《高速公路北斗地基增强系统建设指南》

ICS号

中国标准文献分类号

团体标准

T/CHTSXXXXX-2022

高速公路北斗地基增强系统

建设指南

ConstructionGuideofHighwayBDSGround-based

AugmentationSystem

（征求意见稿）

2022-xx-xx发布20xx-xx-xx实施

中国公路学会发布

1

1总则

1.0.1为指导建设高速公路北斗地基增强系统制定本指南，类似工程可参照执行。

1.0.2本指南适用于利用北斗高精度定位技术进行高速公路的新建、改扩建或运行阶

段的地面时空基准建设与维护。

1.0.3施工过程中涉及的基本要求、基准站建设、数据中心建设、系统综合测试以及

系统维护方案等项目均需按本指南规定执行。

1.0.4建设高速公路北斗地基增强系统除应符合本指南的规定外，尚应符合有关法律

法规及国家、行业现行有关标准的规定。

1

2术语和缩略语

2.1术语

2.1.1原始观测数据rawobservationdata

接收机接收到导航卫星的测距信号后输出的伪距、载波相位、多普勒频移、载噪比、

导航电文等数据。

2.1.2北斗地基增强系统BDSground-basedaugmentationsystem

由若干连续运行基准站、数据综合处理系统及数据通信网络组成的，提供卫星增强数

据采集、存储、传输等服务的系统。

2.1.3虚拟参考站技术virtualreferencestation；VRS

网络RTK技术的一种。利用多个实际参考站的数据进行区域误差改正计算，根据流动

站概略坐标形成一组逻辑观测数据（等效于一个实际参考站的观测数据），传输给流动站进

行实时动态RTK的技术。

2.1.4区域差分数据产品dataproductofregionareadifferentialGNSS

用于区域GNSS高精度定位的数据产品，包括网络RTK等改正产品。

2.1.5区域基准站densereferencestation

为地基增强系统提供原始观测数据等，用于区域差分解算、大气参数确定、地基增强

系统完备性监测，并具有基准坐标的基准站，简称区域站。

2.1.6似大地水准面quasi-geoid

从地面点沿正常重力方向至正常高端点所构成的曲面。

2.1.7网络RTKnetworkreal-timekinematic

由数据处理中心对覆盖在一定范围内多个基准站的同步观测数据进行处理，生成差分

数据并通过网络播发，该区域内的终端接收卫星信号和差分信息，实现实时动态相位差分

定位（RTK）的技术。

2.1.8内符合中误差internalaccordaccuracy

在某点上测量得到的瞬时坐标值与坐标均值较差后的统计值。

2.1.9外符合中误差externalaccordaccuracy

2

在某点上测量得到的坐标值与准确坐标较差后的统计值。

2.1.10现场维护sitemaintenance

由相关技术人员在现场对基准站和数据处理中心进行的维护。

2.1.11远程维护remotemaintenance

由相关技术人员通过网络远程对基准站和数据处理中心进行的维护。

2.2缩略语

BDCS——BeiDouCoordinateSystem，北斗坐标系

BDS——BeiDouNavigationSatelliteSystem，北斗卫星导航系统

BDT——BDSTime，北斗系统的时间基准为北斗时

BINEX——BinaryExchangeFormat，一种考虑兼容不同导航系统而设计的二进制标准

格式文件

CGCS2000——ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，2000国家大地坐标系

CORS——ContinuouslyOperatingReferenceStation，连续运行基准站

Galileo——GalileoNavigationSatelliteSystem，伽利略卫星导航系统

GLONASS——GlobalNavigationSatelliteSystem，格洛纳斯卫星导航系统

GNSS——GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统

GPS——GlobalPositioningSystem，全球定位系统

IERS——InternationalEarthRotationService，国际地球自转服务

ITRF——InternationalTerrestrialReferenceFrame，国际地球参考框架

IGS——InternationalGNSSService，国际GNSS服务

LAN——LocalAreaNetwork，局域网

Ntrip——NetworkedTransportofRTCMviaInternetProtocol，互联网RTK数据传输协议

NTSC——NationalTimeServiceCenterChineseAcademyOfSciences，中国国家授时中

心

PPP——PrecisePointPositioning，精密单点定位

3

RINEX——ReceiverIndependentExchange，接收机标准数据交换格式

RTCM——RadioTechnicalCommissionforMaritimeservices，国际海运事业无线电技术

委员会

TCP/IP——TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/网际协议

UDP——UserDatagramProtocol，用户数据报协议

USB——UniversalSerialBus，通用串行总线

UTC——CoordinatedUniversalTime，世界协调世界时

4

3系统组成及应用场景

3.1系统组成

3.1.1高速公路北斗地基增强系统由连续运行的基准站、数据通信网络和数据处理中

心组成，系统组成示意图如图3.1.1所示。

图3.1.1高速公路北斗地基增强系统组成

3.1.2连续运行基准站（以下简称基准站）是由北斗/GNSS接收机（含天线）、通讯

设备、电源设备、观测墩与防雷设施构成的观测系统，可长期连续跟踪卫星信号，通过数

据通信网络将观测数据传输到数据处理中心。

3.1.3数据通信网络是利用通信链路实现基准站与数据处理中心、数据处理中心与用

户进行数据交换的系统。其主要任务是完成数据传输和数据产品的分发等任务。

3.1.4数据处理中心是汇集、存储、处理和分析基准站数据资源，远程监控基准站运

行状态，生成数据产品并对特定用户进行服务的系统。

3.1.5系统输入数据主要有两类：GNSS数据、用户上传信息，系统输入数据应符合

下列要求：

1GNSS数据包括基站观测电文、导航电文、实时数据流；

2用户上传信息主要包括用户名、密码、概略位置信息等；

3GNSS数据由数据处理中心接收并解析，综合授权用户上传的概略位置信息，利

用VRS技术、完备性监测技术多线程处理，生成改正定位信息、完备性监测信息，

采用国际RTCM差分数据编码格式统一编码后向用户播发。

3.2应用场景

3.2.1高速公路北斗地基增强系统在施工测量中的应用应符合下列要求：

5

1高速公路一般具有长距离带状分布特点，若采用常规测量方法进行逐级控制测量

和分段图根测量，工作量巨大且效率较低，依托高速公路北斗地基增强系统，可

直接实现细部测量和施工放样；

2在施工建设中遇到土方计算和水下地形测量等问题时，可通过将测量定位设备接

入地基增强系统网络的方式，高精度获取改正后的动态三维坐标数据，且精度不

受误差传播累积的影响，实现兼顾测量精度和作业效率的效果；

3要求终端精度：毫米级/厘米级；

4推荐终端类型：多频/多系统。

3.2.2高速公路北斗地基增强系统在施工质量实时监测中的应用应符合下列要求：

1利用北斗高精度定位技术建立施工及监测的高精度定位基础平台，结合温度、振

动传感器等，可以实现实时监控地基施工及沥青铺装过程中的压实遍数、作业速

度、压实轨迹等压实工序以及压实后的路基和沥青厚度，提升施工质量监管可信

度，减少施工监测成本；

2要求终端精度：毫米级/厘米级；

3推荐终端类型：多频/多系统。

3.2.3高速公路北斗地基增强系统在施工作业调度中的应用应符合下列要求：

1结合高速公路北斗地基增强系统和5G通讯技术及云平台技术，可建设施工作业调

度系统；

2平台可综合所有作业的压路机群的作业轨迹，在平台上进行可视化展示，通过访

问云平台，并对后续施工路线、人力及机器的调度进行规划，发布作业调度信息，

可以有效提升作业效率；

3要求终端精度：分米级/亚米级；

4推荐终端类型：多频/单频/多系统。

3.2.4高速公路北斗地基增强系统在桥梁边坡等重要构筑物变形监测中的应用应符合

下列要求：

1结合高速公路北斗地基增强系统可建立集数据实时接入、数据处理、监测报警、

结果查询等功能的高速公路变形监测系统，实现桥梁、边坡、路面等道路重要构

筑物的实时监测；

2相较传统人工定期监测，具有更快的应急反应速度、更高的自动化程度；

3要求终端精度：毫米级/厘米级；

4推荐终端类型：多频/多系统。

3.2.5高速公路北斗地基增强系统在车流管控与自动驾驶中的应用应符合下列要求：

1高速公路北斗地基增强系统可以为智慧交通管理、车道级车辆控制提供基础位置

数据，也可为高速公路自动驾驶汽车提供厘米级卫星定位服务；

6

2要求终端精度：厘米级/分米级；

3推荐终端类型：多频/多系统。

7

4系统基准站建设

4.1选点

4.1.1高速公路一般具有长距离带状分布特点，基准站网以高速公路所处位置为区域

单位布局，根据各自的长度、地理环境、人口分布、沿线交通附属场地进行覆盖。

4.1.2为提供区域实时厘米级、静态毫米级的高精度高可靠性服务，在高速公路北斗

地基增强系统基准站组网时，相邻两个基准站点之间的距离以10km~20km为宜，且基准站

间的走向应与高速公路路线走向基本一致。

条文说明

高速公路基准站站网与以省、自治区、直辖市为区域单位布局的基准站站网存在不同，

本指南与现行《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范》

（GB/T39772.1）基准站网布局差异之处在于，本指南充分考虑高速公路具有长距离带状

分布特点，并对基准站间最优间距进行了相关实验，得出了高速公路北斗地基增强系统相

邻两个基准站点之间的距离以10km~20km为宜的结论。

4.1.3平原区选点应符合以下要求：

1点位对空视野开阔。周围无10°以上成片障碍物。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30m；

2远离易产生多路径效应的地物和电磁干扰区，间隔距离应大于200m；

3顾及高速公路周边未来的规划和建设，与高速公路主线的距离应小于5km，优先

选择高速公路收费站、服务区、管理处以及公共服务设施等周围环境变化较小的

区域进行建设；

4满足高速公路带状区域服务需求，区域基准站、区域监测站应沿高速公路带状走

向布设，在高速公路枢纽做适当加密；

5按照高速公路带状区域覆盖特点，相邻两个基准站点之间的距离以10km~20km为

宜。

条文说明

平原区选点参考《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范》

（GB/T39772.1）编写，并根据高速公路平原区的特点进行了调整。

4.1.4丘陵区选点应符合以下要求：

1与平原地区相比，丘陵地区的地势非常复杂，位于丘陵地区的高速公路坡度起伏

较大，点位应选在不受水流、降雨等因素影响的区域；

2优先应选择交通便捷、网络覆盖、供电稳定、地势起伏较小的区域进行建设；

3观测墩基础应坚实稳定，避免在地质不稳定区域设站。不宜建在滑坡、泥石流、

8

地陷频发的地方；

4为保证信号接收质量，观测点位距离观测室距离不宜超过100m。

条文说明

平原区选点参考《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范》

（GB/T39772.1）编写，并根据高速公路丘陵区的特点进行了调整。

4.1.5山区选点应符合以下要求：

1应有10°以上地平高度角的卫星通视条件；困难环境条件下，高度角可放宽至

25°，遮挡物水平投影范围应低于60°；

2应建立在稳定的地质构造条件的板块上，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）和易受水淹或地下水位变化较大的区域；

3不宜建立在山底等信号容易被遮挡的区域；

4按照山区高速公路特点，可以适当增加基准站间的距离，但不宜超过30km。

条文说明

卫星高度角主要是指一个高度限制角，指的是从平面开始朝向空中方向的一个角的大

小，通常低角度的卫星信号干扰都会比较大。高速公路山区信号容易受到山体的遮挡，会

造成基准站接收信号弱，多路径大等因素的影响。对于山区地区的选点，要考虑周边山体

遮挡问题，并根据实际地形适当增加基准站间的距离。

4.2选点作业

4.2.1踏勘应符合以下要求：

1实地踏勘前，应了解高速公路沿线的水利、电力供应、网络覆盖以及人文等支撑

条件，并向高速公路管理处分发拟定站点情况调查表，制定勘选工作计划；

2勘选人员应是专业测量人员和专业地质人员，且需一名熟悉高速公路沿线附属设

施的工作人员陪同；

3勘选人员应根据工作计划和设计进行踏勘；

4勘选时，应同时按要求勘选1～2个备选站址，条件最优者作为最终站址，备选站

址情况资料一并提交，并实地绘制点之记，格式见附录A。

4.2.2提交成果应包括：

1勘选任务文件；

2勘选点之记；

3勘选站址照片；

4站址实地测试结果，格式参见附录B；

5勘选技术报告；

6勘选中收集的其他资料（含地质、交通、水电、通信网络、站址联系人等）。

9

4.3土建

4.3.1依据基准站建站地理、地质环境，观测墩可分为土层观测墩、屋顶水泥观测墩

（水泥标）和屋顶钢标观测墩（钢标），观测墩的建造应符合以下要求：

1根据沿线交通附属场地的地质条件、环境条件，观测墩设计标准规格按附录C执

行；

2高速公路基准站应选用土层或屋顶观测墩形式建造；

3观测墩应在顶端浇注安装强制对中标志，并严格整平，规格按附录C执行；

4观测墩基础部分应埋设水准标志，便于水准观测，规格按附录C执行；

5观测墩外观应平整、美观，且对空视野开阔；

6对于土层观测墩，其钢筋混凝土墩体应埋于解冻线2米以下，观测墩设计图见附

录C；

7对于屋顶观测墩，其观测墩设计宜为圆柱体，设计高度为1.5米~5米，观测墩内

预埋直径为50mm左右的PVC管或镀锌管1根，顶部预埋强制对中器，浇注时使

用标号为C25的混凝土，并采用氟碳漆进行外装饰，观测墩设计图见附录C；

8观测墩的设计施工应考虑防风、防雨雪、防盐雾的要求，接收机天线防护罩的安

装应平整、稳固，不增加信号的延迟和多路径效应。

条文说明

高速公路基准站一般选择高速公路收费站、服务区、管理处以及公共服务设施等周围

环境变化较小的区域进行建设。结合这些建设区域的特点，基准站观测墩土建与《北斗地

基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范》（GB/T39772.1）差异之处

在于，高速公路北斗地基增强系统基准站观测墩建设类型只有土层和屋顶两种，没有基岩

建设类型。

4.3.2观测室建设要求如下：

1观测室用于安置仪器设备，仪器设备应集成安装在机柜中；

2观测室面积不宜少于20m2；

3观测室地基应牢固，周围考虑排水设计。顶部采取混凝土结构，结构中应预埋进

出电力和信号通讯两种管线通道；

4观测室屋顶应敷设防水层，并满足排水、防风、防雷等要求，屋顶面还应敷设粗

沙或煤渣等材料以达到吸波效果；

5观测室应安装防盗门，窗户应加装稳固防盗网，以保证设备安全，有条件可加装

监控报警设施；

6高速公路北斗地基增强系统的基准站可根据实际情况新建观测室或利用现有收费

站、服务区，管理处以及其它公共服务机构等单位的现有设施作为观测室。

条文说明

10

根据连淮高速公路北斗地基增强系统实际建设情况，观测室用于安置仪器设备和通信

设备，顾及建设成本和观测室建设要求，优先选择现有并满足各项条件的设施。

4.3.3防雷工程施工应符合以下要求：

1防雷工程主要包括防雷地网、防雷带的铺设以及避雷针安装，应由具备专业资格

的工程人员依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057）和《建筑物电子信息系统

防雷技术规范》（GB50343）设计和施工；

2基准站观测室、工作室雷电防护按《建筑物防雷设计规范》（GB50057）中第二

类防雷建筑物设计，建筑物内的电子信息系统雷电防护按《建筑物电子信息系统

防雷技术规范》（GB50343）中B级设计；

3观测室和工作室分离建设时，应分别进行防雷工程建设；

4防雷工程完成以后，应有专业检测机构检测合格，并出具证明。

4.3.4土建工程完成后应提交以下资料：

1用地证明及相关建设许可；

2建站材料证明；

3土建过程照片；

4防雷检测报告；

5竣工图；

6施工报告；

7建成后点之记；

8建站工作技术总结；

9验收报告。

4.4设备与安装

4.4.1基准站设备由基准站接收机、基准站接收机天线、电源设备、通信设备等组

成。

4.4.2基准站接收机技术指标应符合以下要求：

1应能接收BDS-2(B1I/B2I/B3I)、BDS-3(B1I/B1C/B2a/B3I)、GPS(L1/L2/L5)、

GLONASS(L1/L2)、Galileo(E1/E5a/E5b/E6)信号；

2应包含伪距、载波相位、多普勒频移、信噪比、导航电文等原始观测数据；

3工作环境符合表1要求；

4至少具有1Hz采样数据的能力；

5应具备外接频标输入接口（可配5MHz或10MHz的外接频标）及气象仪设备输入

接口；

6具备3个以上的数据通信接口，接口类型可包括LAN、RS232、USB等；

7可远程升级、远程复位、远程参数设置。

11

条文说明

《GNSS接收机数据自主交换格式》（GB/T27606-2020）中已说明目前GNSS接收机

可以接受BDS-2三频、BDS-3四频、GPS三频、GLONASS双频和Galileo四频信号的伪

距、载波相位、多普勒频移、信噪比数据，为提高高速公路北斗地基增强系统的定位可靠

性和精度，接收机应能接收上述信号的数据。

接收机安装与测试要求如下：

1安装之前应根据《全球导航卫星系统（GNSS）测量型接收机RTK检定规程》

（CH/T8018）进行检定，并取得专业检测机构的检定合格证书；

2安装或更新后需要详细填写“基准站GNSS接收机登记表”，其格式参见附录D；

3安装应根据其使用手册或说明进行；

4接收机应放置于通风良好、干燥、避光的地点，一般置于集成柜内。

表4.2.1基准站设备环境条件要求

南方地区北方地区

项目

室外室内室外室内

工作温度－20℃～＋70℃－10℃～＋55℃－45℃～＋55℃－30℃～＋45℃

储存温度－20℃～＋85℃－10℃～＋65℃－45℃～＋65℃－40℃～＋55℃

防潮≤95%

抗震动满足公路运输振动要求

应满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057）和《建筑物电子信息系统防雷

防雷

技术规范》（GB50343）的要求

注：南方地区为淮河、秦岭以南地区；北方地区为淮河、秦岭以北地区。

条文说明

表4.2.1参考《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范》

（GB/T39772.1）编写。

4.4.3基准站接收机天线技术指标应符合以下要求：

1抗多路径效应：天线应配备扼流圈及其他抑制多路径信号设备；

2相位中心改正模型：应具有第三方机构认证（有资质的独立测试机构）的天线并

提供各卫星系统信号的相位中心改正模型；

3扼流圈天线相位中心偏差应小于1.5mm；

4工作环境：符合表1要求。

4.4.4接收机天线安装应符合以下要求：

1天线应紧固于观测墩的强制对中标志上，天线定向指北标志与磁北方向差异应小

于5°；

2天线电缆应采用低损耗的射频电缆。若电缆需要延长时，根据性能指标加装相应

的在线放大器；

3天线电缆进入观测室内后，应加装防雷设备，并按照《电子设备雷击试验方法》

（GB/T3482）进行接地电阻测试；

12

4安装后填写“基准站接收机天线登记表”，其格式参见附录D。

4.4.5电源设备技术指标应符合以下要求：

1单相市电供电，配备不间断电源（后备电源）；

2后备电源单独供电时，在额定功率下可连续工作8h；

3电源线路具备电涌防护能力，电池组应具有抗电、抗浸水能力；

4不间断电源主机应具备接入机柜环境监控系统的数据接口，可通过网络进行远程

监控；

5安装方式：满足机柜安装要求；

6工作环境：符合表1要求，电池组应能在-20℃～+55℃的环境温度条件下使用。

4.4.6电源设备安装应符合以下要求：

1电源线路应做接地保护并加装电涌防护设备；

2安装不间断电源设备并与市电相通，基准站内全部设备由不间断电源供电；

3电压不稳定区域应加装交流稳压器；

4安装或更新后填写“基准站电源设备登记表”，其格式参见附录D。

4.4.7通信设备技术指标应符合以下要求：

1支持TCP/IP和Ntrip通信协议；

2通信链路首选有线数据专线，条件困难时也可使用移动5G通信。

4.4.8通信设备安装应符合以下要求：

1通信线路安装及测试工作由专业技术人员完成；

2安装、更新后填写“基准站通信设备登记表”，其格式参见附录D。

4.4.9机柜要求如下：

1应选用符合工业标准的机柜，且具有散热通风能力；

2应分层次安装机柜内各项设备；

3电力、通信和网络等线缆应安装捆扎到位，走线合理。

4.5集成与调试

4.5.1设备集成应符合以下要求：

1根据观测室面积、结构进行设备安置设计，应合理利用观测室空间，且利于设备

安装及线路敷设和设备散热；

2机柜安装按照设计要求，分层次安装机柜内各项设备，设备应全部安装于机柜内；

3机柜应固定于观测室地面，并做好接地保护；

4应安装防浪涌插座，布置电源线、通信线、射频线等；

5拍摄集成照片。

4.5.2设备调试应按以下程序进行：

1各设备间进行互联，测试各设备的连接是否正常可靠；

13

2测试基准站接收机采集数据的质量；

3测试基准站与高速公路数据处理中心系统之间的数据传输的稳定性；

4测试高速公路数据处理中心系统对基准站的监控能力，包括通过数据通信网络监

视和控制基准站接收机、路由器、机柜环境监控设备的工作状况、参数配置、数

据采集和传输等。

4.5.3设备集成与调试完成后，应根据基准站的设备配置情况提交以下资料：

1基准站接收机登记表；

2基准站天线登记表；

3基准站电源设备登记表；

4基准站通信设备登记表；

5设备安装照片；

6设备安装技术总结。

14

5系统数据处理中心建设

5.1数据处理中心架构

5.1.1数据处理中心主要由本地服务器/云平台、数据中心处理软件和信息安全防护

平台等部分组成（如图5.1.1），建设时应考虑：

1可靠性：保障本地服务器/云平台、数据传输流程的稳定可靠，关键设备、重要数

据应采用冗余备份；

2安全性：具备物理安全、运行安全、信息安全等技术保障；

3准确性：应保证为用户提供各类产品及服务的准确性和时效性；

4规范化：数据交换格式规化、数据产品规范化及业务流程规范化。

图5.1.1数据处理中心总体架构图

5.1.2数据处理中心应具备以下功能：

1数据协议和格式

1）数据处理中心应采用TCP/IP，NTRIP或UDP协议和RINEX或BINEX文件格式

接收和传输数据，协议的版本采用现行有效的普遍使用版本；

2）数据处理中心接入和播发的产品数据格式应符合《卫星导航地基增强系统数据处

理中心数据接口规范》（GB/T37018）的规定。

2数据处理

1）数据处理中心对各基准站、监测站采集并传输到数据处理中心的数据应进行质量

分析和评估；

2）数据处理中心对原始观测数据进行多站数据综合处理，计算生成统一格式的高速

公路带状区域差分数据产品和后处理数据产品，数据格式应符合《卫星导航地基

增强系统数据处理中心数据接口规范》（GB/T37018）的规定。

3系统运行监控

1）数据处理中心应对各基准站和监测站原始观测数据的完好性、连续性，可用性进

行监测评估；

2）数据处理中心应对各基准站和监测站的设备运行状态进行远程监控管理，并对设

15

备运行的完好性、连续性、可用性进行监测评估；

3）数据处理中心应对差分数据产品的完好性，连续性和可用性进行监测评估；

4）数据处理中心应对通信网络进行安全管理，禁止各种未授权的访问。

5.1.3数据处理中心总体指标应符合以下要求：

1处理能力和规模

1）首先应支持BDS-2(B1I/B2I/B3I)、BDS-3(B1I/B1C/B2a/B3I)、GPS(L1/L2/L5)、

GLONASS(L1/L2)、Galileo(E1/E5a/E5b/E6)等四个系统的至少八个频点的十六

种导航信号的处理，并能扩展到支持其他卫星导航系统信号的处理；

2）当基准站有故障时，应具有过滤或排除故障基准站的数据被使用的能力；当基准

站修复后，应具有恢复数据使用的能力。

2数据存储能力

数据处理中心存储的基准站原始观测数据，在本地服务器/云平台上的在线存储时

间应不小于1年，离线存储时间应不少于5年。

3区域差分数据产品延时

区域差分数据产品输出延时应不大于2s。

条文说明

数据处理中心总体指标参考《北斗地基增强系统数据处理中心技术要求》（GB/T

39783）编写，其中系统的数据存储能力根据高速公路运行维护需求，针对云平台方面进行

了补充和调整。

5.2数据处理软件功能

5.2.1数据处理软件需要提供针对带状高速公路地基增强系统的多模式数据的采集、

存储、查询访问和分析计算能力。

图5.2.2数据处理软件逻辑框架图

5.2.2数据处理软件主要应由分布式数据总线、统一数据访问模块、数据分析模块、

16

数据存储管理模块、系统运维管理模块等组成，通过软件支撑平台为整个高速公路带状区

域提供可靠的高精度连续动态差分信号服务。数据处理软件的逻辑框架见图5.2.2。

5.2.3分布式数据总线应符合以下要求：

1应具有提供高容错高性能的数据传输和交换，支持大规模分布式应用系统，各组

成部分之间进行通信和协作；

2能将系统中各个组成部分有机地联接在一起，采用具有群组通信机制的分布式数

据总线。

5.2.4统一数据访问模块应符合以下要求：

1数据处理中心的数据存储与访问，应在上层应用和数据存储层之间建立一个统一

数据访问软件模块，该模块由接口、连接池管理模块及路由管理模块等组成；

2根据底层数据存储系统的不同类型，应建立和维护多个连接池管理模块；

3具备结构化数据访问接口，对象接口，文件接口。

5.2.5数据分析计算服务模块应符合以下要求：

1具备针对高速公路北斗地基增强系统各基准站的组网解算能力；

2具备海量数据的分析处理、计算、协作和执行等功能；

3具备满足设计要求的高精度差分定位数据的提供能力。

5.2.6数据存储管理软件模块应符合以下要求：

1具备提供可靠的、满足业务性能要求的数据存储和数据读取能力；

2具备规范化以及自动化的数据管理能力；

3具备双机冗余备份能力；

4具备各种编译语言的API支持、提供文件的频繁读写支持。

5.2.7系统运维管理软件模块应符合以下要求：

1界面化的资源创建、变更、退还等操作；

2对应用服务器系统进行监控，发生故障时能够及时告警；

3对资源进行权限隔离；

4对系统服务部署更新。

5.3软件使用前期工作基础

5.3.1高速公路北斗地基增强系统各基准站的初始坐标解算时，应符合以下要求：

1应同步观测24h以上，并同时与IGS永久跟踪站或国家C级以上GNSS点进行联

测，起算点的点位坐标精度水平分量应优于0.01m，垂直分量应优于0.02m。

2采用GAMIT等专业数据处理软件进行基线解算，基线向量解算引入的起算点坐标

位置基准应为国际地球参考框架中的坐标成果，该坐标框架应与采用的精密星历

坐标框架保持一致，以GAMIT高精度数据处理软件为例，数据处理按照图4进

行。

17

3需确定各坐标系统之间的转换关系，为后续工程勘察设计，施工、运营提供统一

的坐标基准。

图5.3.1GAMIT数据处理流程

条文说明

GAMIT软件基于双差解算模式，其基线解的相对精度能够达到10-9，解算短基线的精

度能优于1mm。起算点的点位精度参照《定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314）进

行要求。

5.3.2北斗导航系统采用北斗坐标系（BDCS）。BDCS的定义符合国际地球自转参考

系服务（IERS）规范，采用2000中国大地坐标系（CGCS2000）的参考椭球参数，对准最

新的国际地球参考框架（ITRF），每年更新一次。

5.3.3北斗系统的时间基准为北斗时（BDT）。BDT采用国际单位制（SI）秒为基本

单位连续累计，不闰秒。起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC）00时00分00

秒。BDT通过UTC（NTSC）与国际UTC建立联系，BDT与国际UTC的偏差保持在50纳

秒以内。

条文说明

北斗坐标系统和时间系统的详细定义可参见《斗卫星导航系统空间信号接口控制文件

公开服务信号B2b（1.0版）》

5.3.4数据处理中心由本地服务器/云平台搭载数据处理软件及信息安全防护模块等

部分组成，具备提高资源的利用率、简化本地硬件管理成本等切实功能。云平台可由研究

18

机构自行搭建或采用商业公司提供的私有云整体解决方案，并将数据处理软件等模块在云

平台上进行部署安装。

1规格选择

规格上应至少高于4核8GB，拥有500G以上的系统存储盘，保证数据处理软件运

行的高性能和数据存储空间的高可用性；

2IP和端口分配管理

根据业务需求确定数据处理中心所需的端口数量，包括基站数据接入端口，基站

数据输出端口，数据处理软件差分数据输出端口等；

条文说明

本指南根据已建成并部署的地基增强系统软件的运行状况，对本地服务器/云平台规格

选择作上述要求。

3运行要求

1）应具有较高的可靠性和完善的错误处理机制，保证能够提供全天候不间断访问服

务;

2）设计的各种接口在遵循规范性原则的基础上，保证其可以集成不同系统或软件供

应商的产品;

3）在运营过程中应管理各种信息的安全，保证与其他相关系统信息交换过程的安全，

保证应用服务的安全。

5.3.5高速公路带状区域所建设的地基增强系统具体数据处理方式为：

1沿条带状线路建设多个连续运行基准站获取该区域的导航卫星观测数据，在接收

到线路上用户终端发送的概略坐标信息后，确定与之对应的目标基准站网并判断

用户终端与基准站网络的各个基站间的距离；

2根据事先设定的距离阈值，选择对应的定位服务方式从而提供差分改正数。播发

流程图如图5.3.5所示：

图5.3.5带状地基增强系统数据播发流程图

5.3.6高速公路的区域高程模型可以根据公共点精确的大地高和高精度的水准测量成

果，建立区域似大地水准面模型，实现RTK实时获得高精度的正常高定位结果。

1区域似大地水准面的参考基准

19

大地坐标系：2000国家大地坐标系；

高程基准：1985国家高程基准；

2数据处理

高程异常控制点GNSS测量数据和处理按照GB/T18314的要求执行；

1）高程异常控制点水准测量数据处理按照GB/T12897的要求执行；

2）计算高程异常控制点的高程异常，按照以下公式执行。

휉=퐻−ℎ

式中：

휉——高程异常，单位为米（m）；

퐻——大地高，由GNSS测量方法获得，单位为米（m）；

ℎ——正常高，由一、二等精密水准测量方法获得，单位为米（m）。

3高程异常拟合方法

带状狭长区域的高速公路，沿路线GNSS点呈线状分布，沿途的似大地水准面属于连

续的曲线，沿路线的GNSS站点其高程异常采用曲线拟合方法更为合适，常用的曲线拟合

方法包括多项式拟合法、三次样条曲线拟合法等。以多项式拟合法为例，使用多项式拟合

法，按照以下公式执行。

设点的高程异常휉与푥푖(或푦푖)存在如下关系：

2푚

휉(푥)=푎0+푎1푥+푎2푥+⋯+푎푛푥(𝑖=0,1,2,⋯,푛)

式中푎푖为系数，根据实际工程经验，按照测区长度和地形的等级决定上式项数的取舍，

然后采用最小二乘法求解上式各项系数，将解出的系数回代至拟合方程即可求得测区内其

他测点的高程异常值。

条文说明

上述高程异常相关公式，参考高成发等编著的《卫星导航定位原理与应用》一书编写。

5.4系统检测模块

5.4.1对于数据处理软件的功能自检测着重考虑以下几个要素：检测对象、实现方式

和处理方式。

1检测对象：即检测点和检测内容。在设计时应该考虑把检测点放在容易出错的地

方和出错对软件系统影响较大的地方，检测内容选取那些有代表性的、易于判断

的指标，数据处理中心可针对观测数据质量及基准站坐标进行监测。

2实现方式：最直接的一种方式是判断返回结果，如果返回结果超出正常范围，则

进行异常处理。计算运行时间也是一种常用的技术，如果某个模块或函数运行超

过预期的时间，可以判断出现故障。自检的实现方式要根据实际情况来选用。

3处理方式：数据处理中心在检测出存在某些故障时，应按照“查出故障-反馈报警

-接收处理方案”的处理方式，管理员根据报警情况选择停止系统运行并修复系统

20

或者暂不停止的实时处理方案，同时反馈给数据处理中心。

5.4.2数据处理中心的安全保密建设应依据国家有关标准和规范，建立完整的安全保

障系统，保证数据处理中心安全保密性符合国家相关保密管理要求，有效保障数据处理中

心业务的正常开展。

1建设原则和依据

根据安全保密建设目标，数据处理中心分级保护方案的设计应遵循“规范定密，准确

定级，依据标准、同步建设，突出重点﹑确保核心，明确责任，加强监督”的原则，具体

原则要求如下：

1）分域分级原则：涉密信息系统应根据信息密级、功能等划分不同的安全域并确定

等级，按照相应等级的保护要求进行防护；

2）最小授权与分权管理原则：涉密信息系统内用户的权限应配置为确保其完成工作

所必需的最小权限，避免出现权限过大的用户；

3）技术与管理并重原则：涉密信息系统分级保护应采取技术和管理相结合的、整体

的安全保密措施；

4）安全可扩展性和可维护性原则：系统应具有适应未来发展良好的安全可扩展性和

可维护性，部署便利，使用简便，维护集中，并可以实现服务和应用的灵活扩展。

2接口安全保障要求

为了保证数据处理中心数据传输的完整性和健壮性，系统接口应满足下列基本要求：

1）接口应实现对外部系统的接入提供企业级的支持，在系统的高并发和大容量的基

础上提供安全可靠的接入；

2）提供完善的信息安全机制，以实现对信息的全面保护，保证系统的正常运行，应

防止大量访问，以及大量占用资源的情况发生，保证系统的健壮性；

3）提供有效的系统的可监控机制，使得接口的运行情况可监控，便于及时发现错误

及排除故障；

4）保证在充分利用系统资源的前提下，实现系统平滑的移植和扩展，同时在系统并

发增加时提供系统资源的动态扩展，以保证系统的稳定性；

5）在进行扩容、新业务扩展时，应能提供快速、方便和准确的实现方式。

21

6系统性能综合测试

6.1测试环境

6.1.1为评价北斗地基增强系统软件的服务能力、定位精度、空间可用性、时间可用

性、定位服务时效性以及流动站终端设备的兼容性等各种指标，通过野外测试和功能性检

查，客观评价系统的综合性能，测试软件是否具备数据服务功能。

6.1.2环境测试前应准备各类测试数据，一般包括：

1基准站数据流：至少6个坐标已知的基准站原始数据流，采样间隔应为1s；

2流动站数据流：20个坐标已知的流动站原始数据流，采样间隔应为1s，其中10个

点在开阔环境下，10个点在靠近高架桥等复杂环境下；此外，应采用不同类型设

备，以检查系统对不同厂家RTK接收机的兼容情况；

3用户端模拟软件：模拟多个用户与软件进行通信连接的软件，具备流动站RTK定

位功能，可以显示接收到的差分数据并进行解码。

4精密星历：与基准站起止时间段相应的精密星历文件。

条文说明

性能综合测试环境参考《北斗/全球卫星导航系统（GNSS）网络RTK中心数据处理软

件要求与测试方法》（BD420021）编写，并根据高速公路基准站建设原则，确定了测试中

基准站数据流及流动站数据流相关要求。

6.2功能测试

6.2.1测试软件数据通信功能，一般包括：

1检查软件是否可以根据设置的IP地址、端口以及通信模式连接基准站设备，读取

设备信息，不间断地接收基准站原始观测数据流；

2检查软件是否可以根据设定的协议格式对原始观测数据流进行解码，实时显示并

更新基准站接受的卫星数、载波相位观测值、伪距观测值和多普勒观测值等；

3采用用户端模拟软件连接软件系统，检查是否可正常连接并进行通信，软件应可

显示用户连接状态并询问保密字等信息。

6.2.2测试软件数据处理功能，一般包括：

1信息下载：检查软件是否具有设置精密星历等信息下载地址、下载频度和星历类

型等设置项，软件运行时，应能给出当前所用精密星历的类型、地址和其它信息；

2基准站信息：检查软件是否具备基准站点位图显示界面，在运行时，软件应可实

时动态显示每个基准站观测的卫星数、观测值及其信噪比等信息；

3基准站自动组网：检查软件是否具备显示基准站自动组网结果的显示界面，软件

应以图形给出基准站网结构，实时显示并更新基线解算状态；

4误差估计与建模：检查软件是否具备各类误差的显示界面，软件应可实时动态显

22

示并更新基准站网各类误差残差的计算结果；

6.2.3测试软件数据服务功能，一般包括：

1实时数据服务：

1）检查用户端软件是否接收到系统软件发送的差分信息，若接收到的信息解码后满

足实时定位要求，则表明软件具备实时数据服务能力；

2）统计用户端软件定位结果与已知坐标的偏差、内符合和外符合中误差：提供伪距

差分服务时用户端应达到米级和亚米级精度，提供载波相位差分服务时用户端应

达到厘米级精度；

2事后数据服务：

1）检查系统软件是否具备设置GNSS原始观测数据实时存储的界面；

2）软件运行一段时间后，检查在设定目录中是否存有基准站GNSS原始观测数据文

件，且数据文件格式为标准数据格式，若符合，则表明系统软件具备事后数据服

务能力；

3数据库管理：检查软件能否将运行状态、异常事件、系统配置等参数以数据库或

其它方式存储并管理，在自检和初始化时可自动读入相关配置文件。

6.2.4测试软件是否具备完好性监测功能，一般包括：

1基准站数据质量分析：软件应能输出并显示观测数据的完整性、周跳发生的频度、

伪距和载波观测值的精度、站址多路径信息、接收机钟稳定性和基准站稳定性等

信息；

2系统完备性监测：软件应能实时监测卫星信号可用性，在发现异常时提示报警；

能否监测一个或多个站的实时定位服务的精度，发现问题时提示报警；监控设备

运行状态，发现异常时提示报警并启动备份机。

6.2.5测试软件是否具备系统管理功能，一般包括：

1检查软件是否具备使用者管理界面，检查是否可以对登陆用户名和密码以及使用

权限设置进行设置和管理；

2检查软件是否具备设备管理界面，检查是否可以设置远程设备访问地址、访问权

限和定时监控间隔等信息，实现对基准站设备的远程访问操作，是否可以远程访

问GNSS基准站的设备，并对设备进行规定权限下的操作；

3检查软件是否具备数据库管理界面，检查是否可以设置访问用户、密码以及权限；

4检查软件是否具备事件记录管理界面，检查是否可以设定事件存储类型和文件目

录等信息，是否可以文件形式存储软件运行过程中的通信中断、用户接入和挂断、

数据处理异常、操作者登陆、设备远程访问和访问数据库等各项事件。

6.2.6测试软件是否具备数据管理功能，一般包括：

1检查软件是否具备基准站数据实时存储设置界面，是否可以设置数据存储间隔、

23

内容、存储目录、存储文件形式和文件格式等内容；软件运行1小时后，检查相

应目录中是否存有基准站的原始观测数据文件；

2检查软件是否具备基准站数据远程下载设置和操作界面，是否可以设置基准站地

址、下载方式和数据存储目录等内容，是否可以远程下载某个基准站的原始观测

数据并在本地生成原始数据文件；

3检查软件是否具备基准站数据自动补缺设置界面，是否可以设置自动检查数据间

隔、数据补缺模式和数据文件格式等内容；人为终止某个基准站通信连接，等待

15分钟后再恢复连接，检查存储的原始数据文件，文件中应完整，且无数据缺失；

4检查软件是否具备系统运行状态数据管理界面，是否可以设置文件生成、存储目

录及间隔等信息；系统运行1h后打开系统事件记录文件，检查是否有数据文件生

成等记录项；

5对于以数据库方式进行系统管理的软件，应具备数据库管理界面，对数据库进行

检索、更新、添加等操作，在该界面中进行实际操作，并调取数据库，以确认对

数据库的各项操作真实有效。

条文说明

数据管理参考已建成并部署的地基增强系统软件的运行状况，作上述要求。

6.2.7测试软件是否具备用户管理功能，一般包括：

1检查是否可以在用户管理界面增加、修改和删除用户名、密码、单位信息和使用

等内容；操作用户终端软件，用不正确的用户名和密码来登陆软件，检查软件是

否可以拒绝该用户的访问；

2检查是否可以在用户管理界面中注册、修改和删除用户作业区域范围、作业时间、

是否允许同一账号多次登陆等信息；

3操作用户终端模拟软件，分别输入超出许可使用范围、使用时间的信息，检查软

件是否可以拒绝该用户的访问；运行两组用户终端模拟软件，用同一个账户登录，

检查软件是否可以识别用户账号并根据设定值来接受或拒绝用户的访问；

4检查是否可以在用户管理界面中注册、修改和删除用户计费模式和单价等信息；

运行用户终端软件，连接系统并得到数据服务后，检查系统中的在线时间是否正

常计数；

5检查软件是否具备用户使用状态分析功能项，按照时间顺序对用户使用时间、流

量、位置和账号复用等信息进行统计和分析；

6运行用户终端软件，记录获取数据服务的累积时间，使用该功能项进行用户使用

情况分析，所得的用户使用时长应与记录的累积时间相符。

6.2.8测试软件是否具备基准站管理功能，一般包括：

1检查软件是否具备基准站管理界面，是否可以设置用户名、密码和读取权限；运

24

行软件后，在基准站管理界面中设定某基准站设备的访问权限，远程访问该基准

站并进行操作；

2检查软件是否可以设置截止高度角、采样率、概略坐标和输出协议等参数，设置

后基准站设备应可作出响应，并将观测参数设定为设定值；

3检查软件是否具备基准站设备运行状态界面，是否可以显示设备剩余内存、电压、

温度、数据输出状态和通信延迟量等各类信息，这些信息应根据数据通信情况实

时更新；

4检查软件能否下载并在本地存储基准站GNSS原始观测数据、气象观测数据等，

是否可以通过软件删除基准站GNSS接收机内的文件；

5检查软件是否可以图形或其他形式显示星空图、站址多路径、数据可用性和卫星

信噪比等信息并根据通信情况实时更新。

6.3性能测试

6.3.1测试软件是否满足处理能力性能要求，一般要求：

1基准站接入数，建立模拟测试环境，通过调整基准站的接入数量进行测试：

1）设置基准站端模拟软件为连接10个基准站，检查软件数据服务是否正常；

2）设置基准站端模拟软件每次增加1个基准站，检查软件数据服务是否正常；

3）软件数据服务出错或无法增加新的基准站时，停止测试，基准站端软件中的基准

站连接数即为软件处理能力中的最大基准站接入数；

4）对于高速公路小范围系统，基准站接入数宜小于或等于30；

2相邻基准站间距，建立模拟或真实测试环境，根据站间距选择接入的基准站进行

测试：对于小范围系统，选择4个相邻站间距为5km～20km的基准站，接入软件

后检查数据服务能力是否正常；

6.3.3建立模拟测试环境，测试软件是否满足用户并发数性能要求，包括：

1设置用户端模拟软件为1个用户，确定软件数据服务处于正常状态；

2设置用户端模拟软件依次增加5个、10个、50个用户，确定软件数据服务是否正

常；

3在软件数据服务出错或无法增加用户连接数时，停止测试，用户端模拟软件中的

用户连接数即为软件容许的最大用户并发数；

6.3.3建立真实测试环境，测试软件是否满足响应时间性能要求，包括：

1应用于高速公路的软件，检查软件首次启动初始化和自检时间是否超过