CN107797127A - 高精度定位云端解算方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高精度定位云端解算方法和系统,云端收集基准站的观测数据,终端收集卫星接收机和天线的原始卫星观测数据,向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端向云端上传自己的概率数据和原始卫星观测数据,云端进行高精度定位解算,并将高精度定位解算结果下发到终端。本发明高精度定位的解算由云端负责,而不是传统方式的由终端负责(云端只负责差分数据播发),提供高精度定位服务能力的云端不再需要播发(例如基于虚拟网格点的)差分数据到终端。本发明可以结合终端周边环境和其它终端上报的数据进行大数据分析和解算,提高定位准确度,并且也解决了上述终端计算资源不足和电量受限的问题。

Description

高精度定位云端解算方法和系统
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域,具体涉及一种高精度定位云端解算方法和系统。
背景技术
云端:运行在云环境下的提供高精度定位服务的平台。
终端:接入并使用高精度定位服务的终端设备,如测量测绘设备,手机,汽车,无人机,自行车等。
网络RTK:网络RTK也称基准站RTK,是在常规RTK和差分GPS的基础上建立起来的一种新技术。我们通常把在一个区域内建立多个(一般为三个或三个以上)的GPS参考站,对该区域构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准计算和发播GPS改正信息,从而对该地区内的GPS用户进行实时改正的定位方式称为GPS网络RTK,又称为多基准站RTK。
VRS:Virtual Reference Stations虚拟参考站。首先在一定区域内架设一定数量的基准站,基站接收卫星信号,然后将信息传送至信息处理中心,移动站先将接收机的位置信息发送到数据处理中心,数据处理中心会根据移动站的位置,选择附近几个位置比较好的基准站信息,“虚拟”出一个参考站,然后,将虚拟出的参考站改正数据播发给移动站,这个虚拟参考站的位置通常是在移动站周围5千米范围内,但是实际情况中,一般是几米之内,通过这项技术所获得的数据误差就减小了很多。其他类似与VRS的技术还有主辅站技术、FKP技术。
NTRIP协议:Networked Transport of RTCM via Internet Protocol通过互联网进行RTCM网络传输的协议。
差分账号:NTRIP协议定义的差分数据服务的账号,包括用户名和密码。
基于虚拟参考站的差分定位技术的基本原理是:已知精准坐标的基准站(又称基站或者参考站)计算出自己到卫星的距离改正数,并统一上传到数据中心,基准站和数据中心所组成地面增强系统(差分播发平台)。差分播发平台实时将这一数据发送到需要定位的终端设备。终端设备在进行卫星观测的同时,也接收到差分播发平台发出的差分数据,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。差分一般分为载波相位差分数据和伪距差分数据,分别用于终端设备进行载波相位差分(RTK,Real Time Kinematic)定位以及伪距差分(RTD,Real Time Differential)定位,其中载波相位差分定位,精度高,但对设备要求高,成本也高,可用性低,主要用在测绘领域;伪距差分定位,对设备要求低,成本低,可用性高,精度适中,可以用在民用导航领域。
国际海运事业无线电技术委员会(RTCM,Radio Technical Commission forMaritime Services)定义了差分数据的格式,并推荐了需要定位的终端设备和差分播发平台之间的服务协议NTRIP(Networked Transport of RTCM via Internet Protocol)。目前的使用载波相位定位的终端和伪距差分定位终端,都遵循NTRIP协议和RTCM数据格式。终端设备一般都通过无线网络与差分播发平台连接。对于卫星差分数据播发,现有的业界通用方案为基于NTRIP协议(通过互联网进行RTCM网络传输的协议,Networked Transport ofRTCM via Internet Protocol)。
现有的高精度定位方法,一般基于终端解算策略,云端负责下发差分数据到终端,典型使用场景如下:
1、终端上传自己的概率位置到云端;
2、云端产生(基于虚拟网格点的)差分数据,并根据终端的概率位置播发相应网格的差分数据到终端(一般基于NTRIP协议);
3、终端根据自己的原始卫星观测数据和收到的差分数据,进行高精度定位解算。
现有技术存在的问题如下:
1、终端高精度定位解算能力仅仅局限于自己的卫星观测数据,不能根据周围环境和其它终端的关联数据进行大数据分析和解算。
2、终端计算资源不如云端强大,无法充发发挥云计算的优势。
3、终端电量受限,长时间进行高精度定位解算对电量消耗很大。
发明内容
本发明提供了一种高精度定位云端解算方法和系统,可以结合终端周边环境和其它终端上报的数据进行大数据分析和解算,提高定位准确度,并且也解决了终端计算资源不足和电量受限的技术问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种高精度定位云端解算系统,包括云端和终端,云端收集基准站的观测数据,终端收集数据,向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端向云端上传数据,云端进行高精度定位解算,并将高精度定位解算结果下发到终端。
进一步地,云端通过基准站数据接收模块收集基准站的卫星观测数据,并通过差分数据产生模块计算出差分数据,云端认证鉴权模块对终端进行认证和鉴权,认证和鉴权通过后,云端通过观测数据接收模块接收终端上传的数据,云端高精度定位解算模块结合差分数据和终端上传的数据进行高精度定位解算,并通过定位结果下发模块将高精度定位解算结果下发到终端。
进一步地,所述终端通过原始观测数据收集模块收集数据,终端认证鉴权模块向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端通过观测数据上传模块向云端上传数据,通过定位结果接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
进一步地,所述终端向云端上传数据包括上传终端概率位置数据、原始卫星观测数据或者惯性导航数据。
一种高精度定位云端解算方法,包括以下步骤:
步骤S1,云端收集基准站的观测数据,对终端进行认证和鉴权,认证和鉴权通过后,云端接收终端上传的数据,云端进行高精度定位解算,并将高精度定位解算结果下发到终端;
步骤S2,终端收集卫星接收机和天线的原始卫星观测数据,向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端向云端上传数据,接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
进一步地,所述终端向云端上传数据包括上传终端概率位置数据、原始卫星观测数据或者惯性导航数据。
进一步地,所述步骤S1具体包括以下步骤:
步骤S11,云端初始化;
步骤S12,云端通过基准站数据接收模块收集基准站的卫星观测数据,并通过差分数据产生模块计算出差分数据;
步骤S13,云端认证鉴权模块接收终端认证和鉴权请求;
步骤S14,认证和鉴权通过后,云端通过观测数据接收模块接收终端上传的数据;
步骤S15,云端高精度定位解算模块结合差分数据和终端上传的数据进行高精度定位解算;
步骤S16,云端通过定位结果下发模块将高精度定位解算结果下发到终端。
进一步地,所述步骤S13中如果认证和鉴权失败,云端不接收终端上传的概率位置和原始卫星观测数据,并返回错误代码给终端。
进一步地,所述步骤S2具体包括以下步骤:
步骤S21,终端初始化;
步骤S22,终端通过原始观测数据收集模块收集数据;
步骤S23,终端认证鉴权模块向云端发起认证和鉴权请求;
步骤S24,认证和鉴权通过后,终端通过观测数据上传模块向云端上传数据;
步骤S25,终端通过定位结果接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
进一步地,所述步骤S23中,如果认证和鉴权失败,终端认证鉴权模块重新向云端发起认证和鉴权请求。
本发明的有益效果在于,降低了终端的硬件成本和耗电量等会降低,提高了定位准确度(精度)。
附图说明
图1是本发明系统架构图。
图2是本发明云端流程图。
图3是本发明终端流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种高精度定位云端解算方法和系统,高精度定位的解算由云端负责,而不是传统方式的由终端负责(云端只负责差分数据播发),提供高精度定位服务能力的云端不再需要播发(例如基于虚拟网格点的)差分数据到终端。下文中,结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
图1是本发明系统架构图,包括云端和终端,云端具体包括以下模块:
基准站数据接收模块:负责收集物理基准站的卫星观测数据;
差分数据产生模块:根据收集到的物理基准站的卫星观测数据,计算出(如基于虚拟网格点技术的)差分数据;
高精度定位解算模块:结合差分数据,以及终端上传的原始卫星观测数据,以及其它任何有可能的数据,进行高精度定位解算;
定位结果下发模块:将高精度定位的结果,通过网络下发给终端;
云端认证鉴权模块:根据终端上报的认证鉴权凭证,对终端进行认证和鉴权;
观测数据接收模块:认证鉴权通过后,接收来自终端上报的数据。
终端具体包括以下模块:
终端认证鉴权模块:根据预先约定好的流程,向云端发起认证鉴权请求;
观测数据上传模块:认证鉴权通过后,将观测数据(以及其它数据)上传到云端;
定位结果接收模块:负责接收云端下发的高精度定位结果;
原始观测数据收集模块:负责收集来自卫星接收机和天线的原始卫星观测数据。
云端流程如图2所示,具体步骤如下:
步骤S11,云端初始化;
步骤S12,云端通过基准站数据接收模块收集基准站的卫星观测数据,并通过差分数据产生模块(如基于虚拟网格点技术)计算出差分数据;
步骤S13,云端认证鉴权模块接收终端认证和鉴权请求,云端只接收合法终端(认证鉴权成功的终端)上传的数据;
-如果认证鉴权失败,返回错误码给终端;
步骤S14,认证和鉴权通过后,云端通过观测数据接收模块接收终端上传的概率位置和原始观测数据;
步骤S15,云端高精度定位解算模块结合差分数据(例如根据基准站的卫星观测数据计算出来的虚拟网格点数据)和终端上传的原始卫星观测数据进行高精度定位解算;
优选地,云端进行高精度定位解算时,还可以结合终端上传的除卫星观测数据外的其它数据,例如终端传感器所感知到的用于惯性导航的数据;
优选地,云端进行高精度定位解算时,还可以结合终端的周围环境,以及其它终端上报的数据,综合进行大数据分析和解算,提高定位准确度;
步骤S16,云端通过定位结果下发模块将高精度定位解算结果下发到终端。
终端流程如图3所示,具体步骤如下:
步骤S21,终端初始化;
步骤S22,终端通过原始观测数据收集模块收集来自卫星接收机和天线的原始卫星观测数据;
步骤S23,终端认证鉴权模块向云端发起认证和鉴权请求:
-如果认证和鉴权失败,终端认证鉴权模块重新向云端发起认证和鉴权请求;
步骤S24,认证和鉴权通过后,使用高精度定位服务能力的终端通过观测数据上传模块向云端上传自己的概率位置和原始卫星观测数据;
优选地,使用高精度定位服务能力的终端,上传的数据不仅仅局限于概率位置和原始卫星观测数据,也可以包含其它数据,例如终端传感器所感知到的用于惯性导航的数据;
步骤S25,终端通过定位结果接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
终端上传数据和云端下发高精度定位解算结果的协议,可以基于任意的双向交互的互联网协议。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度定位云端解算系统,其特征在于,包括云端和终端,云端收集基准站的观测数据,终端收集数据,向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端向云端上传数据,云端进行高精度定位解算,并将高精度定位解算结果下发到终端。
2.如权利要求1所述的一种高精度定位云端解算系统,其特征在于,云端通过基准站数据接收模块收集基准站的卫星观测数据,并通过差分数据产生模块计算出差分数据,云端认证鉴权模块对终端进行认证和鉴权,认证和鉴权通过后,云端通过观测数据接收模块接收终端上传的数据,云端高精度定位解算模块结合差分数据和终端上传的数据进行高精度定位解算,并通过定位结果下发模块将高精度定位解算结果下发到终端。
3.如权利要求1所述的一种高精度定位云端解算系统,其特征在于,所述终端通过原始观测数据收集模块收集数据,终端认证鉴权模块向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端通过观测数据上传模块向云端上传数据,通过定位结果接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
4.如权利要求1所述的一种高精度定位云端解算系统,其特征在于,所述终端向云端上传数据包括上传终端概率位置数据、原始卫星观测数据或者惯性导航数据。
5.一种高精度定位云端解算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,云端收集基准站的观测数据,对终端进行认证和鉴权,认证和鉴权通过后,云端接收终端上传的数据,云端进行高精度定位解算,并将高精度定位解算结果下发到终端;
步骤S2,终端收集数据,向云端发起认证和鉴权请求,认证和鉴权通过后,终端向云端上传数据,接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
6.如权利要求5所述的一种高精度定位云端解算系统,其特征在于,所述终端向云端上传数据包括上传终端概率位置数据、原始卫星观测数据或者惯性导航数据。
7.如权利要求5所述的一种高精度定位云端解算方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括以下步骤:
步骤S11,云端初始化;
步骤S12,云端通过基准站数据接收模块收集基准站的卫星观测数据,并通过差分数据产生模块计算出差分数据;
步骤S13,云端认证鉴权模块接收终端认证和鉴权请求;
步骤S14,认证和鉴权通过后,云端通过观测数据接收模块接收终端上传的数据;
步骤S15,云端高精度定位解算模块结合差分数据和终端上传的数据进行高精度定位解算;
步骤S16,云端通过定位结果下发模块将高精度定位解算结果下发到终端。
8.如权利要求7所述的一种高精度定位云端解算方法,其特征在于,所述步骤S13中如果认证和鉴权失败,云端不接收终端上传的概率位置和原始卫星观测数据,并返回错误代码给终端。
9.如权利要求5所述的一种高精度定位云端解算方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:
步骤S21,终端初始化;
步骤S22,终端通过原始观测数据收集模块收集数据;
步骤S23,终端认证鉴权模块向云端发起认证和鉴权请求;
步骤S24,认证和鉴权通过后,终端通过观测数据上传模块向云端上传数据;
步骤S25,终端通过定位结果接收模块接收云端下发的高精度定位解算结果。
10.如权利要求9所述的一种高精度定位云端解算方法,其特征在于,所述步骤S23中,如果认证和鉴权失败,终端认证鉴权模块重新向云端发起认证和鉴权请求。
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