，其中包含GPS+Glonass+Galileo+Beidou数据。当前的手册下载目录是www.ordnancesurvey.co.uk/gps/rinex。从长远来看，将修改Rinex订购过程，以允许用户选择Rinex V2（GPS+GLO）或Rinex V3（GPS+GLO+GLO+GAL+BDS）格式的数据传输。

所有这些新信号只能为用户提供更好，更强大的定位，尤其是在苛刻的“ Urban Canyons”中。在测量世界之外，新的信号和服务以及改进的用户设备的收敛意味着要准确（亚电表）和低成本的定位，对于更大的用户组。例如，伽利略商业服务现在看起来是免费的（http://insidegnss.com/fundamental-rethink-for-galileo-commercial-service/），可以在低成本设备上提供十字级定位，而无需额外的校正信号。未来不仅仅是新信号。

处理漂移

从新信号和星座定位的改进以及设备变得更好，这意味着这种“未来的GNSS”在更新国家GNSS CORS网络的需求之外还具有其他影响。这些影响之一是更多用户意识到用于映射和定位的固定参考帧之间的漂移，例如欧洲的ETRS89，以及其定位设备使用的4D WGS84参考框架。

事实是，世界不断在构造板上转移，但是地图（及其用户）像固定的坐标一样，这些坐标不会改变。在GNSS之前，这很容易实现，因为大多数定位和映射都是从调整到特定国家 /地区的坐标参考系统中的固定地面创建的。例如，在英国，我们的固定点过去曾经包括非常熟悉的触发支柱，我们有一个称为OSGB36国家电网的映射坐标参考系统，该系统与我们的地球一点点紧密合适。构造板移动对映射坐标或固定点几乎没有影响，因为它们都以“一个”而移动，并且网络通常保持相同的形状。

GNS需要一个坐标参考系统，该系统具有良好的平均拟合度，并且还必须改变以跟上构造板的转移 - 实际上是4D（3D +时间）。GPS坐标参考系统为WGS84，非常适合GPS，但对于大型或中尺度映射而言也许并不理想，因为它移动了，尽管以一种可预测的方式移动。

欧洲的GNSS兼容基准ETRS89固定在欧洲构造板上。它与1989年1月1日的WGS84保持一致，每年移动约2.5厘米。从理论上讲，直接从GNSS中得出的坐标，例如OS NET，例如OS NET，距离ETRS89系统中的位置约72厘米。但是，对于大多数消费者用户而言，72厘米的差异被其接收器（电话，卫星板等）的准确性限制所淹没，这些限制仅在几米内准确。因此，如果您出去走路或在全国各地开车，差异并不明显。专业用户（例如使用OS NET派生的RTK校正服务）的专业用户会自动放置在ETRS89中，以便对漂移进行解释。

漂移以恒定的速度发生，但是在“伪造者”和消费者层面的GNS和接收器中，在未来几年内变得越来越准确，因此，大量用户可能会变得更加明显。

未来的选择

将来有许多选择可以解决：

每个国家 /地区的映射都可以保留在诸如OSGB36之类的本地系统上，然后可以首先从WGS84到ETRS89，然后再进行OSGB36进行其他转换。
所有映射都可以基于ETRS89，并且只需保持时间发展WGS84/ETRS89转换的时间即可。
采用ETRS89的版本，具有更高的时间戳（例如ETRS2030），并且每隔几十年就具有坐标跳跃，以跟上动态的GNSS参考帧（即，如果Etrsyyyy / WGS84差异将保持不到1M，坐标跳跃大约每40年就需要一次。）
另外，具有动态的“ 4D”坐标系，该系统像WGS84一样不断发展，并且用户可以使用时间戳记的所有坐标和映射数据，并提供转换的可用性，如果需要，可以将坐标带入普通时间范围。

军械调查以及欧洲的其他地图机构正在计划未来，这是一个问题，并将在与用户协商时考虑处理它的最佳方法。

OS测量策略

关于OS网和协调参考框架的未来，而且OS对于英国的更广泛的大地测量未来 - 将很快发布一项新策略，以咨询用户。它将在未来几年内制定军械调查的大地测量和定位服务政策和活动计划。它将描述OS在国家大地测量和定位领域的当前服务的当前核心政策以及许多战略目标，以实现未来的工作和咨询。

本文发表在2018年9月/10月的地球世界上

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GPS翻车周

持有当前GPS周数的GPS信号中的数据字段是10位二进制编号。这将一周数的范围限制在0到1023之间，或总共1024周。下一次柜台将到达1023周，并将到零，将于2019年4月6日。

接收者必须使用一周的编号来给出正确的日期，而不是19。7年（1024周）漂流的日期。这样做有多种方法，它们通常涉及引用接收器固件中嵌入的另一个日期。这是GPS生活中的第二周数字翻转，因此接收器制造商这次为此做好了准备。因此，只要接收器固件是最新的，那么每周的数字滚动就不是问题。

资源：https://spectracom.com/resources/blog/lisa-perdue/2018/gps-2019-week-rollover-what-what-you-need-nown

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GNSS星座摘要

测量师现在可以从四个GNSS卫星，GPS，Glonass，Galileo和Beidou的星座中收集数据，总共有100多个卫星。本文总结了每个星座的状态。

全球定位系统

全科医生一直在升级，每一代卫星都有其他信号和改进。即将到来的III卫星的发展包括更长的设计寿命，更好的时钟和激光反射器的安装。当前游戏状态如表1所示。

堵塞	没有操作卫星	C/A代码L1	P代码L1/L2	L2C	L5	L1C	发射跨度	设计生活（YR）
iia	1	y	y	n	n	n		7.5
IIR	11	y	y	n	n	n	1997-2014	7.5
IIR-M	7	y	y	y	n	n	2005-2009	7.5
iif	12	y	y	y	y	n	2010-2016	12
III / IIIF	0	y	y	y	y	y	从2018年9月开始	15
全部的	31