基于B_S架构的GNSS控制网数据处理与软件开发.pdf

信息与电脑软件开发与应用Information&Computer基于 B/S 架构的 GNSS 控制网数据处理与软件开发2023年第10 期杨旭光（重庆电子信息中小企业公共服务有限公司，重庆摘要：目前，广泛应用的商业软件没有独立的基线选取功能，且大多数开发的软件基于客户机服务器（Cl i e n t/Se r v e r，C/S）架构，因此这些软件的灵活性较弱，无法跨平台使用。针对此问题，研究了全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，G NSS）数据处理的相关算法，并开发了基于浏览器服务器（Browser/Server，B/S）架构的GNSS控制网络数据处理软件，在精度和操作性能上满足了广大从业者的需求。关键词：浏览器服务器（B/S）架构；软件开发；全球导航卫星系统（GNSS）中图分类号：TP311.5Data Processing and Software Development of GNSS Control Network Based on401336)文献标识码：A文章编号：10 0 3-97 6 7（2 0 2 3）10-10 6-0 3B/S ArchitectureYANG Xuguang(Chongqing Electronic Information Small and Medium Enterprise Public Service Co.,Ltd.,401336,China)Abstract:At present,the widely used commercial software has no independent baseline selection function,and most ofthe developed software is based on the Client/Server(C/S)architecture,so the flexibility of these software is weak and cannotbe used across platforms.In response to this issue,relevant algorithms for data processing in the Global Navigation SatelliteSystem(GNSS)were studied,and a GNSS control network data processing software based on Browser/Server(B/S)architecturewas developed,which meets the needs of a wide range of practitioners in terms of accuracy and operational performance.Keywords:Browser/Server(B/S)architecture;software development;Global Navigation Satellite System(GNSS)0引言目前，针对全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatellite System，G NSS）信息处理软件有很多，如我国的北斗系统-3。GNSS 的开发基本上基于客户机/服务器（Client/Server，C/S）架构，但存在使用不便和难以跨平台等问题。得益于云技术的发展和普遍应用，大量的数据可以在云端存储和运算，为基于浏览器服务器（Browser/Server，B/S）架构的软件打好基础。B/S架构弥补了C/S架构的缺点，使用方便，能够灵活运行在各个终端。因此，文章主要基于B/S架构开发了GNSS控制网络数据处理软件，具有操作简单、结果精度较高的优点，能够满足广大工程人员的需求。收稿日期：2 0 2 3-0 3-15作者简介：杨旭光（198 8 一），男，河北石家庄人，硕士研究生，高级工程师。研究方向：计算机软件应用。1软件系统架构设计1.1B/S 架构B/S架构的每个节点分布在网络上，具有维护简单、分布性强、扩展性强的特点，且易于开发和共享，用于构建GNSS信息处理软件。本研究采用B/S架构开发数据处理软件，结构如图1所示4-6 。发送请求界面显二简单业务处理示响应请求客户端图1B/S架构示意图请求数据处理请调用业求务逻辑返回数数据业据务处理服务器返回数据数据库106信息与电脑2023年第10 期Information&Computer软件开发与应用1.2软件需求分析研究设计的系统名称为SGA。根据实际需求，SGA由人员系统、成果展示系统、功能服务系统以及后台管理系统4个子系统构成，如图2 所示。为了解决各个子系统之间的耦合问题，系统开发过程中采用分布式的方法。其中：人员系统会根据不同的用户等级给用户安排不同的权限，权限等级从高到低依次为一般用户、组员、管理员；成果展示系统主要用于展示课题组的科研成果；功能服务系统是对外提供服务的模块；后台管理系统是管理员对整个系统的管理和控制模块7-8 O1.3系统人员和权限分析SGA的用户角色可分为一般用户、组员、管理员3类。不同角色有不同的权限。其中，管理员具有最高权限，并管理整个系统，一般由项目负责人担任。1.4控制网数据处理软件分析研究设计的软件由3个部分组成，分别为多基线解算系统模块、单基线解算系统模块、网平差处理系统模块。其中：多基线解算系统模块的实现要通过GAMIT解算软件，最终得到基线解算的结果和报告；单基线解算系统模块需要借助RTKLIB开源软件对其进行开发和修改，只能进行单基线独立解算，需要使用新的基线选取准则；网平差处理系统模块进一步对单基线解算系统模块的解算结果进行处理，最后得到工程应用中需要的GNSS 坐标值和对应的协方差 9-10 1.5软件开发技术系统的前端使用如超文本标记语言（HyperTextMarkup Language，H T M L）、层叠样式表（CascadingStyle Sheets，C SS）、V u e 等语言和技术；后端设计和开发使用如C和Java等技术；数据库的设计使用MySQL 和 Redis。2GNSS控制网数据处理软件功能实现远程服务器采用Linux系统，将该软件安装在远程服务器上，即可使用脚本运行。运行软件得到最终的解算结果，节省了操作者的时间，不需要频繁安装程序，只需要操作界面即可得到结果。基线解算的核心是基线设置。需要更新RDOP值，调用外部程序，并输入所有基线。为了减少计算量，本次采用多线程计算的方法，提高了计算效率，计算完待更新的RDOP值后，对应产生所有基线的RDOP值和HRDOP值。结合基线的各个参数和先前设置的基线选择原则，产生基线边权重，权重和优选程度呈负相关。用户可以按照实际情况自由选择控制网的起始边，被选中的起始边作为优选基线的一部分。通过设计的最优提取算法能够产生独立基线，其中独立基线组由不同观测时段的最优基线组成，被选中的基线为1，否则为0。最后，可以观察基线总数核对优选基线的总数。3GNSS控制网数据处理实验和结果分析为了验证系统的可用性和准确性，下载了中华人民共和国香港特别行政区2 4h连续运行参考站跨源资源共享（Cross-Origin Resource Sharing，CO R S）网络SatRdf在2 0 2 3年的观测数据，使用本次系统对其进行数据处理和解算。3.1观测方案设计根据GNSS测量规范和C级网布控规范，针对SatRdf设计如下观测方案。设置卫星截至高度角为15，每30 s采样一次，观测站总数为18 个，每个观测长度为4h。3.2独立基线优选方案根据SatRdf观测方案，同时观测6 个观测站，总共有6 个观测时段，去除不满足要求的基线（长度小于30km），最后剩余8 8 条基线。考虑测区跨度大和整体卫星大地测量与应用服务系统人员系统成果展示系统功能服务系统后台管理系统多基线解算系统测绘管理用户论文模块专利模软件著一组员用般用单基线解算系统变形监测系统实验学习日实践在线地图块作志教学系统图2 卫星大地测量与应用服务系统架构网平差处用理系：统人员管理系统成果管理系统功能管理系统统107信息与电脑软件开发与应用Information&Computer精度，故同时考虑边长和PRDOP值最小作为权重计算准则。6 个时段中，每个时段有5条独立基线，共30 条。3.3基线解算效率分析通过分析提出的处理软件和其他市面上现存软件性能指标的差异，以验证软件的实用性和可行性。性能指标包括效率和精度。选择的软件有CGO、H G O、SGO，分别是华测检测认证集团股份有限公司、广州中海达卫星导航技术股份有限公司、南方测绘公司的GNSS后处理软件。先分析处理效率，处理对象为30 条优选基线，次数为3次，取处理时间的平均值。SGA、CG O、H G O、SGO共4款软件处理30 条独立基线花费的时间分别为-1.61.41.21.00.80.60.40.20.0SGACGOHGOSGO SGACGOHGO SGO SGACGOHGOSGO SGACGOHGOSGO SGACGOHGOSGO第1基线图3香港CORS网基线解算结果精度4结语4邓瑞芝.区域GNSS控制网成果更新方案探讨及精度在测绘越来越智能化和信息化的背景下，文章先分析J.城市勘测,2 0 2 2(6):9 9-10 1.分析了GNSS的服务和应用，并针对目前C/S架构5姜梦炜，李明臻，吴盼盼.基于C/S架构的高速公路清软件的不足开发了一款基于B/S架构的GNSS数据扫车远程监控系统设计.机电信息,2 0 2 3(2):2 5-2 7.处理软件，通过实验验证了该软件运行的准确性和可6张莉华.基于C/S架构的机房管理系统的设计与实靠性。现J.电子测试,2 0 2 1(18):8 9-91.7郝小凤.基于C/S架构的SQL数据库技术研究.电参考文献脑编程技巧与维护,2 0 2 1(2):10 4-10 6.1牛月，李克昭.一种顾及测距误差的GNSS四系统加8姚安琪，王晓梅，朱华东，等.基于C/S架构的医院权选星算法J.导航定位学报,2 0 2 3,11(2):12 4-130.信息系统自动更新实践.智慧健康,2 0 19,5(2 3):1-3.2王森，王腾飞，姚铮，等.GNSS/5G观测量融合定位9李欢，王杨俊，万珊.基于B/S架构的勤工助学系统算法.导航定位学报,2 0 2 3,11(2):7 1-7 9.设计与实现.现代信息科技,2 0 2 3,7(6):2 8-30.3宿林，张帅.基于GNSS的滑坡自动化监测应用分10欧阳明星.基于B/S架构的远程实验数据采集系统析.地理空间信息,2 0 2 3,2 1(2):12 2-12 4.2023年第10 期18s、52 s、53s、2 0 8 S。可见，本研究设置的SGA显著优于其他3款软件，体现了多线程技术的优越性，且更高效的处理速度带来更良好的用户体验。3.4基线解算结果分析香港CORS网基线解算结果精度，如图3所示。从软件开发来源方面，SGA表示本研究使用的软件。通过分析图3可知：华测检测认证集团股份有限公司的CGO精度最高，基本可以达到2 mm以下；本文提出的SGA的解算结果精度在13mm，大部分在2 mm以下，只有少部分大于2 mm且不超过3mm；效果最差的是广州中海达卫星导航技术股份有限公司的HGO，部分解算精度甚至接近厘米级别。1.8-1.第2 基线第3基线设计J.电子技术,2 0 2 2,51(11):46-48.第4基线第5基线108