CN106855632B - 一种广播式vrs定位方法及系统 - Google Patents

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    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method

Abstract

本发明涉及卫星导航领域，公开了一种广播式VRS定位方法及系统。本发明通过在用户的手簿端进行改正数插值，大大地减少了服务器的计算量，解决了并发用户量受计算量限制的问题；用户端与计算中心采用单向通信的机制，增强了用户端的位置安全性；通过格网划分的方式，将整个CORS进行细分，并根据网解算单元来生成各个子格网的改正数插值系数，能反映大范围CORS网的大气状况的区域差异性，保证了精度和可靠性，同时降低了数据的播发量；支持高动态用户的使用。

Description

一种广播式VRS定位方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，特别涉及一种广播式VRS定位方法及系统。
背景技术
网络RTK技术是指在一定范围内均匀布设多个(三个及以上)永久性连续运行参考站，以互联网作为通信链路，把参考站实时观测值发送到主控站(计算中心)，根据各参考站精确已知的坐标信息，实时解算网络参考站各基线的双差模糊度，然后提取各基线上的大气延迟信息，在主控站对网络范围内的电离层、对流层、轨道误差等误差进行计算，并实时生成流动站位置的改正项信息。将改正信息进行RTCM(Radio Technical Commission forMaritime services，国际海运事业无线电技术委员会)差分电文编码，通过无线通讯链路(GSM/GPRS/CDMA等)向用户实时连续发布，从而在用户端获得高精度实时定位精度。目前网络RTK的主流技术主要有VRS技术、FKP(德语Flachen Korrektur Parameter，区域改正数)技术、MAC(Master-Auxiliary Concept，主辅站)技术。VRS技术最早由美国的天宝(Trimble)公司于2001年提出，并应用于其VRS系列产品。该技术是全球范围内运用最广泛的一种网络RTK技术，使用该技术的基准站数量占总数的95％以上。其主要思想为计算中心接收用户发送过来的概略坐标，在该坐标生成一个虚拟的参考站，虚拟观测值模型如下：
其中，P分别为载波相位观测值(以周为单位)和伪距观测值(以米为单位)；λ为载波波长(以米为单位)；上标i、ref分别为卫星i和参考星；下标m、v表示分别主参考站与虚拟参考站；ρ为卫星与接收机间的几何距离；I、T分别为电离层延迟和对流层延迟；O为轨道误差；M为多路径误差；为噪声和未建模的误差项。
VRS技术的解算流程大致为：计算中心根据各参考站已知坐标、卫星星历、实时观测数据等，进行参考站网模糊度固定、基线误差计算，同时，接收用户站的概略坐标，在此坐标处生成一个虚拟参考站，利用参考站精确已知的坐标和参考站实时观测数据，对虚拟参考站位置的对流层延迟和电离层延迟进行建模，从而构建虚拟参考站的虚拟观测值，最后将虚拟观测值或改正数编码成RTCM差分电文发送给用户，进行RTK定位。
VRS技术的主要缺陷有：
(1)流动站的改正数插值计算的都是在服务器端进行，给服务器带来了很大的计算量。因此，限制了该技术在大并发用户领域的应用。
(2)双向通讯的模式增加了系统的成本，造成了带宽的浪费。且用户需要将位置信息发送给服务器，因此用户的位置安全性较差，不适合军用级的应用。
(3)不支持高动态用户。当流动站进行RTK作业时，如果基站发生变更，流动站则需要花费3-5分钟进行初始化，才能使RTK的定位精度达到正常水平。因此当用户高速移动时，会导致其经常距离虚拟参考站太远而频繁换站，因此导致流动站一直处于初始化的状态中，从而无法进行正常的RTK作业。
2.FKP技术的主要缺陷有：
(1)对于大范围的CORS(Continuously Operating Reference Stations，连续运行参考站)网络服务而言，不同区域的改正参数会存在差异，并且采用FKP技术的服务器无法根据流动站的位置提供最优改正参数。
(2)FKP技术播发的改正数除了传统的参考站坐标和观测值数据之外，还有区域改正数。在传统的RTCM2.3格式中需要增加新的自定义电文来编码这些改正数。虽然RTCM3.0格式支持网络改正数，但需要在流动站的原有RTK算法中做进一步修改，才能使接收机支持该技术。
3.MAC技术的主要缺陷有：
(1)播发的数据量大。MAC技术播发的数据不仅包括主站和辅站的坐标信息，还包括大量的改正数信息。
(2)不支持层级服务。无法对CORS网的不同区域提供不同精度等级的差分服务。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种减少服务器计算量、单向通信并支持高动态用户的广播式VRS定位方法及系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种广播式VRS定位方法，包括以下步骤：
步骤110、固定参考站网络模糊度；
步骤120、计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
步骤130、用格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
步骤140、用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
步骤150、将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标和主参考站观测值信息编码后发送至用户手簿端；
步骤160、所述用户手簿端解码后得到所述格网线的经纬度信息，并与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
步骤170、所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
步骤180、由载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
步骤190、将所述虚拟观测值编码后发送至所述流动站，进行RTK定位。
作为本发明的进一步改进，所述步骤110具体包括：
步骤111、构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
步骤112、构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
作为本发明的进一步改进，所述步骤120具体包括：
所述对流层延迟干分量由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型精确计算得到，所述对流层延迟湿分量通过卡尔曼滤波得到，所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值，以周为单位，λ1、λ2为载波相位观测值的波长，以米为单位，N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度，以周为单位。
作为本发明的进一步改进，所述子格网为大小相同的矩形。
作为本发明的进一步改进，所述步骤150和步骤190中的编码的格式均为RTCM编码格式。
一种广播式VRS定位系统，包括以下模块；
网络模糊度固定模块，用于固定参考站网络模糊度；
基线误差计算模块，用于计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
格网划分模块，用于格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
格网差值系数生成模块，用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
第一数据发送模块，用于将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标和主参考站观测值信息编码后发送至用户手簿端；
格网识别模块，用于所述用户手簿端解码得到所述格网线的经纬度信息，与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
改正数插值模块，用于所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
虚拟观测值重建模块，用载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
RTK定位模块，用于所述流动站接收所述虚拟观测值后，进行RTK定位。
作为本发明的进一步改进，所述网络模糊度固定模块还包括第一构建子模块和第二构建子模块；
所述第一构建子模块，用于通过构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
所述第二构建子模块，用于通过构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
作为本发明的进一步改进，所述基线误差计算模块还包括电离层延迟子模块、对流层延迟干分量子模块和对流层延迟湿分量子模块；
所述电离层延迟子模块，用于计算所述电离层延迟；所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值，以周为单位，λ1、λ2为载波相位观测值的波长，以米为单位，N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度，以周为单位；
对流层延迟干分量子模块，用于计算所述对流层延迟干分量；所述对流层延迟干分量由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型精确计算得到；
对流层延迟湿分量子模块，用于计算所述对流层延迟湿分量；在使用卡尔曼滤波估计电离层无关组合模糊度的过程中，所述对流层延迟湿分量可同步估计得到。
作为本发明的进一步改进，所述子格网为大小相同的矩形。
作为本发明的进一步改进，所述第一数据发送模块和虚拟观测值模块中的编码的格式均为RTCM编码格式。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：本发明通过在用户的手簿端进行改正数插值，大大地减少了服务器的计算量，解决了并发用户量受计算量限制的问题；用户端与计算中心采用单向通信的机制，增强了用户端的位置安全性；通过格网划分的方式，将整个CORS进行细分，并根据网解算单元来生成各个子格网的改正数插值系数，能反映大范围CORS网的大气状况的区域差异性，保证了精度和可靠性，同时降低了数据的播发量；支持高动态用户的使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例广播式VRS定位方法的示意图。
图2是本发明实施例广播式VRS定位系统的示意图。
标记说明：210、网络模糊度固定模块；220、基线误差计算模块；230、格网划分模块；240、格网差值系数生成模块；250、第一数据发送模块；260、格网识别模块；270、改正数插值模块；280、虚拟观测值重建模块；290、RTK定位模块。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，为本发明实施例广播式VRS定位方法的示意图。所示方法包括以下步骤：
步骤110、固定参考站网络模糊度；
所示步骤110包括：
步骤111、构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
步骤112、构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
主要公式如下：
MW组合观测值模糊度：
其中：Δ▽Nw是双差宽巷模糊度，Δ▽φ1是L1频率的载波相位观测值(以周为单位)，Δ▽φ2是L2频率的载波相位观测值(以周为单位)，f1是L1波段频率，f2是L2波段频率，λ1是L1波段波长(以米为单位)，λ2是L2波段波长(以米为单位)，Δ▽P1是双差L1波段的伪距观测值(以米为单位)，Δ▽P2是双差L2波段的伪距观测值(以米为单位)。
该方法不受基线长度和大气延迟等误差的影响，因此适用于中长基线的宽巷模糊度求解。但由于该组合用到了伪距观测值，噪声较大，通常是通过多个历元的平滑来确定双差宽巷模糊度。
电离层无关组合观测值:
其中：Δ▽为双差因子，LIF、L1和L2为电离层无关组合观测值、L1和L2载波相位观测值(单位：米)，分别为载波L1和L2的频率，ρIF为电离层无关组合观测值的星站距离(单位：米)，λIF为电离层无关组合观测值波长(单位：米)，NIF为电离层无关组合观测值模糊度(单位：周)，TW、TH分别为对流层延迟湿分量和干分量(单位：米)。
电离层无关模糊度NIF可由下式计算:
其中：λNL为窄巷观测值波长(单位：米)，NIF、NWL、和分别为电离层无关组合模糊度、宽巷模糊度、窄巷模糊度、L1和L2载波相位模糊度(单位：周)，分别为载波L1和L2的频率，c为真空中光速。
步骤120、计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
对流层延迟湿分量子模块，用于计算所述对流层延迟湿分量；在使用卡尔曼滤波估计电离层无关组合模糊度的过程中，所述对流层延迟湿分量可同步估计得到。所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值(以周为单位)，λ1、λ2为载波相位观测值的波长(单位：米)N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度(以周为单位)。
步骤130、用格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
优选的，所示子格网为大小相同的矩形。
步骤140、用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
具体包括：计算中心将计算每个网解算单元的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量的LIM改正数插值系数：
其中，上标i，ref分别为卫星i和参考星；下标m、a分别为主参考站和辅站；(αI1，αI2)和(αT1，αT2)分别为LIM模型电离层延迟和对流层延迟改正数插值系数；(ΔX，ΔY)为主参考站与其他参考站间的坐标差。
当参考站数目n>＝3时(此时网解算单元为多边形)，可以求得内插系数矢量的最小二乘解(以电离层改正数插值系数为例)：
其中，
(Xu)I＝[ΔXu，n ΔYu，n 1]。
步骤150、将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标信息和主参考站观测值编码后发送至用户手簿端；
优选的，所示编码为自定义的RTCM编码格式。
步骤160、所述用户手簿端解码后得到所述格网线的经纬度信息，并与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
步骤170、所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
具体包括：所述用户手簿端接提取到子格网的改正数插值系数(αI1，αI2)和(αT1，αT2)之后，将其与主参考站的坐标差代入下式进行插值，可得到流动站概略坐标处的L1频率的双差电离层延迟和对流层湿分量
其中，上标i，ref分别为卫星i和参考星；下标m、a分别为主参考站和辅站；(αI1，αI2)和(αT1，αT2)分别为LIM模型电离层和对流层改正数插值系数；(ΔX，ΔY)为主参考站与其他参考站间的坐标差。
步骤180、由载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
具体包括：由于通常网络基准站间的基线长度不超过100km，此时广播星历引起的轨道误差不超过1cm，因此通常可忽略轨道误差，如果基线更长，则可以采用预报的精密星历计算卫星位置。同时基准站通常是架设在地表开阔区域，因此多路径误差Δ▽M可忽略。同时在中短基线的情况下，可以忽略噪声的影响。因此，流动站概略坐标处的虚拟观测值可使用简化模型，如下：
其中，Δ、Δ▽分别为单差和双差因子；分别为以周为单位的相位观测值和以米为单位的伪距观测值；λ为载波波长(以米为单位)；上标i、ref分别为卫星i和参考星；下标m、v表示分别主参考站与虚拟参考站；ρ为卫星与接收机间的几何距离；I、T分别为电离层延迟和对流层延迟；
此时,参考星ref相应的观测值为:
几何改正项可由测站坐标和卫星星历计算得到；
对流层延迟由干分量和湿分量共同得出:
其中，为对流层湿分量、为对流层干分量，对流层干分量可由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型准确得出。
L2频率上的电离层延迟可由式下式得到:
其中,分别为载波L1、L2频率，为L1频率上的电离层延迟。
步骤190、将所述虚拟观测值编码后发送至所述流动站，进行RTK定位。
优选的，所示编码为自定义的RTCM编码格式。
如图2所示，为本发明实施例广播式VRS定位系统的示意图。所述系统包括以下模块：网络模糊度固定模块210、基线误差计算模块220、格网划分模块230、格网差值系数生成模块240、第一数据发送模块250、格网识别模块260、改正数插值模块270、虚拟观测值模块280、RTK定位模块290。
所述网络模糊度固定模块210，用于固定参考站网络模糊度；
所述网络模糊度固定模块210还包括第一构建子模块211和第二构建子模块212；
所述第一构建子模块211，用于通过构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
所述第二构建子模块212，用于通过构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
主要公式如下：
MW组合观测值模糊度：
其中：Δ▽Nw是双差宽巷模糊度，Δ▽φ1是L1频率的载波相位观测值(以周为单位)，Δ▽φ2是L2频率的载波相位观测值(以周为单位)，f1是L1波段频率，f2是L2波段频率，λ1是L1波段波长(以米为单位)，λ2是L2波段波长(以米为单位)，Δ▽P1是双差L1波段的伪距观测值(以米为单位)，Δ▽P2是双差L2波段的伪距观测值(以米为单位)。
该方法不受基线长度和大气延迟等误差的影响，因此适用于中长基线的宽巷模糊度求解。但由于该组合用到了伪距观测值，噪声较大，通常是通过多个历元的平滑来确定双差宽巷模糊度。
电离层无关组合观测值:
其中：Δ▽为双差因子，LIF、L1和L2为电离层无关组合观测值、L1和L2载波相位观测值(单位：米)，分别为载波L1和L2的频率，ρIF为电离层无关组合观测值的星站距离(单位：米)，λIF为电离层无关组合观测值波长(单位：米)，NIF为电离层无关组合观测值模糊度(单位：周)，TW、TH分别为对流层延迟湿分量和干分量(单位：米)。
电离层无关模糊度NIF可由下式计算:
其中：λNL为窄巷观测值波长(单位：米)，NIF、NWL、和分别为电离层无关组合模糊度、宽巷模糊度、窄巷模糊度、L1和L2载波相位模糊度(单位：周)，分别为载波L1和L2的频率，c为真空中光速。
所述基线误差计算模块220，用于计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
所述基线误差计算模块220还包括电离层延迟子模块221、对流层延迟干分量子模块222和对流层延迟湿分量子模块223；
所述电离层延迟子模块221，用于计算所述电离层延迟；所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值(以周为单位)，λ1、λ2为载波相位观测值的波长(单位：米)N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度(以周为单位)。
对流层延迟干分量子模块222，用于计算所述对流层延迟干分量；所述对流层延迟干分量由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型精确计算得到；
对流层延迟湿分量子模块223，用于计算所述对流层延迟湿分量；所述对流层延迟湿分量通过卡尔曼滤波得到。
所述格网划分模块230，用于格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
优选的，所示子格网为大小相同的矩形。
所述格网差值系数生成模块240，用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
具体包括：计算中心将计算每个网解算单元的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量的LIM改正数插值系数：
其中，上标i，ref分别为卫星i和参考星；下标m、a分别为主参考站和辅站；(αI1，αI2)和(αT1，αT2)分别为LIM模型电离层延迟和对流层延迟改正数插值系数；(ΔX，ΔY)为主参考站与其他参考站间的坐标差。
当参考站数目n>＝3时(此时网解算单元为多边形)，可以求得内插系数矢量的最小二乘解(以电离层改正数插值系数为例)：
其中，
(Xu)I＝[ΔXu，n ΔYu，n I]。
所述第一数据发送模块250，用于将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标信息和主参考站观测值编码后发送至用户手簿端；
优选的，所示编码为自定义的RTCM编码格式。
所述格网识别模块260，用于所述用户手簿端解码得到所述格网线的经纬度信息，与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
所述改正数插值模块270，用于所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
具体包括：所述用户手簿端接提取到子格网的改正数插值系数(αI1，αI2)和(αT1，αT2)之后，将其与主参考站的坐标差代入下式进行插值，可得到流动站概略坐标处的L1频率的双差电离层延迟和对流层湿分量
其中，上标i，ref分别为卫星i和参考星；下标m、a分别为主参考站和辅站；(αI1，αI2)和(αT1，αT2)分别为LIM模型电离层和对流层改正数插值系数；(ΔX，ΔY)为主参考站与其他参考站间的坐标差。
所述虚拟观测值重建模块280，用载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
具体包括：由于通常网络基准站间的基线长度不超过100km，此时广播星历引起的轨道误差不超过1cm，因此通常可忽略轨道误差，如果基线更长，则可以采用预报的精密星历计算卫星位置。同时基准站通常是架设在地表开阔区域，因此多路径误差Δ▽M可忽略。同时在中短基线的情况下，可以忽略噪声的影响。因此，流动站概略坐标处的虚拟观测值可使用简化模型，如下：
其中，Δ、Δ▽分别为单差和双差因子；P分别为以周为单位的相位观测值和以米为单位的伪距观测值；λ为载波波长(以米为单位)；上标i、ref分别为卫星i和参考星；下标m、v表示分别主参考站与虚拟参考站；ρ为卫星与接收机间的几何距离；I、T分别为电离层延迟和对流层延迟；
此时,参考星ref相应的观测值为:
几何改正项可由测站坐标和卫星星历计算得到；
对流层延迟由干分量和湿分量共同得出:
其中，为对流层湿分量、为对流层干分量，对流层干分量可由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型准确得出。
L2频率上的电离层延迟可由式下式得到:
其中,分别为载波L1、L2频率，为L1频率上的电离层延迟。
所述RTK定位模块290，用于所述流动站接收所述虚拟观测值后，进行RTK定位。
优选的，所示编码为自定义的RTCM编码格式。
本发明的广播式VRS定位方法及系统具有如下优点：本发明通过在用户的手簿端进行改正数插值，大大地减少了服务器的计算量，解决了并发用户量受计算量限制的问题；用户端与计算中心采用单向通信的机制，增强了用户端的位置安全性；通过格网划分的方式，将整个CORS进行细分，并根据网解算单元来生成各个子格网的改正数插值系数，能反映大范围CORS网的大气状况的区域差异性，保证了精度和可靠性，同时降低了数据的播发量；支持高动态用户的使用。。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种广播式VRS定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤110、固定参考站网络模糊度；
步骤120、计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
步骤130、用格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
步骤140、用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
步骤150、将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标和主参考站观测值信息编码后发送至用户手簿端；
步骤160、所述用户手簿端解码后得到所述格网线的经纬度信息，并与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
步骤170、所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
步骤180、由载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
步骤190、将所述虚拟观测值编码后发送至所述流动站，进行RTK定位。
2.如权利要求1所述的广播式VRS定位方法，其特征在于，所述步骤110具体包括：
步骤111、构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
步骤112、构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
3.如权利要求1所述的广播式VRS定位方法，其特征在于，所述步骤120具体包括：
所述对流层延迟干分量由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型精确计算得到，所述对流层延迟湿分量通过卡尔曼滤波得到，所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值，以周为单位，λ1、λ2为载波相位观测值的波长，以米为单位，N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度，以周为单位。
4.如权利要求1至3任一所述的广播式VRS定位方法，其特征在于，所述子格网为大小相同的矩形。
5.如权利要求1至3任一所述的广播式VRS定位方法，其特征在于，所述步骤150和步骤190中的编码的格式均为RTCM编码格式。
6.一种广播式VRS定位系统，其特征在于，包括以下模块；
网络模糊度固定模块，用于固定参考站网络模糊度；
基线误差计算模块，用于计算基线误差，所述基线误差包括电离层延迟、对流层延迟干分量和对流层延迟湿分量；
格网划分模块，用于格网线将CORS网按照固定距离划分成若干子格网，选择距离每个子格网的中心最近的参考站作为每个子格网的主参考站，得到所述格网线的经纬度信息；
格网差值系数生成模块，用LIM模型对所述电离层延迟和对流层延迟湿分量进行插值，得到每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述网解算单元由Delaunay三角形构造算法生成；
第一数据发送模块，用于将每个子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数、格网线的经纬度信息、主参考站坐标和主参考站观测值信息编码后发送至用户手簿端；
格网识别模块，用于所述用户手簿端解码得到所述格网线的经纬度信息，与用户当前的概略坐标进行比对，得到用户当前所在子格网的经纬度信息、主参考站观测值信息和当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟和对流层延迟湿分量改正数插值系数，所述概略坐标由用户流动站接收机进行单点定位得到；
改正数插值模块，用于所述用户手簿端将当前子格网所在基线网解算单元的电离层延迟改正数插值系数、对流层延迟湿分量改正数插值系数和主参考站与其他参考站之间的坐标差代入LIM模型进行插值，得到流动站概略坐标处载波L1的双差电离层延迟和双差对流层延迟湿分量；
虚拟观测值重建模块，用载波L1的双差电离层延迟算出载波L2的双差电离层延迟，由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型计算出对流层延迟干分量，利用虚拟观测值模型重建所述流动站概略坐标处的虚拟观测值；
RTK定位模块，用于所述所述流动站接收所述虚拟观测值后，进行RTK定位。
7.如权利要求6所述的广播式VRS定位系统，其特征在于，所述网络模糊度固定模块还包括第一构建子模块和第二构建子模块；
所述第一构建子模块，用于通过构建MW组合观测值来估计宽巷模糊度；
所述第二构建子模块，用于通过构建电离层无关组合观测值，将所述宽巷模糊度代入所述电离层无关组合观测值来估计窄巷模糊度，根据所述宽巷模糊度和窄巷模糊度即可固定参考站网络模糊度。
8.如权利要求6所述的广播式VRS定位系统，其特征在于，所述基线误差计算模块还包括电离层延迟子模块、对流层延迟干分量子模块和对流层延迟湿分量子模块；
所述电离层延迟子模块，用于计算所述电离层延迟；所述电离层延迟由如下公式得到：
其中：Vion为电离层延迟；f载波的频率；Ne为电子密度；∫sds表示沿为信号传播路径上的积分；TEC为电子总含量，即沿卫星信号传播路径s对电子密度Ne进行积分所获得的结果；为常数，分别为载波相位观测值，以周为单位，λ1、λ2为载波相位观测值的波长，以米为单位，N1、N2分别为载波相位观测值的整周模糊度，以周为单位；
对流层延迟干分量子模块，用于计算所述对流层延迟干分量；所述对流层延迟干分量由Saastamoinen模型和NMF映射函数模型精确计算得到；
对流层延迟湿分量子模块，用于计算所述对流层延迟湿分量；在使用卡尔曼滤波估计电离层无关组合模糊度的过程中，所述对流层延迟湿分量可同步估计得到。
9.如权利要求6至8任一所述的广播式VRS定位系统，其特征在于，所述子格网为大小相同的矩形。
10.如权利要求6至8任一所述的广播式VRS定位系统，其特征在于，所述第一数据发送模块和虚拟观测值模块中的编码的格式均为RTCM编码格式。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107426695B (zh) * 2017-07-07 2020-03-20 深圳思凯微电子有限公司 基于广播的网格化差分数据播发方法、服务器及存储介质
CN107797126B (zh) * 2017-09-26 2021-02-02 东南大学 基于星型网络的bds/gps广播式网络rtk算法
CN107976702A (zh) * 2017-11-22 2018-05-01 湖南省测绘科技研究所 一种基于cors的位置修正方法、定位终端及定位系统
CN110488332B (zh) * 2018-05-14 2021-09-10 广州市中海达测绘仪器有限公司 基于网络rtk技术的定位信息处理方法和装置
CN109548140B (zh) * 2018-10-31 2021-02-26 广州市中海达测绘仪器有限公司 位置数据的获取方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111277945A (zh) * 2018-11-20 2020-06-12 北京华信泰科技股份有限公司 一种rtk定位方法及装置
CN110146908B (zh) * 2019-06-13 2021-06-15 广东星舆科技有限公司 一种虚拟参考站观测数据的生成方法
CN110501733B (zh) * 2019-07-26 2022-11-11 武汉攀达时空科技有限公司 一种自适应格网vrs生成与服务方法
CN110418361B (zh) * 2019-07-31 2020-09-08 西南交通大学 大规模cors网络的多引擎解算与高精度位置服务方法
CN110261879B (zh) * 2019-07-31 2020-03-10 西南交通大学 广域地基增强位置服务的格网化虚拟参考站方法
CN110568459B (zh) * 2019-08-28 2022-05-10 桂林电子科技大学 基于igs和cors站的区域电离层tec实时监测方法
CN111045042B (zh) * 2019-12-20 2022-03-04 西安空间无线电技术研究所 一种基于“云-端”架构的ppp-rtk增强方法与系统
CN112230252B (zh) * 2020-09-15 2023-11-28 广州市中海达测绘仪器有限公司 终端定位方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113031011B (zh) * 2021-03-19 2023-09-29 交信北斗科技有限公司 北斗高精度卫星导航与位置服务系统
CN113325448A (zh) * 2021-04-21 2021-08-31 中铁第一勘察设计院集团有限公司 顾及对流层延迟改造的大高差cors网解算方法
CN113791431B (zh) * 2021-09-22 2022-05-20 国汽大有时空科技(安庆)有限公司 基于p2p技术构建的对等安全卫星高精度增强网络方法
CN115856942B (zh) * 2022-11-21 2024-01-30 国网思极位置服务有限公司 一种基于虚拟站的地基增强网网型优化方法及存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102298151A (zh) * 2011-07-20 2011-12-28 东南大学 一种gnss网络差分定位系统中的误差改正方法
CN102510318A (zh) * 2011-09-27 2012-06-20 山东大学 多端口区域网格化vrs差分定位信息播发装置及其工作方法
CN102508270A (zh) * 2011-09-27 2012-06-20 山东大学 基于区域网格划分机制的vrs信息接收终端及其工作方法
CN103760572A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 东南大学 一种基于区域cors的单频ppp电离层加权方法
CN105334524A (zh) * 2015-10-21 2016-02-17 山东天星北斗信息科技有限公司 一种基于虚拟网格的伪距差分定位方法
CN105629263A (zh) * 2015-12-21 2016-06-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种对流层大气延迟误差估计改正方法和改正系统
CN105629279A (zh) * 2015-12-18 2016-06-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种网络基准站间的宽巷模糊度固定方法
CN105785410A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 中国移动通信集团公司 一种提供位置信息的方法和系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102298151A (zh) * 2011-07-20 2011-12-28 东南大学 一种gnss网络差分定位系统中的误差改正方法
CN102510318A (zh) * 2011-09-27 2012-06-20 山东大学 多端口区域网格化vrs差分定位信息播发装置及其工作方法
CN102508270A (zh) * 2011-09-27 2012-06-20 山东大学 基于区域网格划分机制的vrs信息接收终端及其工作方法
CN103760572A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 东南大学 一种基于区域cors的单频ppp电离层加权方法
CN105785410A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 中国移动通信集团公司 一种提供位置信息的方法和系统
CN105334524A (zh) * 2015-10-21 2016-02-17 山东天星北斗信息科技有限公司 一种基于虚拟网格的伪距差分定位方法
CN105629279A (zh) * 2015-12-18 2016-06-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种网络基准站间的宽巷模糊度固定方法
CN105629263A (zh) * 2015-12-21 2016-06-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种对流层大气延迟误差估计改正方法和改正系统

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