CN108919305A - 交通运输中北斗地基增强带状服务方法及系统 - Google Patents
交通运输中北斗地基增强带状服务方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本公开是关于交通运输中北斗地基增强带状服务方法及系统，其中，方法包括：通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；在接收到交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；根据用户终端与目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；将差分改正数发送至用户终端，使其根据差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。通过该技术方案，可以保障交通运输路网上运行的车、船的用户设备连续不间断的接收动态差分改正数，实现交通运输领域北斗地基增强服务的高可靠性、高稳定性。
Description
技术领域
本公开涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种交通运输中北斗地基增强带状服务方法及系统。
背景技术
交通运输是目前最大的卫星导航应用领域，具有“规模大、模式多、范围广、要求高”等诸多特点。当前我国交通运输部正在推动“四个交通(综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通)”建设，对卫星导航服务的精细化、连续性和可靠性等提出了更高的需求，建设面向交通运输的北斗地基增强系统已经成为北斗卫星导航在交通运输深入应用的客观需求。因此，为高速公路、铁路、内河、沿海等狭长区带范围内的车、船提供稳定性、可靠性、动态连续性、实时性的高精度服务成为迫切需求。
目前的卫星地基增强服务系统模式主要有两种，第一种为区域基准站“一张网”模式进行建设、处理和播发服务；第二种为全国基准站“一张网”模式进行建设、处理和播发服务。一张网的模式利用地面建设的多个(三个以上)基准站网成连续运行参考网，通过综合各个基准站的观测信息，来建立精确的误差模型来修正距离相关误差，在车载或船载用户设备附近产生一个事实上不存在的虚拟基准站VRS。然后，利用VRS和用户设备的观测值进行差分，精确用户设备的坐标。区域基准站网服务缝隙和网络交叉常出现在交接行政区域，对于交通运输属于典型跨区域的服务领域，例如G1高速跨域北京、河北、辽宁、吉林、黑龙江等省份，常规的地基增强区域“一张网”模式无法保障整条高速的全程不间断连续的高精度服务。目前全国地基增强系统、测绘主管部门建设的CORS全国基准站网不存在行政区域交接产生的服务缝隙，能过为覆盖我国大部分区域，主要以静态和低速的用户设备为主提供服务，由于建站数量较少，在组网过程中存在超长边、超短边情况，不完全适应交通运输行业高速度、高实时性、高可靠性的要求。另外对于高速公路、内河航运、铁路等等都是带状的、条状的高精度信号需求，全国地基增强系统无法在覆盖范围、可用度、故障替代方案等方面保障。
北斗地基增强系统主要由基准站、数据处理中心、数据播发系统、运营服务系统和用户终端五部分组成。连续运行的基准站(CORS)是北斗地基增强系统的重要组成部分，是连续接收和发送原始卫星观测数据的地面固定站。数据处理中心通过网络与CORS站通信，通过有线或无线网络与车载或船载用户终端通信。数据播发系统根据收到的处理数据，播发修正数据，播发系统有两种工作方式：单向方式和双向方式，在单向方式中，用户从数据处理中心得到一致的修正数据；在双向方式中，用户将自己的粗略位置传送给数据处理中心，数据处理中心将针对性的修正数据播发给特定的用户，每个用户可能得到不同的修正数据。用户终端根据得到的修正数据，修正定位信息，以达到提高定位精度的目的。结合交通运输领域的特点，系统可提供事后毫米级精度，实时厘米级、分米级、米级等不同精度的三维定位和时间信息。
上述的地基增强系统和服务模式，在一定范围上可以为交通运输的车、船提供高精度服务，但是，如何在全国交通运输网带状线路上如何提供一种科学、合理、有保障的高精度服务模式和方法，已经是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种交通运输中北斗地基增强带状服务方法及系统，通过对高速公路、铁路、内河等狭长带状区域进行建设自有基准站，将基准站按照上述区域进行数据源归属，然后按照狭长区域进行三角组网和高精度信号播发，单独保障交通运输路网上运行的车、船的用户设备连续不间断的接收动态差分改正数。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种交通运输中北斗地基增强带状服务方法，所述方法包括：
通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
可选的，所述根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数，包括：
当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK(Real-time kinematic，实时动态)方式确定所述差分改正数；
当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
可选的，所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位，包括：
通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
可选的，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统，所述系统包括：
获取模块，用于通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
第一确定模块，用于在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
第二确定模块，用于根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
第三确定模块，用于将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
可选的，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK方式确定所述差分改正数；
第二确定子模块，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
可选的，所述第三确定模块包括：
处理子模块，用于通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
第三确定子模块，用于根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
第四确定子模块，用于根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
可选的，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
可选的，所述根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数，包括：
当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK(Real-time kinematic，实时动态)方式确定所述差分改正数；
当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
可选的，所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位，包括：
通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
可选的，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述交通运输中北斗地基增强带状服务方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
上述技术方案，通过构建交通运输领域带状基准站，综合VRS组网和单站RTK的服务方式，单独保障交通运输路网上运行的车、船的用户设备连续不间断的接收动态差分改正数，满足交通运输行业对北斗地基增强服务的需求，实现交通运输领域北斗地基增强服务的高可靠性、高稳定性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法中步骤S103的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法中步骤S104的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统的框图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统中第二确定模块的框图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统中第三确定模块的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的系统和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法的流程图。
本公开实施例提供了一种交通运输中北斗地基增强带状服务方法，如图1所示，该方法包括步骤S101-S104：
步骤S101，通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据。
可选的，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
沿高速公路、铁路、内河等带状区域建设北斗增强基准站，重点是选择在沿线的服务区、口岸、加油站等交通附属场地建设。北斗增强基准站是指对北斗卫星导航信号进行长期连续观测，并通过通信设施将观测数据实时或者定时传送至数据中心的地面固定观测站，基准站可获得高精度、稳定、连续的观测数据，同时提供站点的精确三维位置信息变化，提供实时定位和导航的信息、北斗卫星轨道信息以及高精度连续的时频信号等。通过定制化的建设使得基站的建设位置与交通路线走向一致，实现每条高速公路、铁路、内河拥有独立的基准站带状群。根据基准站功能不同，将基准站分为核心基准站、区域基准站和区域监测站，核心基准站是维持交通运输行业车、船等交通运输工具最低保障服务的基础支撑，是对国家北斗地基增强系统框架网在交通运输行业应用的重要补充。区域基准站是维持交通运输行业带状高精度服务的增强服务保障。区域监测站提供交通运输行业区域高精度服务的监测，是维持服务高可靠性的重要手段。
一、基准站选址
结合交通运输行业特点，基准站选址至少符合以下要求：
(1)有10°以上的地平高度角卫星通视条件；
(2)远离高大建筑、树、水体、海滩、易积水地带等易产生多路径效应的地物，远离电磁干扰区(微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等)和雷击区，距离大于200m；
(3)远离采矿区、滑坡等地质构造不稳定区域10km以上，远离活动断层2km以上，避开地震活动带等不稳定区域。若由于地震、滑坡等自然灾害造成设备损坏，应能在48小时内采取应急措施
(4)进行连续24小时以上的实地环境测试，数据质量至少满足本指南第6.2节中对于不同类别基准站的关键指标要求；
(5)满足交通运输行业带状区域服务需求，区域基准站、区域监测站按公路、铁路、内河、湖泊等服务特点分布；
(6)区域基准站为交通运输行业提供区域服务，按照公路、水路带状区域覆盖，每50km服务范围内至少有一个基准站；
二、基准站功能要求
(1)数据采集，基准站数据采集功能是指能够连续实时采集导航卫星观测数据，必须具备BDS(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统)观测数据采集功能，包括北斗二号、北斗三号信号体制，同时支持GPS(Global Positioning System,全球定位系统、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System，格洛纳斯卫星导航系统)、伽利略卫星导航系统Galileo等卫星导航系统观测数据采集。
(2)数据存储：基准站数据存储功能包括接收机内数据存储、计算机数据存储两部分，是指将基准站的原始观测数据、静态基础信息存储到接收机或计算机内，并将基准站气象观测数据、运行状态数据等存储在计算机的功能。
(3)数据传输：基准站数据传输功能是指基准站能够按照规定的数据格式与传输协议进行数据传输，传输的格式和协议传输内容包括观测数据、监测数据、机柜状态监控与告警数据、设备运行状态与告警数据等。
(4)服务监测：基准站服务监测功能是指利用差分监测接收机对卫星导航系统及其增强系统信号质量和服务质量的监测。卫星导航系统信号质量和服务质量监测要求必须具备BDS的服务监测，包括北斗二号、北斗三号信号体制，同时支持GPS、GLONASS、Galileo等卫星导航系统的服务监测。卫星导航系统增强系统信号质量和服务质量监测是指能够接收广域及区域的增强服务信号，对增强信号服务质量进行监测，包括服务精度、服务可靠性等内容。
(5)守时与授时：基准站守时与授时功能是指基准站原子钟提供高精度的时间同步功能，维持基准站时间基准，接收机时钟与北斗时的同步精度应不低于50纳秒。
步骤S102，在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
步骤S103，根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
步骤S104，将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
在该实施例中，通过构建交通运输领域带状基准站，综合VRS组网和单站RTK的服务方式，单独保障交通运输路网上运行的车、船的用户设备连续不间断的接收动态差分改正数，满足交通运输行业对北斗地基增强服务的需求，实现交通运输领域北斗地基增强服务的高可靠性、高稳定性。
图2是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法中步骤S103的流程图。
如图2所示，可选的，上述步骤S103包括步骤S201-S202：
步骤S201，当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK方式确定所述差分改正数；
步骤S202，当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
差分是在卫星定位的基础上利用数学中的差分技术消除或削弱误差影响，从而获得更高的定位精度。在GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)定位过程中存在的误差分为系统误差和偶然误差。系统误差如卫星星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差等，可以通过建立误差改正模型的方法进行减弱或消除。差分技术最初的应用方案是采用两台以上GNSS接收机，将其中一台安置在已知坐标基准站，其他接收机测得的观测量按照一定的线性组合与基准站的观测量求差，由此可减少或消除绝大部分的观测误差和其他误差，提高定位精度。差分技术的出现是全球卫星导航定位技术上的突破性改进，极大程度上提高了全球卫星定位的精度。按照差分改正信息的种类，可将差分GNSS技术分为三类，即：位置差分，伪距差分，相位差分。对于交通运输行驶的车、船设施将采用相位差分实现厘米级定位精度。
Delaunay三角网法则被广泛用于构建基准站网络，但是交通运输领域的特点为跨区域东西或南北等方向贯通，表现为条带状特征，沿线的基准站的建设、管理、维护、执法等有其自身的系统独立性，使用Delaunay三角网法则不能完全将带状区域覆盖。为构建沿高速公路、内河、铁路等带状连续无缝的高精度信号覆盖范围，可采用Delaunay三角网法则的网络RTK与单站RTK组合切换方式进行服务和信号覆盖，与现有组网方式有本质区别。目前常用的CORS系统组网的主要类型，第一种是VRS技术是新型的网络RTK技术，与常规RTK不同，在VRS网络中，各固定基准站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。交通数据的车、船用户终端在工作前，先通过GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线技术)或CDMA(码分多址)等通讯手段控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正北斗卫星的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给用户终端。这个差分信号的效果相当于在用户终端旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了传统RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。第二种是综合内插技术(CBI)是武汉大学提出的CORS系统建设技术，CBI技术的特点是利用卫星定位误差的相关性计算各基准站上的综合误差，并发送到用户终端，用户终端根据此误差和自己位置内插出用户的综合误差，系统中心与用户终端只需要单向通信，同时用户需要增加解码设备。第三种是FKP技术是由GEO++公司提出的全网整体解算模型，这是一种动态模型，它要求所有基准站将每一个瞬时采集的未经差分处理的同步观测值实时传回数据处理中心，通过数据处理中心实时处理，产生一个称为FKP的空间误差改正参数，然后将这种参数通过扩展信息发送给服务区内的所有用户终端进行空间位置解算。系统传输的FKP能够比较理想的支持用户终端的应用软件，但是用户终端必须知道相关的数学模型，才能利用FKP参数生成相应的改正数，为了获取瞬时解算结果，每个用户终端需要借助一个被称为Adv盒的外部装置内置解译软件，配合用户终端实现动态高精度服务。
其中，要满足Delaunay三角剖分的定义，必须符合两个重要的准则：空圆特性：在Delaunay三角形网中任一三角形的外接圆范围内不会有其它点存在。最大化最小角特性：在散点集可能形成的三角剖分中，Delaunay三角剖分所形成的三角形的最小角最大。最大最小角特性组成Delaunay三角形从而构成最优合理的CORS三角网，理论和实践证明利用Delaunay三角网对CORS的基准站进行网形设计是合理的。
RTK是一种采用载波观测量的相对定位方式，它具有实时的数据传输线路，使用户能够实时获得高精度的定位结果。RTK定位技术中，在正确固定整周模糊度后，基线矢量估值精度一般在厘米级。这种高精度的RTK定位技术被应用于海基精密进近着陆，飞机离舰10海里范围内通过数据通信线路接收到舰上的观测数据，可通过常规RTK技术确定飞机位置。当常规RTK数据通信线路范围在15千米内才能进行精确定位，并且用户与基站间距离越远，精度越低。超过50千米时，单历元解一般只能达到分米级的定位精度。常规单站RTK工作模式简单，可实时得到厘米级精度的定位结果，因此得到了广泛的应用。但是，由于测站间误差相关性随着基线长度的增加而降低，当基线超过一定长度后，空间相关误差对双差观测值的影响无法忽略，导致模糊度难固定。为此，网络RTK技术应运而生，网络RTK的核心思想，就是利用多个基准站网成基准站网对用户终端定位区域形成覆盖，基准站模糊度固定后，可从观测值中分离大气延迟误差，通过建模或内插的方法，计算出用户终端与基准站间大气延迟误差，通过无线电或网络等通讯手段，将参考站观测值与误差改正数播发给流动站，用户终端即可采用类似常规RTK算法实现实时高精度定位。
交通运输线路的带状网络兼备单站服务和上述的VRS组网模式，例如，当车、船用户终端距离基准站5公里以内，使用单站RTK服务，当车、船用户终端距离基准站5公里以外，切换成VRS技术组网模式，保持整个带状网络内部由连续的单站和三角网型组成，为整个带状网络提供可用的高精度连续动态差分信号。
图3是根据一示例性实施例示出的交通运输中北斗地基增强带状服务方法中步骤S104的流程图。
如图3所示，可选的，上述步骤S104包括步骤S301-步骤S303：
步骤S301，用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
步骤S302，根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
步骤S303，根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
在该实施例中，行驶在带状区域内的车、船用户设备接收差分改正数，对数据进行预处理，预处理完成后方可进行北斗单频、双频RTK，完成不间断的动态高精度定位服务。
1、数据预处理
在GNSS数据处理过程中，预处理是非常关键的一个阶段，它的目的是获得最终用于形成基线解算的数学模型的观测数据和其它信息，包括不含有周跳和较大偏差的“干净”观测值、基线端点的较高精度的近似坐标、每个观测历元的接收机钟差、标准化卫星轨道数据和卫星钟差等。其中周跳的探测与修复是数据预处理的主要难点。由于载波相位测量只能测量相位中不足一个整周的小数部分，连续整周部分由多普勒计数得到，信号遮挡、信噪比低以及接收机故障等都可引起整周计数部分的突变——周跳。由于卫星数、卫星图形、观测条件等的不同，在短时间内实现高精度定位存在一定的困难。
在数据预处理阶段，要进行的主要工作包括：数据导入(如果为原始数据，则包括数据解码)、数据筛选和编辑、数据标准化、标准单点定位、接收机钟差估算、差分观测值或线性组合观测值形成、基线向量近似值估算和周跳探测、修复或标记等。
2、RTK定位算法的数学模型
对于同时观测的两颗卫星i,j，假设使用卫星j为参考卫星，在短基线条件下，对流层延迟和电离层延迟残差可忽略不计，则伪距和载波相位的双差观测方程为：
式中，表示双差组合符；
分别为双差的伪距和载波相位观测值；
为接收机到卫星之间的近似几何距离双差值；
为双差载波相位的整周模糊度；
为卫星i,j之间的方向余弦之差。
在随机模型方面，严密来说方程的权矩阵不再为对角阵。假设系统伪距及相位观测值的精度为σP和σL，则根据误差传播定律，伪距及相位双差观测方程的方差-协方差阵及权阵分别为：
式中，下标s表示观测值类型，s＝P或L；σs为观测值精度，且假设单位权方差因子为1，ns为观测卫星的颗数。
若考虑卫星高度角的差异，则不同卫星观测值的精度也都不同。当采用高度角定权时，首先根据高度角确定观测值的实际精度，测站i对卫星p观测后得到的观测值方差的经验公式为：
式中，σ为观测值的标称精度；E为卫星p的高度角。则双差观测方程的权阵为
式中，表示测站i和j对p、q卫星的观测值方差的和；表示测站i和j对p卫星的观测值方差的和，其中，p卫星为参考卫星。
3、北斗单频RTK定位原理
在进行模糊度解算时，首先通过伪距差分获得流动站的初始位置，然后不断累加载波相位观测值固定模糊度，具体操作步骤如下：
(1)根据基准站坐标计算基准站观测卫星的位置，流动站采用单点定位获得概略坐标，并通过伪距双差解算获得流动站较为精确的初始坐标；
(2)同时加入伪距观测值组建双频伪距及载波相位观测方程。通过最小二乘估计获得模糊度的浮点解改正数及其协因数阵，然后利用LAMBDA方法固定模糊度；
模糊度确认采用R-ratio检验，令为模糊度的残差二次型，式中，N为搜索得到的整数模糊度备选项，为估计得到的浮点模糊度，则统计量
为模糊度的次小残差二次型与最小残差二次型的比值。最小二乘法则的判断标准VTPV＝＝min等价于R＝min，则模糊度成功固定的判断标准如下：
其中M为一个定义的正数，一般为3.0。
(3)若一个历元无法固定模糊度，则需累积第二个历元的观测数据，在探测并修复了周跳之后，将第二个历元的伪距及相位观测方程叠加到上一历元的观测方程中，重复(2)中的模糊度解算过程，即先通过最小二乘估计获得模糊度的浮点解改正数及其协因数阵，然后利用LAMBDA方法固定模糊度，最后进行模糊度确认。如果仍无法满足模糊度成功固定的判断标准，则重复步骤(3)直至模糊度固定。
(4)模糊度固定后，组成双差观测值，采用RTK定位算法的数学模型
4、北斗双频RTK定位原理
在进行模糊度解算时，先固定双差宽巷模糊度，再根据B1和B2的线性关系固定B1和B2的模糊度，具体步骤如下：
(1)根据基准站坐标计算基准站观测卫星的位置，流动站采用单点定位获得概略坐标，并通过伪距双差解算获得流动站较为精确的初始坐标；
(2)利用M-W组合计算宽巷模糊度的初始值，其中M-W组合观测值如下：
式中，fL1、fL2、λL1、λL2及PL1、PL2分别为B1及B2波段的频率、波长及伪距观测值；
为宽巷组合观测值；
NWL＝NL1-NL2为宽巷组合模糊度。
考虑到单历元解算若仅采用载波相位观测值会导致法方程秩亏，本文同时加入伪距观测值组建双频伪距及载波相位宽巷观测方程。通过最小二乘估计获得宽巷模糊度的浮点解改正数及其协因数阵，然后利用LAMBDA方法固定宽巷模糊度；
(3)在固定宽巷模糊度值后根据B1和B2的线性关系NL2＝NL1–NWL，建立宽巷及B1、B2的双差观测方程，再次利用LAMBDA方法固定B1的模糊度，然后根据关系得到B2的模糊度。
模糊度确认采用R-ratio检验，令为模糊度的残差二次型，式中，N为搜索得到的整数模糊度备选项，为估计得到的浮点模糊度，则统计量
为模糊度的次小残差二次型与最小残差二次型的比值。最小二乘法则的判断标准VTPV＝＝min等价于R＝min，则模糊度成功固定的判断标准如下：
其中M为一个定义的正数，一般为3.0。
(4)若一个历元无法固定模糊度，则需累积第二个历元的观测数据，在探测并修复了周跳之后，将第二个历元的伪距及相位观测方程叠加到上一历元的观测方程中，重复(2)和(3)中的模糊度解算过程，即先通过最小二乘估计获得宽巷模糊度的浮点解改正数及其协因数阵，然后利用LAMBDA方法固定宽巷模糊度，最后进行模糊度确认。宽巷模糊度固定后再利用LAMBDA方法固定B1的模糊度，如果在对固定的宽巷模糊度或B1模糊度进行检验时，无法满足模糊度成功固定的判断标准，则重复步骤(4)直至模糊度固定。
(5)若该历元模糊度成功固定后，组成双差观测值，采用RTK数学模型完成RTK定位。
下述为本公开系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
图4是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统的框图，如图4所示，该交通运输中北斗地基增强带状服务系统包括：
获取模块41，用于通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
第一确定模块42，用于在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
第二确定模块43，用于根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
第三确定模块44，用于将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
图5是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统中第二确定模块的框图。
如图5所示，可选的，所述第二确定模块43包括：
第一确定子模块51，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK方式确定所述差分改正数；
第二确定子模块52，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
图6是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统中第三确定模块的框图。
如图6所示，可选的，所述第三确定模块44包括：
处理子模块61，用于通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
第三确定子模块62，用于根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
第四确定子模块63，用于根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
可选的，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述交通运输中北斗地基增强带状服务方法的步骤。
关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种交通运输中北斗地基增强带状服务方法，其特征在于，所述方法包括：
通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数，包括：
当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK方式确定所述差分改正数；
当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位，包括：
通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
5.一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
第一确定模块，用于在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
第二确定模块，用于根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
第三确定模块，用于将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中任一基准站之间的距离小于或等于预设距离值时，采用单站RTK方式确定所述差分改正数；
第二确定子模块，用于当所述用户终端与所述目标基准站网中所有基准站之间的距离均大于所述预设距离值时，采用VRS技术组网方式确定所述差分改正数。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三确定模块包括：
处理子模块，用于通过所述用户终端对所述自身获取的导航卫星观测数据进行预处理操作，得到目标观测值；
第三确定子模块，用于根据所述目标观测值确定双差载波相位的整周模糊度，以得到双差观测值；
第四确定子模块，用于根据所述双差观测值和RTK数学模型进行高精度定位。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述交通运输线路包括以下任一项：高速公路、铁路和内河。
9.一种交通运输中北斗地基增强带状服务系统，其特征在于，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
通过在交通运输线路上沿带状区域建设的多个北斗增强的基准站获取导航卫星观测数据；
在接收到所述交通运输线路上的用户终端发送的概略坐标信息后，确定与所述用户终端的概略坐标对应的目标基准站网；
根据所述用户终端与所述目标基准站网中各个基准站之间的距离以及对应的导航卫星观测数据，采用对应的方式确定定位服务的差分改正数；
将所述差分改正数发送至所述用户终端，以使所述用户终端根据所述差分改正数和自身获取的导航卫星观测数据进行高精度定位。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述交通运输中北斗地基增强带状服务方法的步骤。
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