CN104808224A

CN104808224A - 一种卫星定位误差校正系统

Info

Publication number: CN104808224A
Application number: CN201410041157.9A
Authority: CN
Inventors: 石立公
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种卫星定位误差校正系统，该系统由普通卫星定位误差测量子系统与基于误差校正的普通卫星定位应用子系统组成；两个子系统可以相对独立使用。把差分卫星天线、普通卫星天线固定安装在一个底座上，和接收、处理、记录定位数据的计算机连接到一起，组成误差测量子系统。预先使用误差测量子系统以合适的测量密度测量控制区域，获得控制区域内各点的误差校正参数。使用距离测量点最近位置的点的误差校正参数，对在该点附近的同精度级别的普通卫星定位设备获得的定位数据进行校正，实现普通卫星定位设备的较高精度的定位。

Description

一种卫星定位误差校正系统

技术领域

本发明涉及一种卫星定位系统，是一种使用卫星定位误差校正技术的卫星定位系统。

背景技术

目前，GPS、北斗等卫星定位技术在国内外获得了广泛的应用。由于卫星信号的传输和接收很容易受环境的影响(被地形和地物遮挡)，导致定位精度降低，尤其在高楼林立、立交桥纵横的大城市，卫星定位信号在很多地方的定位误差过大，甚至无法定位。

差分卫星定位系统的定位精度可以达到毫米级别，并且受地形地物的影响小。但是，差分定位系统设备昂贵，并且在运行时需要基站支持，大规模采用难度较大。

专利方面有诺曼·F·克拉斯纳提出的《用于卫星定位系统的校准和校正系统》(中国专利，申请号200910141395.6)，对GPS接收机进行校准。但该发明所述的系统，在GPS接收机内部校准信号后，未涉及对GPS接收机接收的信号做进一步提高精度的处理措施。

专利方面有李俊峰、刘进江提出的《车载快速定位定向方法》(中国专利，申请号200510057162.X)，综合了惯性导航系统的定位定向和卫星定位的优势并且功能可互补；可独立进行自主定位定向和高度的输出；可精确定位定向和高程输出。但该发明所述的系统，成本较高。

卫星定位信号虽然在不同地点的误差不同，但在同一地点(地形、地物一致时)的重复测量的一致性较好(实测达到0.1米以下)。如果使用差分卫星定位设备的数据对普通卫星定位设备的数据进行校正，可以减小普通卫星定位设备的定位误差(甚至使定位误差小于0.1米)，满足需要更高定位精度应用的需要。

发明内容

本发明公开了一种卫星定位误差校正系统，该系统由普通卫星定位误差测量子系统与基于误差校正的普通卫星定位应用子系统组成；两个子系统可以相对独立使用。普通卫星定位误差测量子系统用于测量出控制区域内多个地点的普通卫星定位的误差校正数据；基于误差校正的普通卫星定位应用子系统，用于实时的卫星定位应用。

所述的普通卫星定位误差测量子系统的硬件包括，将差分卫星定位设备，和普通卫星定位设备的天线固定安装在同一个底座上，和接收、处理、记录定位信号的计算机系统连接起来，组成普通卫星定位误差测量子系统。在同一个误差测量系统中，可以包含多个普通卫星定位设备，也可以包含多个差分卫星定位设备。

所述的基于误差校正的普通卫星定位应用子系统的硬件包括：普通卫星定位设备、计算机、误差校正数据库。

所述的普通卫星定位误差测量子系统，连续记录差分卫星定位设备，和普通卫星定位设备的定位数据、定位时刻，并把两者天线的位置差异、结合定位时刻的方向，转换为径度、纬度方向的差异后，校正测量数据，获得普通卫星定位误差。

所述的基于误差校正的普通卫星定位应用子系统，在进行误差校正时，在以普通卫星定位点为中心的较小范围(50米以内)内，以距离该点最近的预先测量过误差的点的误差作为该点的误差，来校正该点的定位数据。如果，该点附近(50米以内)没有预先测量过的点，则不对该点进行误差校正。

所述的普通卫星定位误差测量子系统的工作步骤为：

1.在预先规划的需要精确定位的区域内，按照一定的间隔(如按照车道宽度3.5米)规划测量路线，覆盖整个区域；普通卫星定位误差测量子系统遍历整个测量路线；在遍历测量路线的同时，连续不断地记录差分卫星定位设备，和普通卫星定位设备获得的定位数据(时间、坐标、方向、速度、高度等)。

2.使用线性插值算法，处理测量时记录的数据，获得测量的差分卫星定位时间序列上的除起止时间段以外的各个时间点的，普通卫星定位数据，从而获得和测量的差分卫星定位序列在时间上一致的普通卫星定位数据序列；或者反之，以同样的方法，处理测量的差分卫星定位数据序列，获得和测量的普通卫星定位数据序列在时间上一致的差分卫星定位数据序列。

3.使用两个接收设备天线中心点的位置差异，根据各个定位时刻获得的定位方向数据，计算出两个天线中心点在经度方向、维度方向的位置差。

4.差分卫星定位序列、与其时间一致的普通卫星定位数据序列，在同一时刻的定位数据的差，加上两个卫星天线中心点的径度、纬度位置差异，就是普通卫星定位设备的在该点的误差校正数据；所有测量点的误差校正数据的整体，构成控制区域的误差校正数据集。

所述的基于误差校正的普通卫星定位应用子系统的工作步骤为：

1.普通卫星定位设备获得某个定位点(记为点A)的数据；

2.在误差校正数据集中查找，以当前定位点为中心，某一确定的较小的边长(如：5米)的正方形区域内的定位点，这些点称为点A的正方形邻域点集(记为点A的La)；

3.计算点A的正方形邻域点集La内的各个点与点A之间的距离；找出距离点A最近的点B；

4.点A的定位数据的各个分量(经纬度、方向等)分别加上点B的误差校正数据的各个分量(经纬度、方向等)，得到点A校正后的数据。

所述的卫星定位误差校正系统的实现方法还包括：

1.可以分区域进行普通卫星定位误差测量，也可以多次对某个区域进行普通卫星定位误差测量。考虑地物变化的影响，以最新的测量数据为准。

2.可以在同一天的不同时段，对同一区域进行多次测量，取多次测量的平均值为准。

3.经度方向上，经度数据不连续的地方的附近(如：正负180度处)，进行误差测量、误差校正时，要把相关数据转换为连续数据之后进行计算，最后把计算结果转换为实际数据。

4.基于误差校正的卫星定位应用系统可以单机运行，也可以联网运行，也可以单机和联网混合运行。

5.各个单机，使用本机存储的定位误差校正数据，校正测量数据；也可以接收由服务器端进行误差校正处理后的校正数据；必要时，更新本机上存储的误差校正数据；

6.服务器端，使用服务器端存储的定位误差校正数据，校正测量数据。

7.服务器端可以把单机所在区域的误差校正数据发送给单机系统，也可以把单机定位数据的校正结果发送给单机。

附图说明

如附图1所示，误差测量系统，由差分卫星定位设备、和普通卫星定位设备、记录定位信号的计算机系统连接起来构成。

如附图2所示，是误差测量系统的天线分布示意图，差分卫星定位天线、普通卫星定位天线，相邻固定安装在同一个底座上。

如附图3所示，是基于误差校正的普通卫星定位应用系统单机应用结构图。如图3所示，单机应用系统，使用本机存储的定位误差校正数据，进行定位校正。

如附图4所示，是基于误差校正的普通卫星定位应用系统网络应用结构图。客户机，把本机获得的定位数据发送到服务器端；服务器端，使用服务器端存储的定位误差校正数据，校正测量数据后，把精确定位数据发送回客户机。

如附图5所示，是基于误差校正的普通卫星定位应用系统网络应用结构图。客户机，使用本机存储的定位误差校正数据，校正测量数据并把定位数据发送到服务器端；服务器端，使用服务器端存储的定位误差校正数据，校正测量数据，把校正后的精确定位数据发送回客户端，并使用精确定位数据进行工作。必要时，服务器端下传当前区域的定位误差校正数据。

具体实施方式

实现方案一：

在实现方案一中，误差测量系统，将差分卫星定位设备，和普通卫星定位设备的天线固定安装在一个底座上，和接收、处理、记录定位信号的计算机系统连接起来，组成普通卫星定位误差测量子系统。该系统安装在汽车上(天线底座固定安装在车顶，天线顶部无遮挡)，也可以安装在电动车、手推车上，或者采用背负式安装。系统安装好之后，手工测量两个卫星天线之间的位置差异；并固定在某个地点运行，进一步校准两个卫星天线之间的位置差异(位置、方向等)。

系统运行时，记录定位数据；处理记录数据，得到所经路线上的各个普通卫星定位点的定位误差校正数据。

在实现方案一中，基于误差校正的普通卫星定位应用子系统的硬件包括：普通卫星定位设备、计算机、误差校正数据库。依据误差校正数据，对普通卫星定位数据进行校正，获得校正后的卫星定位数据。

普通卫星定位误差校正数据的测量步骤为：确定好测量区域，在测量区域内，根据业务对定位精度的要求，确定误差测量路线的间隔(如：道路车道宽度3.5米，定位车道时，测量路线间隔可以设置为3.5米)，设计测量路线；误差测量系统运行时，沿着预先设计的测量路线运行一遍或多遍。对获得的现场测量数据进行处理，获得控制区域内各个地点的普通卫星定位系统的误差校正数据集。

实现方案二：

在实现方案二中，误差测量系统与实现方案一的不同之处是，在误差测量子系统中，同时安装多个普通卫星定位天线，这些天线在与(车身)前进的方向垂直的方向上，以一定的间隔安装；所有卫星定位接收设备都和接收、处理、记录定位信号的计算机系统连接起来，组成普通卫星定位误差测量子系统。

实现方案二，可以一次测量出来较宽范围内的更多点的误差校正参数，测量点的密度更高，有利于提高误差测量效率，有利于应用时的误差校正。

实现方案三：

在实现方案三中，误差测量系统与实现方案二的不同之处是，在误差测量子系统中，安装多个差分卫星定位天线；计算普通卫星测量误差时，使用距离天线最近的差分卫星天线的测量数据为基准；同时，也可以使用多个差分定位设备的测量数据，对各个差分设备进行定位校准。

进一步的评价和结论

本发明提出的卫星定位误差校正系统，能够使用普通卫星定位设备获得更高精度的卫星定位数据，系统的建设成本低，运行成本低。

Claims

1.一种卫星定位误差校正系统，其特征在于晋通卫星定位设备在呆地点获得卫星定位数据后，以预先测量出来的距离该地点最近的，且不超过一定距离(50米以内)的地点的，同样精度级别的普通卫星定位设备的误差校正数据，校正卫星定位数据，得到更高精度的定位数据。

2.权利要求1所述的卫星定位误差校正系统，其特征在于该系统由普通卫星定位误差测量子系统与基于误差校正的普通卫星定位应用子系统组成；两个子系统都可以独立使用。

3.权利要求2所述的普通卫星定位误差测量子系统，其特征在于普通卫星定位误差测量子系统用于测量出控制区域内多个地点的普通卫星定位的误差校正数据。

4.权利要求2所述的普通卫星定位误差测量子系统，其特征在于误差测量系统的差分卫星定位系统、与普通卫星定位系统的天线固定安装在同一个底座上；计算测量误差时，以差分卫星定位数据为基准值校正普通卫星定位数据；并依据两者的天线位置差异，当前定位方向角度，计算天线引起的定位误差，合并计算后，作为该点的普通卫星定位的校正数据。

5.权利要求2所述的普通卫星定位误差测量子系统，其特征在于在一个测量系统中，可以同时安装多个普通卫星定位设备。

6.权利要求2所述的普通卫星定位误差测量子系统，其特征在于在一个测量系统中，可以同时安装多个差分定位设备。

7.权利要求2所述的基于误差校正的普通卫星定位应用子系统，其特征在于在进行误差校正时，可以单机运行，也可以联网运行。