CN105807299A - 一种提高单频gnss移动测量终端定位精度的方法 - Google Patents

一种提高单频gnss移动测量终端定位精度的方法 Download PDF

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孙红星
段准
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Abstract

本发明公开了一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，本发明是从OEM板卡中取出GNSS观测值、星历、伪距、载波相位等信息，通过应用层软件实现差分算法，从而达到提高定位精度的目标，本发明将差分功能放在应用层实现，这可降低OEM板卡的工作负担，改变了传统的工作模式；解算速度快，应用层的设备大多是具有高频CPU的智能手机、平板电脑，其运算速度比OEM板卡要快得多；本发明在单频单星的板卡上差分功能，可打破多频多星OEM板卡的厂商的垄断，可降低中间层用户对板卡的采购成本；本发明可扩充性强，应用层实现差分功能，用户可以根据实际需求和外部环境对差分算法进行修改，以达到其它目的。

Description

一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高定位精度的方法，具体是一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法。
背景技术
GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四大卫星导航系统竞相发展，各国的测地型OEM板卡的研发和制造也进入了蓬勃发展的时代。多模多星测地型GNSS接收机在工作时，对通过相应的实时数据处理程序进行动态RTK解算，从而得到用户需要的厘米级差分定位结果。实时动态RTK是对GNSS数据进行筛选、差分、滤波、模糊度固定等数据处理，进而得到最终的定位结果。能否进行差分解算，定位结果的精度是OEM板卡性能的重要指标。目前市场上主流的板卡，如NovAtelOEM628、Trimble970、司南导航K505等，都内置了差分解算功能。目前市场上的主流的多频多星的OEM板卡，通过差分后，其定位精度可达到厘米级，但是多频多星板卡大多价格昂贵，通常高达数千元甚至上万元人民币，并且板卡内的差分算法对应用层用户是隐藏的，因此应用层用户无法根据实际需求和外部环境对差分算法进行扩展和修改，不适合大规模的部署和推广。单频单星的OEM板卡，如合众思壮P103/P102、Ublox6T等。尽管价格较便宜，一般只有多频多星板卡的五分之一，但是单频单星板卡一般只能获取卫星发射的C/A码、L1载波相位和导航电文，不能进行差分，只能进行单点定位，其定位精度很差，一般为5米，无法满足部分用户的亚米级要求因此，如何消除电里程误差的影响，通过采用相对价格低廉的单频GNSS接收机来实现高精度的定位目标，是当前GNSS研究领域的重点和难点问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，具体步骤如下：
步骤1，使用安装有单频单星GPS板卡的手持GNSS定位终端，打开gPac主程序，进入“GNSS设置”模块；
步骤2，在GNSS设置模块下，对GNSS设置中各种定位模式的选择；
步骤3，配置名称选择“KGNSS_CORS”，连接CORS各种参数的显示；
步骤4，打开通信工具，默认单点定位模式，单频单星板卡进行单点定位数据输出，可看出水平和高程精度；
步骤5，设置为CORS的工作模式，采用自差分算法可以输出的高精度的位置信息。
作为本发明进一步的方案：单频单星GPS板卡采用Ublox6T型号的OEM板卡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是从OEM板卡中取出GNSS观测值、星历、伪距、载波相位等信息，通过应用层软件实现差分算法，从而达到提高定位精度的目标，本发明将差分功能放在应用层实现，这可降低OEM板卡的工作负担，改变了传统的工作模式；解算速度快，应用层的设备大多是具有高频CPU的智能手机、平板电脑，其运算速度比OEM板卡要快得多；本发明在单频单星的板卡上差分功能，可打破多频多星OEM板卡的厂商的垄断，可降低中间层用户对板卡的采购成本；本发明可扩充性强，应用层实现差分功能，用户可以根据实际需求和外部环境对差分算法进行修改，以达到其它目的。
附图说明
图1为提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法的流程图。
图2为提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法中差分算法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，具体步骤如下：
步骤1，使用安装有单频单星GPS板卡的手持GNSS定位终端，打开gPac主程序，进入“GNSS设置”模块。
步骤2，在GNSS设置模块下，对GNSS设置中各种定位模式的选择。
步骤3，配置名称选择“KGNSS_CORS”，连接CORS各种参数的显示。
步骤4，打开通信工具，默认单点定位模式，单频单星板卡进行单点定位数据输出，可看出水平和高程精度。
步骤5，设置为CORS的工作模式，采用自差分算法可以输出的高精度的位置信息。GNSS定位的伪距观测方程为：
（1）
：观测伪距，：卫星至接收机在某坐标系中的空间几何距离，：电离层延迟，：对流层延迟，：伪距观测噪声。进行双差处理后，双差伪距观测方程为：
（2）
：双差观测伪距，：双差站星真实空间距离。
载波相位观测方程为：
（3）
其中，：载波相位观测值，：整周模糊度，：波长，：电离层延迟，：对流层延迟，：载波相位观测噪声。同样进行双差，得到：
（4）
：双差载波相位观测值，：双差整周模糊度。
方程（4）即为常用的载波相位定位方程，其优势在于比小很多，故精度很高，但难点在于双差整周模糊度的固定，需要大量的计算量。而方程（2）虽然方便解算，但因为的影响故精度不高。本方法采用不求解整数模糊度的方法，提高了处理解算的速度，并且比常规的伪距差分方程（2）的解算结果精度要高。
（1）联立方程（2）和方程（4）：
（5）
因为比小很多，忽略，将方程变形，可以将双差模糊度表达为：
（6）
其中使双差模糊度无法取整，但作为观测噪声，可以通过多历元长时间的平滑来降低其影响，即：
（7）
很容易分析得知，方程（7）得到的平滑双差模糊度，虽然无法取整，但伪距观测噪声的影响已经被大大降低，最终由方程（4）进行最终的位置解算。分析可知仅有载波相位观测噪声所影响，所以最终定位结果精度很高，可以达到厘米级别精度。（2）将方程（4）进行线性化处理，并进行动态约束下的卡尔曼滤波求解，而不是通过传统的最小二乘法方程叠加方法解算。卡尔曼滤波的方法对于卫星变化等复杂情况很有优势，对于最小二乘法方程叠加方法，当卫星某个历元消失后，不能放弃其之前的观测值，而当消失的卫星再出现之后，如果桥接不通过（很大可能），则必须当作新卫星解算，导致法方程维数会变得很高，为求逆解算带来很大的运算量，影响解算效率。而卡尔曼滤波会保留消失卫星之前的观测值信息，故不会出现高阶法方程求逆的情况，极大的提高了解算效率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，使用安装有单频单星GPS板卡的手持GNSS定位终端，打开gPac主程序，进入“GNSS设置”模块；
步骤2，在GNSS设置模块下，对GNSS设置中各种定位模式的选择；
步骤3，配置名称选择“KGNSS_CORS”，连接CORS各种参数的显示；
步骤4，打开通信工具，默认单点定位模式，单频单星板卡进行单点定位数据输出，可看出水平和高程精度；
步骤5，设置为CORS的工作模式，采用自差分算法可以输出的高精度的位置信息。
2.根据权利要求1所述的提高单频GNSS移动测量终端定位精度的方法，其特征在于，所述单频单星GPS板卡采用Ublox6T型号的OEM板卡。
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