CN106772501B - 一种具有时间维持特性的伪距差分方法 - Google Patents

一种具有时间维持特性的伪距差分方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106772501B
CN106772501B CN201611107539.2A CN201611107539A CN106772501B CN 106772501 B CN106772501 B CN 106772501B CN 201611107539 A CN201611107539 A CN 201611107539A CN 106772501 B CN106772501 B CN 106772501B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
satellite
rover
satellites
pseudo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611107539.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106772501A (zh
Inventor
杨涛
邢建平
王胜利
叶平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG TIANXING BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHANDONG TIANXING BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG TIANXING BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHANDONG TIANXING BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201611107539.2A priority Critical patent/CN106772501B/zh
Publication of CN106772501A publication Critical patent/CN106772501A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106772501B publication Critical patent/CN106772501B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有时间维持特性的伪距差分方法。采用具有时间维持特性的伪距差分的策略,本发明流动站用户接收一次参考站数据,流动站用户能够实现1分钟左右连续定位,保证用户终端定位的连续性,同时减少流动站用户接收参考站的数据流量,降低用户定位的成本。

Description

一种具有时间维持特性的伪距差分方法
技术领域
本发明涉及卫星定位领域,尤其涉及卫星定位在亚米级动态定位中的应用。
背景技术
在亚米级定位中,通常采用伪距差分定位模型,伪距差分定位模型属于严密差分模型,现有伪距差分定位模型需要参考站与流动站用户进行同步观测,这样就要求参考站将实时观测数据及时的发送给流动站用户,对于实时动态定位用户来说,就需要实时接收参考站观测数据,进行同步处理实现差分差分解算用户位置。但是由于无线传输的数据延迟造成流动站用户接收到参考站伪距观测值时有一定数据延迟,通常情况下在1~3秒之间,因此对于实时动态用户来说很难保证用户定位的连续性。
发明内容
发明目的:针对上述现有技术存在问题,提出一种具有时间维持特性的伪距差分方法,能够实现流动站用户接收一次参考站观测数据,可以持续一分钟以上连续定位,有效解决流动站用户定位的连续性,同时大大减少了用户端因为实时接收参考站观测数据而需要的数据流量。
技术方案:一种具有时间维持特性的伪距差分方法,包括如下步骤:
步骤1),参考站将t1时刻原始观测值进行编码后通过无线网络发送给流动站用户,将t2时刻流动站用户观测值与t1时刻的参考站观测值进行数据预处理,从两组观测值中选择共同卫星的数据;其中,t2时刻晚于t1时刻10~100秒时间;
步骤2),从共同卫星中选择高度角最大的卫星作为参考星,其他卫星作为非参考星,参考站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,流动站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,分别组成星间伪距单差;
步骤3),将组成的两组星间伪距单差观测方程进行作差,组成伪距双差观测方程,进行差分定位,解算用户位置。
进一步的,所述步骤2),具体步骤如下:
2a),假设参考站M在t1时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t1时刻的伪距观测值;分别表示卫星i、j在t1时刻距离参考站M的几何距离;c表示光速;ti(t1)、tj(t1)分别表示卫星i、j在t1时刻的卫星钟钟差;tM(t1)表示参考站M在t1时刻的接收机钟差; 分别表示卫星i、j在t1时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻其他误差项;
假设,流动站用户R在t2时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t2时刻的伪距观测值;分别表示分别卫星i、j在t2时刻距离流动站R的几何距离;c表示光速;ti(t2)、tj(t2)分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星钟钟差;tR(t2)表示流动站R在t2时刻的接收机钟差;分别表示卫星i、j在t2时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻其他误差项;
2b),分别将(2)式减(1)式,(4)式减(3)式分别得到参考站和流动站星间伪距单差方程为:
其中,为单差算子,分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j伪距观测值之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j几何距离之差;δti,j(t1)、δti,j(t2)分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j卫星钟差之差;表示分别非参考星i与参考星j对流层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j电离层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j其他误差项之差。
进一步的,所述步骤3),具体步骤如下:
3a),将(6)式减(5)组成伪距双差观测方程为:
其中:
其中,表示t1时刻到t2时刻伪距双差观测值;表示t1时刻到t2时刻对流层延迟变化;表示t1时刻到t2时刻电离层延迟变化;δti,j(t2,t1)表示t1时刻到t2时刻卫星i、j原子钟随时间变化,也称为原子钟噪声;表示t1时刻到t2时刻其他误差随时间变化;
根据短时间的相似性忽略δti,j(t2,t1)、方程(7)简化成如下形式:
3b),设流动站用户坐标的近似值为(XR0,YR0,ZR0),其相应坐标改正为(δXR,δYR,δZR),则式(9)按照泰勒级数一次项展开,线性化得:
式中,分别表示卫星i、j在流动站近似坐标(XR0,YR0,ZR0)处卫星到测站之间的几何距离的近似值,为方向余弦,其值为
式中,
其中,(Xi(t2),Yi(t2),Zi(t2))、(Xj(t2),Yj(t2),Zj(t2))分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星坐标;
因此线性化后的伪距双差观测方程为:
其中,为卫星i、j在t2时刻的伪距双差观测值残差;
若流动站用户在t2时刻有m颗共同卫星,经过星间和站间差分后还有m-1个伪距双差观测方程,构造t2时刻流动站用户终端伪距双差定位模型的误差方程为:
VR(t2)=BR(t2)XR(t2)-LR(t2) (13)
式中:
其中,
式(13)中,VR(t2)表示流动站R在t2时刻的双差观测值残差向量;BR(t2)表示坐标改正前系数矩阵;XR(t2)表示流动站坐标改正向量;LR(t2)表示观测向量;
3c),根据最小二乘估计准则对t2时刻流动站用户终端伪距差分定位模型的误差方程求解,可得:
其中,PR(t2)表示权矩阵;坐标改正平差后结果为
最终,流动站用户终端位置(XR(t2),YR(t2),ZR(t2))为:
有益效果:本发明具有时间维持特性的伪距差分方法,能够实现用户接收一次参考站观测数据,能够持续1分钟左右连续定位,解决用户终端因网络等造成的数据延迟问题,保证了用户定位的连续性,同时大大减少了用户终端因实时接收参考站观测数据而需要的数据流量,减少不必要浪费,在不影响用户终端定位精度的基础上降低了用户定位的成本。
附图说明
图1是具有时间维持特性的伪距差分图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种具有时间维持特性的伪距差分方法,流动站用户接收一次参考站数据,流动站用户能够实现1分钟左右连续定位,保证用户终端定位的连续性,同时减少流动站用户接收参考站的数据流量,降低用户定位的成本。包括如下步骤:
步骤1),参考站将t1时刻原始观测值进行编码后通过无线网络发送给流动站用户,将t2时刻流动站用户观测值与t1时刻的参考站观测值进行数据预处理,从两组观测值中选择共同卫星的数据;其中,t2时刻晚于t1时刻10~100秒时间。如图1所示,为具有时间差的伪距差分定位图,从两组观测值中选择相同卫星。
步骤2),从共同卫星中选择高度角最大的卫星作为参考星,其他卫星作为非参考星,参考站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,流动站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,分别组成星间伪距单差。具体步骤为:
2a),假设参考站M在t1时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t1时刻的伪距观测值;分别表示卫星i、j在t1时刻距离参考站M的几何距离;c表示光速;ti(t1)、tj(t1)分别表示卫星i、j在t1时刻的卫星钟钟差;tM(t1)表示参考站M在t1时刻的接收机钟差; 分别表示卫星i、j在t1时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻其他误差项,包括卫星轨道误差、相对论效应、地球自转、硬件码差分等误差。
假设,流动站用户R在t2时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t2时刻的伪距观测值;分别表示分别卫星i、j在t2时刻距离流动站R的几何距离;c表示光速;ti(t2)、tj(t2)分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星钟钟差;tR(t2)表示流动站R在t2时刻的接收机钟差;分别表示卫星i、j在t2时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻其他误差项。
2b),分别将(2)式减(1)式,(4)式减(3)式分别得到参考站和流动站星间伪距单差方程为:
其中,为单差算子,分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j伪距观测值之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j几何距离之差;δti,j(t1)、δti,j(t2)分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j卫星钟差之差;表示分别非参考星i与参考星j对流层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j电离层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j其他误差项之差。
步骤3),将组成的两组星间伪距单差观测方程进行作差,组成伪距双差观测方程,进行差分定位,解算用户位置。具体步骤为:
3a),将(6)式减(5)组成伪距双差观测方程为:
其中:
其中,表示t1时刻到t2时刻伪距双差观测值;表示t1时刻到t2时刻对流层延迟变化;表示t1时刻到t2时刻电离层延迟变化;δti,j(t2,t1)表示t1时刻到t2时刻卫星i、j原子钟随时间变化,也称为原子钟噪声;表示t1时刻到t2时刻其他误差随时间变化。
由于对流层、电离层随时间变化的速度也较为缓慢,卫星轨道、相对论效应、地球自转、硬件码偏差其他误差等具有短时间的相似性。因此,根据短时间的相似性忽略δti,j(t2,t1)、方程(7)简化成如下形式:
3b),设流动站用户坐标的近似值为(XR0,YR0,ZR0),其相应坐标改正为(δXR,δYR,δZR),则式(9)按照泰勒级数一次项展开,线性化得:
式中,分别表示卫星i、j在流动站近似坐标(XR0,YR0,ZR0)处卫星到测站之间的几何距离的近似值,为方向余弦,其值为
式中,
其中,(Xi(t2),Yi(t2),Zi(t2))、(Xj(t2),Yj(t2),Zj(t2))分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星坐标。
因此线性化后的伪距双差观测方程为:
其中,为卫星i、j在t2时刻的伪距双差观测值残差。
若流动站用户在t2时刻有m颗共同卫星,经过星间和站间差分后还有m-1个伪距双差观测方程,构造t2时刻流动站用户终端伪距双差定位模型的误差方程为:
VR(t2)=BR(t2)XR(t2)-LR(t2) (13)
式中:
其中,
式(13)中,VR(t2)表示流动站R在t2时刻的双差观测值残差向量;BR(t2)表示坐标改正前系数矩阵;XR(t2)表示流动站坐标改正向量;LR(t2)表示观测向量。
3c),根据最小二乘估计准则对t2时刻流动站用户终端伪距差分定位模型的误差方程求解,可得:
其中,PR(t2)表示权矩阵;坐标改正平差后结果为
最终,流动站用户终端位置(XR(t2),YR(t2),ZR(t2))为:
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有时间维持特性的伪距差分方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1),参考站将t1时刻原始观测值进行编码后通过无线网络发送给流动站用户,将t2时刻流动站用户观测值与t1时刻的参考站观测值进行数据预处理,从两组观测值中选择共同卫星的数据;其中,t2时刻晚于t1时刻10~100秒时间;
步骤2),从共同卫星中选择高度角最大的卫星作为参考星,其他卫星作为非参考星,参考站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,流动站非参考星与参考星伪距观测方程进行作差,分别组成星间伪距单差;
步骤3),将组成的两组星间伪距单差观测方程进行作差,组成伪距双差观测方程,进行差分定位,解算用户位置;
所述步骤2),具体步骤如下:
2a),假设参考站M在t1时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t1时刻的伪距观测值;分别表示卫星i、j在t1时刻距离参考站M的几何距离;c表示光速;ti(t1)、tj(t1)分别表示卫星i、j在t1时刻的卫星钟钟差;tM(t1)表示参考站M在t1时刻的接收机钟差; 分别表示卫星i、j在t1时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t1时刻其他误差项;
假设,流动站用户R在t2时刻非参考星i和参考星j伪距观测方程分别为:
其中,分别表示卫星i、j在t2时刻的伪距观测值;分别表示分别卫星i、j在t2时刻距离流动站R的几何距离;c表示光速;ti(t2)、tj(t2)分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星钟钟差;tR(t2)表示流动站R在t2时刻的接收机钟差;分别表示卫星i、j在t2时刻对流层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻电离层延迟;分别表示卫星i、j在t2时刻其他误差项;
2b),分别将(2)式减(1)式,(4)式减(3)式分别得到参考站和流动站星间伪距单差方程为:
其中,为单差算子,分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j伪距观测值之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j几何距离之差;δti,j(t1)、δti,j(t2)分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j卫星钟差之差;表示分别非参考星i与参考星j对流层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j电离层之差;分别表示参考站M和流动站R非参考星i与参考星j其他误差项之差;
所述步骤3),具体步骤如下:
3a),将(6)式减(5)组成伪距双差观测方程为:
其中:
其中,表示t1时刻到t2时刻伪距双差观测值;表示t1时刻到t2时刻对流层延迟变化;表示t1时刻到t2时刻电离层延迟变化;δti,j(t2,t1)表示t1时刻到t2时刻卫星i、j原子钟随时间变化,也称为原子钟噪声;表示t1时刻到t2时刻其他误差随时间变化;
根据短时间的相似性忽略δti,j(t2,t1)、方程(7)简化成如下形式:
3b),设流动站用户坐标的近似值为(XR0,YR0,ZR0),其相应坐标改正为(δXR,δYR,δZR),则式(9)按照泰勒级数一次项展开,线性化得:
式中,分别表示卫星i、j在流动站近似坐标(XR0,YR0,ZR0)处卫星到测站之间的几何距离的近似值,为方向余弦,其值为
式中,
其中,(Xi(t2),Yi(t2),Zi(t2))、(Xj(t2),Yj(t2),Zj(t2))分别表示卫星i、j在t2时刻的卫星坐标;
因此线性化后的伪距双差观测方程为:
其中,为卫星i、j在t2时刻的伪距双差观测值残差;
若流动站用户在t2时刻有m颗共同卫星,经过星间和站间差分后还有m-1个伪距双差观测方程,构造t2时刻流动站用户终端伪距双差定位模型的误差方程为:
VR(t2)=BR(t2)XR(t2)-LR(t2) (13)
式中:
其中,
式(13)中,VR(t2)表示流动站R在t2时刻的双差观测值残差向量;BR(t2)表示坐标改正前系数矩阵;XR(t2)表示流动站坐标改正向量;LR(t2)表示观测向量;
3c),根据最小二乘估计准则对t2时刻流动站用户终端伪距差分定位模型的误差方程求解,可得:
其中,PR(t2)表示权矩阵;坐标改正平差后结果为
最终,流动站用户终端位置(XR(t2),YR(t2),ZR(t2))为:
CN201611107539.2A 2016-12-06 2016-12-06 一种具有时间维持特性的伪距差分方法 Active CN106772501B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611107539.2A CN106772501B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 一种具有时间维持特性的伪距差分方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611107539.2A CN106772501B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 一种具有时间维持特性的伪距差分方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106772501A CN106772501A (zh) 2017-05-31
CN106772501B true CN106772501B (zh) 2019-05-17

Family

ID=58874303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611107539.2A Active CN106772501B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 一种具有时间维持特性的伪距差分方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106772501B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683183B (zh) * 2019-02-22 2021-08-10 山东天星北斗信息科技有限公司 一种公交系统标志点辅助修正方法及系统
CN110907969A (zh) * 2019-12-03 2020-03-24 北京无线电计量测试研究所 一种适用于长基线的差分定位模型
CN112578424B (zh) * 2021-02-23 2021-06-08 腾讯科技(深圳)有限公司 终端设备的定位方法、装置、终端设备及存储介质
CN113640834A (zh) * 2021-10-15 2021-11-12 青岛杰瑞自动化有限公司 一种用于改善卫星双差伪距定位精度的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102498414A (zh) * 2009-09-19 2012-06-13 天宝导航有限公司 用以估计轨道的gnss信号处理
CN104536023A (zh) * 2015-01-09 2015-04-22 山东天星北斗信息科技有限公司 一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法
CN105242292A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种长基线的伪距差分定位方法
CN105974440A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 和芯星通科技(北京)有限公司 一种获取观测噪声的方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102498414A (zh) * 2009-09-19 2012-06-13 天宝导航有限公司 用以估计轨道的gnss信号处理
CN104536023A (zh) * 2015-01-09 2015-04-22 山东天星北斗信息科技有限公司 一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法
CN105242292A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种长基线的伪距差分定位方法
CN105974440A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 和芯星通科技(北京)有限公司 一种获取观测噪声的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106772501A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110376621B (zh) 一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置
CN110187364B (zh) 一种低轨导航增强精密改正数据生成、上注系统及方法
CN106646538B (zh) 一种基于单差滤波的变形监测gnss信号多路径改正方法
CN108120994B (zh) 一种基于星载gnss的geo卫星实时定轨方法
CN106772501B (zh) 一种具有时间维持特性的伪距差分方法
Teunissen et al. PPP-RTK: results of CORS network-based PPP with integer ambiguity resolution
CN106291639B (zh) 一种gnss接收机实现定位的方法及装置
EP4206743A1 (en) Method for vehicle positioning, related apparatus, device, and storage medium
CN108076662B (zh) 具有使用未组合公式来解算模糊度的能力的gnss接收机
EP3430434A1 (en) Rapid determination of precise position by aiding data
CN107561568A (zh) 基于统一模型的北斗非差非组合ppp‑rtk定位方法
CN106569241A (zh) 一种基于gnss的单频高精度定位方法
CN113687402B (zh) 一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法
CN105182384A (zh) 一种双模实时伪距差分定位系统和伪距改正数据生成方法
CN103149571B (zh) 一种基于gnss信号辅助的时频差综合修正方法
CN109001781A (zh) 一种顾及电离层约束的bds三频模糊度解算方法
CN103728643A (zh) 附有宽巷约束的北斗三频网络rtk模糊度单历元固定方法
CN107390510A (zh) 基于相位观测值的北斗导航卫星精密授时统一方法
CN104459751B (zh) 基于gnss反射信号的双站雷达空间目标相对导航方法
EP2597487A1 (en) Ionospheric delay compensation using a scale factor based on an altitude of a receiver
CN111290004A (zh) 伪距差分定位方法、装置、电子设备及存储介质
CN114236580A (zh) 一种基于B2b信号的低轨卫星实时定轨与时频同步方法
CN110208836A (zh) 基于卡尔曼滤波的gnss高适应性周跳探测与修复方法
KR102609054B1 (ko) 위성 항법 시스템 수신기의 위치 추정 시스템 및 방법
CN117388881A (zh) 一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant