CN109901196B - 利用北斗短报文传输多频gnss数据和rts数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了简化基站的GNSS数据和RTS产品数据，并利用北斗短报文进行数据传输的方法，以实现远海RTK和实时PPP，其中GNSS为全球导航卫星系统GNSS，RTS为Real‑Time Service产品数据，RTK为实时动态载波相位差分技术，PPP为精密单点定位技术。本发明的有益效果是利于单台套北斗短报文设备进行基站数据传输，实现了远海的实时精密动态定位，得到了与利用多台套进行数据传输类似的定位性能，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于远海的卫星导航与定位技术领域，涉及一种利用北斗短报文传输多频GNSS数据和RTS数据，从而实现实时精密动态定位(RTK)和实时精密单点定位(PPP)的方法。
背景技术
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)，RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，PPP(Precise Point Positioning)精密单点定位，RTS(Real-Time Service)产品数据。要实现RTK或实时PPP需要进行数据的传输，RTK需要传输陆地基站的观测数据，而实时PPP需要传输精密星历的误差数据，即RTS(Real-Time Service)产品数据。但由于远海无法使用我们常用的手机通讯手段，即GPRS，也无INTERNET服务，目前只有海事卫星电话通讯。但海事卫星电话通讯的费用异常昂贵，普通用户负担不起。
短报文是远海通讯的比较好的手段，但利用北斗短报文进行数据的传输，存在问题，即北斗短报文的发送量十分有限，普通用户每次只能发送78个字节。要实现RTK或实时PPP，需要克服这个问题，否则无法满足实际应用。
发明内容
本发明的目的在于简化基站的GNSS数据和RTS产品数据，并利用北斗短报文进行数据传输，以实现远海的RTK和实时PPP，本发明的有益效果是利于单台套北斗短报文设备最终实现厘米级精度的导航与定位，得到了与利用多台套进行数据传输类似的定位性能，降低了成本。
本发明所采用的技术方案包括两个方面，第一是简化基站GNSS观测数据，并通过北斗短报文进行传输的方法，第二是简化RTS产品数据，并通过北斗短报文进行传输的方法。
1、简化基站GNSS观测数据，并通过北斗短报文进行传输的方法
利用北斗短报文设备进行传输的陆地基站观测数据，主要包括两个频率的伪距数据和三个频率的载波相位数据，简化和传输过程包括以下步骤：
第一步，基站数据预处理，主要是根据每一历元的原始观测数据，计算改正数据。
载波和伪距的改正数据计算方法如下：
上式中，
是计算得到的从接收机到卫星的几何距离；
和
是卫星轨道和卫星钟误差；τr是接收机钟差；
是模糊度参数；λIF是对应波长；
是对流层天顶延迟；
是投影函数；
和
是观测噪声。其中：
第二步，选择某一个卫星作为参考卫星，其它卫星的改正数据与参考卫星做差，得到卫星间单差的改正数据。或采用相邻卫星间做差。
第三步，第一历元的载波数据舍弃整周部分，其它历元都减去第一历元的舍弃的整周部分。伪距改正数只保留到厘米级别。
第四步，发送第一和第二历元的单差改正数据。每个历元的改正数据用两条短报文发送。
第五步，其它历元的单差改正数据做进一步处理。处理方法如下：
1)把该历元单差改正数据和上一历元求差，包括伪距和载波。
2)对上一个步骤得到每个频段的载波数据，选择一个波长(所有卫星三个频率使用同一个波长或三个频率使用不同波长)。把上一步求差后的载波数据除以这个波长，舍弃其整数部分(人为跳变)，只发送小数点后两位数字，并发送该波长。
波长的选择方法：
利用与流动站端约定好的载波人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止。
3)对1)中得到的伪距数据，选择一个波长，并除以该波长，舍弃其整数部分，只发送小数点后两位数字。
波长的选择方法：
利用与流动站端约定好的伪距人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到伪距的人为跳变修复成功为止。
注：当流动站收到带有人为跳变的伪距和载波相位数据后，利用约定好的方法，进行人为跳变修复。
2、简化RTS产品数据，并通过北斗短报文进行数据传输的方法
RTS产品数据的简化和传输过程包括两步：
第一步，第一和第二历元的RTS数据各用两条短报文发送，发送原数据，不做任何简化；
第二步，选择一个波长，然后把其它历元的RTS数据与前一个历元的数据做差，并除以这个波长，舍弃整数部分(人为跳变)，只发送小数点后两位数字。
波长的选择方法：利用与流动站端约定好的跳变修复方法，在发送端，模拟流动站端收到发送的数据后的跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止。
附图说明
图1是本发明方法实现远海RTK的流程图。
图2是本发明方法实现远海实时PPP的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明简化基站GNSS数据和RTS产品数据，并利用单台套北斗短报文设备进行传输的方法，从而实施实时精密动态定位(RTK)和实时精密单点定位(PPP)，其中实时PPP为实时精密单点定位技术，RTK为实时动态载波相位差分技术。
1、简化基站GNSS数据，并利用单台套北斗短报文设备进行传输，实施远海RTK的方法包括以下步骤：
第一步，基站数据预处理，包括载波和相位改正数据计算、周跳探测和粗差剔除。
第二步，选择高度角最高的卫星作为参考卫星，其它卫星的改正数据与参考卫星做差，得到卫星间单差的改正数据。或采用相邻卫星间做差。
第三步，第一历元的载波数据舍弃整周部分，其它历元都减去第一历元的舍弃的整周部分。伪距改正数只保留到厘米级别。
第四步，发送第一和第二历元的单差改正数据。每个历元的改正数据用两条短报文发送。
第五步，其它历元的单差改正数据做进一步处理。处理方法如下：
1)把该历元单差改正数据和上一历元求差，包括伪距和载波。
2)对上一个步骤得到每个频段的载波数据，选择一个波长(所有卫星三个频率使用同一个波长或三个频率使用不同波长)。把上一步求差后的载波数据除以这个波长，舍弃其整数部分(人为跳变)，只发送小数点后两位数字，并发送该波长。
波长的选择方法：
利用与流动站端约定好的载波人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止。
3)对1)中得到的伪距数据，选择一个波长，并除以该波长，舍弃其整数部分，只发送小数点后两位数字。
波长的选择方法：
利用与流动站端约定好的伪距人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到伪距的人为跳变修复成功为止。
第六步，流动站接收短报文设备发送来的基站数据，采用约定好的修复方法，修复接收到的载波相位和伪距数据的人为跳变。
第七步，流动站利用接收到的基站的单差伪距和载波相位改正数据，对对应历元的数据进行改正，进行RTK数据处理，可得到整分钟历元的精确位置坐标。
第八步，流动站利用时间基线法，得到相邻历元的相对位移，并累加，可得到最近的整分钟历元到当前历元的带有误差的位移。
第九步，利用时间基线法得到的相邻历元的位移，并累加可得到最近的整分钟历元和上一个整分钟历元之间的带有误差的流动站的位移；而根据这两个历元RTK处理得到的坐标，可以得到相应的精确位移。其差值，记为位移闭合差。
第十步，利用上述位移闭合差，对第七步得到的最近的整分钟历元到当前历元的流动站的带有误差的位移进行改正，即可得到当前历元的流动站的精确位置坐标。
2、简化RTS产品数据，并利用单台套北斗短报文设备进行传输，实施远海PPP的方法包括以下步骤：
第一步，利用低成本常规网络，连续接收RTS产品数据。
第二步，第一和第二历元的RTS数据各用两条短报文发送，发送原数据，不做任何简化；
第三步，选择一个波长，然后把其它历元的RTS数据与前一个历元的数据做差，并除以这个波长，舍弃整数部分(人为跳变)，只发送小数点后两位数字。
波长的选择方法：利用与流动站端约定好的跳变修复方法，在发送端，模拟流动站端收到发送的数据后的跳变修复。如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止。
第四步，流动站接收短报文设备发送来的RTS数据，采用约定好的修复方法，修复RTS数据中的人为跳变。
第五步，流动站利用接收到的RTS数据，进行PPP(或PPP-RTK)数据处理，可得到整分钟历元的精确位置坐标。
第六步，流动站利用时间基线法，得到相邻历元的相对位移，并累加，可得到最近的整分钟历元到当前历元的带有误差的位移。
第七步，利用时间基线法得到的相邻历元的位移，并累加可得到最近的整分钟历元和上一个整分钟历元之间的带有误差的流动站的位移；而根据这两个历元RTK处理得到的坐标，可以得到相应的精确位移。其差值，记为位移闭合差。
第八步，利用上述位移闭合差，对第五步得到的最近的整分钟历元到当前历元的流动站的带有误差的位移进行改正，即可得到当前历元的流动站的精确位置坐标。
本发明的应用不限于海洋，也可应用于陆上无其它网络通讯手段的情况。应用设备不限于测地型GNSS接收机，也可应用于手机、平板、U-Blox等可输出原始GNSS观测的设备。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种利用北斗短报文传输多频GNSS数据和RTS数据的方法,其特征在于：通过传输简化后的GNSS数据和RTS产品数据，以实现基于北斗短报文的远海RTK和实时PPP；其中GNSS为全球导航卫星系统，RTS为Real-Time Service产品数据，RTK为实时动态载波相位差分技术，PPP为精密单点定位技术；通过传输简化后的GNSS数据，以实现基于北斗短报文的远海RTK，包括以下步骤：
第一步，基站数据预处理，包括载波和相位改正数据计算、周跳探测和粗差剔除；
第二步，选择高度角最高的卫星作为参考卫星，其它卫星的改正数据与参考卫星做差，得到卫星间单差的改正数据；或采用相邻卫星间做差；
第三步，第一历元的载波数据舍弃整周部分，其它历元都减去第一历元的舍弃的整周部分，伪距改正数只保留到厘米级别；
第四步，发送第一和第二历元的单差改正数据，每个历元的改正数据用两条短报文发送；
第五步，其它历元的单差改正数据做进一步处理，处理方法如下：
1)把该历元单差改正数据和上一历元求差，包括伪距和载波；
2)对上一个步骤得到每个频段的载波数据，选择一个波长；把上一步求差后的载波数据除以这个波长，舍弃其整数部分，只发送小数点后两位数字，并发送该波长； 波长的选择方法： 利用与流动站端约定好的载波人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复；如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止；
3)对1)中得到的伪距数据，选择一个波长，并除以该波长，舍弃其整数部分，只发送小数点后两位数字； 波长的选择方法： 利用与流动站端约定好的伪距人为跳变修复方法，在基站端，模拟流动站端收到基站发送的数据后的人为跳变修复；如不能成功，则增大波长，直到伪距的人为跳变修复成功为止；
第六步，流动站接收短报文设备发送来的基站数据，采用约定好的修复方法，修复接收到的载波相位和伪距数据的人为跳变；
第七步，流动站利用接收到的基站的单差伪距和载波相位改正数据，对对应历元的数据进行改正，进行RTK数据处理，可得到整分钟历元的精确位置坐标；
第八步，流动站利用时间基线法，得到相邻历元的相对位移，并累加，可得到最近的整分钟历元到当前历元的带有误差的位移；
第九步，利用时间基线法得到的相邻历元的位移，并累加可得到最近的整分钟历元和上一个整分钟历元之间的带有误差的流动站的位移；而根据这两个历元RTK处理得到的坐标，可以得到相应的精确位移，其差值，记为位移闭合差；
第十步，利用上述位移闭合差，对第八步得到的最近的整分钟历元到当前历元的流动站的带有误差的位移进行改正，即可得到当前历元的流动站的精确位置坐标。
2.按照权利要求1所述一种利用北斗短报文传输多频GNSS数据和RTS数据的方法，其特征在于：通过传输简化后的RTS产品数据，以实现基于北斗短报文的远海实时PPP，步骤如下：
第一步，利用常规网络，连续接收RTS产品数据；
第二步，第一和第二历元的RTS数据各用两条短报文发送，发送原数据，不做任何简化；
第三步，选择一个波长，然后把其它历元的RTS数据与前一个历元的数据做差，并除以这个波长，舍弃整数部分，只发送小数点后两位数字； 波长的选择方法：利用与流动站端约定好的跳变修复方法，在发送端，模拟流动站端收到发送的数据后的跳变修复；如不能成功，则增大波长，直到人为跳变成功修复为止；
第四步，流动站接收短报文设备发送来的RTS数据，采用约定好的修复方法，修复RTS数据中的人为跳变；
第五步，流动站利用接收到的RTS数据，进行PPP数据处理，可得到整分钟历元的精确位置坐标；
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