CN104237915A - 定位方法、数据中心、客户端及定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位方法、数据中心、客户端及定位系统，属于差分定位技术领域，解决了现有的数据中心及差分定位系统的成本较高的技术问题。该定位方法，包括：基准站向数据中心发送基准站观测量；所述数据中心接收所述基准站观测量；所述数据中心根据所述基准站观测量解算出差分改正量；所述数据中心将所述差分改正量发送至客户端；所述客户端接收所述差分改正量；所述客户端根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

Description

定位方法、数据中心、客户端及定位系统

技术领域

本发明涉及差分定位技术领域，具体地说，涉及一种定位方法、数据中心、客户端及定位系统。

背景技术

随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)的产生，研发人员就在不停的研究如何提高卫星导航技术的应用范围和定位精度。近年来，差分定位技术因其独特的优势已经得到了迅速发展，其与传统无线通信技术及最新的移动互联网的结合，衍生出了基于行业应用和服务大众的各种位置服务系统。

目前的差分定位系统都趋向于强中心、弱终端的构成方式，所有客户端(流动站)将自己的观测量及初始定位结果通过通信网络传给数据中心，然后数据中心分别计算各个客户端的差分定位结果，再回传给各个客户端。但是，随着客户端数量的增多，也要求数据中心具有更强的计算能力和通信能力，将会大大增加数据中心及整个差分定位系统的软件和硬件成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位方法、数据中心、客户端及定位系统，以解决现有的数据中心及差分定位系统的成本较高的技术问题。

本发明提供一种定位方法，包括：

基准站向数据中心发送基准站观测量；

所述数据中心接收所述基准站观测量；

所述数据中心根据所述基准站观测量解算出差分改正量；

所述数据中心将所述差分改正量发送至客户端；

所述客户端接收所述差分改正量；

所述客户端根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

优选的，所述基准站观测量包括水平方向值、水平角、垂直角、高度差、平距、斜距、温度、气压中的若干项。

其中，所述数据中心将所述差分改正量发送至客户端，具体为：

所述数据中心通过GPRS、3G、4G、WiFi或WLAN将所述差分改正量发送至客户端。

其中，所述客户端根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果，包括：

所述客户端根据自身的客户端观测量获得初始定位结果；

所述客户端根据所述初始定位结果和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

本发明提供一种数据中心，包括：

通信单元，用于接收基准站发送的基准站观测量；

数据处理单元，用于根据所述基准站观测量解算出差分改正量；

播发平台，用于将所述差分改正量发送至客户端。

优选的，所述基准站观测量包括水平方向值、水平角、垂直角、高度差、平距、斜距、温度、气压中的若干项。

其中，所述播发平台具体用于，通过GPRS、3G、4G、WiFi或WLAN将所述差分改正量发送至客户端。

本发明还提供一种客户端，包括：

通信单元，用于接收数据中心发送的差分改正量；

数据处理单元，用于根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

其中，所述数据处理单元具体用于，根据自身的客户端观测量获得初始定位结果；根据所述初始定位结果和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

本发明还提供一种定位系统，包括：基准站、数据中心和若干客户端；

所述基准站用于向数据中心发送基准站观测量；

所述数据中心用于接收所述基准站观测量；根据所述基准站观测量解算出差分改正量；将所述差分改正量发送至客户端；

所述客户端用于接收所述差分改正量；根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供的技术方案中，数据中心只根据基准站观测量解算差分改正量，并将差分改正量发送至各个客户端(流动站)，再由客户端根据该差分改正量，自行解算差分定位结果。因此，本发明提供的技术方案中，数据中心不需要接收每个客户端的观测量及初始定位结果，也不需要分别计算并回传各个客户端的差分定位结果，从而能够显著降低数据中心及整个差分定位系统的软件和硬件成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例提供的定位方法的流程图；

图2是本发明实施例中客户端的定位方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的定位系统的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种定位方法，用于为客户端提供精确的差分定位坐标，以实现各种位置服务应用。

如图1所示，该定位方法包括：

S1：基准站接收GNSS卫星的测距信号，得到基准站观测量，并向数据中心发送基准站观测量。

具体的，基准站接收GNSS卫星的测距信号，从中得到基准站观测量，并根据基准站观测量计算出初始定位结果。再将基准站观测量及初始定位结果发送至数据中心。其中，基准站观测量可包括水平方向值、水平角、垂直角、高度差、平距、斜距、温度、气压等参数中的若干项。

S2：数据中心接收基准站观测量。

S3：数据中心根据基准站观测量解算出差分改正量。

具体的，数据中心根据基准站观测量和初始定位结果，解算出差分改正量。结算原理为：

ρ＝ρ₀+c(dτ_r-dτ_s)+dρ_s+δρ_1r+δρ_2r

${\mathrm{\ρ}}_0=\sqrt{{(x_s-x_0)}^2+{(y_s-y_0)}^2+{(z_s-z_0)}^2}$

式中，ρ表示基准站对某刻卫星伪距观测量；ρ₀表示基准站到卫星的真实距离；x_s、y_s、z_s分别表示卫星的位置坐标；x₀、y₀、z₀分别表示的基准站的已知坐标；dρ_s表示卫星星历误差所引起的距离偏差；dτ_r表示基准站的接收机时钟相对于GNSS时间系统的偏差；dτ_s表示该颗卫星相对于自身时间系统的偏差；δρ_1r表示电离层延迟引起的距离偏差；δρ_2r表示对流层延迟因此的距离偏差；c表示电磁波的传播速度。

因此，基准站相对于GNSS卫星的差分改正值可以通过下式计算：

Δρ＝ρ₀-ρ＝-c(dτ_r-dτ_s)-dρ_s-δρ_1r-δρ_2r

如果客户端和基准站均在一个数据中心的通信范围之内，则客户端与基准站之间的基线长度较短，所以可以认为GNSS测距信号到达二者的路径非常接近。因此，对于客户端和基准站来说，作为伪距观测量主要误差源的电离层延迟δρ_1r和对流层延迟δρ_2r基本相同；同时，卫星钟差dτ_s和星历误差dρ_s在同一历元是相同的；客户端和基准站的接收机钟差dτ_r是相互独立的，可通过构建方程迭代解算出来。所以基准站观测值的差分改正量在基线范围内是近似等于客户端的差分改正量的。

S4：数据中心将差分改正量发送至客户端。

具体的，数据中心计算出差分改正量后，通过差分数据播发平台将差分改正量播发至客户端，播发的方式可包括GPRS、3G、4G、WiFi、WLAN等。

S5：客户端通过通信链路接收差分改正量。

S6：客户端根据自身的客户端观测量和差分改正量，解算出差分定位结果。

具体如图2所示，客户端一方面进行步骤S5，而另一方面进行以下步骤：

S61：客户端中自带的芯片或板卡接收GNSS卫星的测距信号。

S62：客户端中自带的芯片或板卡解算出客户端观测量，并根据自身的客户端观测量通过计算获得初始定位结果。

S63：根据初始定位结果和差分改正量，解算出差分定位结果。

具体的，可以在客户端中安装应用软件，该应用软件中包含差分定位算法。客户端就可以利用所安装的应用软件，根据初始定位结果和差分改正量，解算出差分定位结果。因此，无需在客户端上额外添加硬件，降低了客户端的成本，并且使客户端具有使用灵活、安装升级方便、通用性高的优点。

S7：客户端利用差分定位结果实现位置服务。

客户端解算出精确的差分定位结果之后，可以利用该差分定位结果来实现定位、导航等各种位置服务应用。

在下一个历元，可以充分以上步骤S1至步骤S7，以实现差分定位服务。

本发明实施例提供的定位方法中，数据中心只根据基准站观测量解算差分改正量，并将差分改正量发送至各个客户端，再由客户端根据该差分改正量，自行解算差分定位结果。因此，本发明实施例提供的定位方法中，数据中心不需要接收每个客户端的观测量及初始定位结果，也不需要分别计算并回传各个客户端的差分定位结果，从而能够显著降低数据中心及整个差分定位系统的软件和硬件成本。

另一方面，由于本发明实施例中，差分定位解算过程不依赖于数据中心，而是由客户端独立完成，因此数据中心能够为更多的客户端提供差分定位服务，理论上客户端的数量没有上限，从而能够显著增大差分定位服务系统的容量。

此外，现有技术中，由于通信和网络系统、地理、天气等原因，数据中心的差分定位结果经常会出现延迟甚至中断，将会导致客户端的差分定位服务中断。而本发明实施例中，数据中心只向客户端播发差分改正量，所以数据中心出现服务中断时，对客户端的差分定位服务的影响较小，因此提供了差分定位系统的稳定性和鲁棒性。

如图3所示，本发明实施例还提供一种定位系统，包括基准站、数据中心和若干客户端，且均位于基线范围之内。

本实施例中，采用单基准站模式，基准站通过链路1接收GNSS卫星的测距信号，从中得到基准站观测量，并根据基准站观测量计算出初始定位结果。再将基准站观测量及初始定位结果通过链路4发送至数据中心。

数据中心包括通信单元、数据处理单元和播发平台。数据中心中的通信单元接收基准站观测量，数据处理单元根据基准站观测量解算出差分改正量，然后通过播发平台将差分改正量发送至客户端。

客户端具体可以是手机、平板电脑、导航仪等终端设备，其中包括通信单元和数据处理单元。其中，通信单元可设置在客户端自带的芯片或板卡中，数据处理单元可以通过安装应用软件实现差分定位的解算。

如图3所示，本实施例中的客户端数量为两个。客户端1和客户端2的通信单元分别通过链路5和链路6接收播发平台所播发的差分改正量；同时，客户端1和客户端2的通信单元还通过链路2和链路3接收GNSS卫星发出的测距信号，并解算出自身的客户端观测量和初始定位结果。然后，利用所安装的应用软件中的差分定位算法解算出精确的差分定位结果，即可利用该差分定位结果实现定位、导航等各种位置服务应用。

本发明实施例提供的定位系统，与上述实施例提供的定位方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

基准站向数据中心发送基准站观测量；

所述数据中心接收所述基准站观测量；

所述数据中心根据所述基准站观测量解算出差分改正量；

所述数据中心将所述差分改正量发送至客户端；

所述客户端接收所述差分改正量；

所述客户端根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述基准站观测量包括水平方向值、水平角、垂直角、高度差、平距、斜距、温度、气压中的若干项。

3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述数据中心将所述差分改正量发送至客户端，具体为：

所述数据中心通过GPRS、3G、4G、WiFi或WLAN将所述差分改正量发送至客户端。

4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述客户端根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果，包括：

所述客户端根据自身的客户端观测量获得初始定位结果；

所述客户端根据所述初始定位结果和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

5.一种数据中心，其特征在于，包括：

通信单元，用于接收基准站发送的基准站观测量；

数据处理单元，用于根据所述基准站观测量解算出差分改正量；

播发平台，用于将所述差分改正量发送至客户端。

6.如权利要求5所述的数据中心，其特征在于，所述基准站观测量包括水平方向值、水平角、垂直角、高度差、平距、斜距、温度、气压中的若干项。

7.如权利要求5所述的数据中心，其特征在于，所述播发平台具体用于，通过GPRS、3G、4G、WiFi或WLAN将所述差分改正量发送至客户端。

8.一种客户端，其特征在于，包括：

通信单元，用于接收数据中心发送的差分改正量；

数据处理单元，用于根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

9.如权利要求8所述的客户端，其特征在于，所述数据处理单元具体用于，根据自身的客户端观测量获得初始定位结果；根据所述初始定位结果和所述差分改正量，解算出差分定位结果。

10.一种定位系统，其特征在于，包括：基准站、数据中心和若干客户端；

所述基准站用于向数据中心发送基准站观测量；

所述数据中心用于接收所述基准站观测量；根据所述基准站观测量解算出差分改正量；将所述差分改正量发送至客户端；

所述客户端用于接收所述差分改正量；根据自身的客户端观测量和所述差分改正量，解算出差分定位结果。