CN110095797B - 一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统，解决现有精准定位服务受硬件资源局限用户承载能力受限的技术问题。包括：在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存所述虚拟观测数据；响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据。在精准定位区域内通过动态格网化主动形成各虚拟参考站的持续虚拟观测数据构成了服务区域内统一的差分信息资源，改进现有技术的用户响应过程，并形成VRS网络格网化动态更新解算，对平台计算能力进行最大程度的优化。

Description

一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，具体涉及一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统。

背景技术

现有技术中，为了提供实时可靠的精准位置服务通常会采用网络RTK(Real-timekinematic，实时动态载波相位差分)技术。网络RTK技术中包括基准站、数据服务平台和用户RTK终端，各基准站通过通信链路向数据服务平台传送站点对导航卫星的观测数据，数据服务平台集中处理各个基准站点的实时观测数据，实时估计基准站分布范围内的各种误差项，进行统一误差建模，生成网络RTK服务数据，并根据用户定位请求位置将对应的网络RTK服务数据分发给用户RTK终端，以供用户RTK终端结合自身观测数据进行高精度定位。

在网络RTK技术基础上形成的VRS(Virtual Reference Station，虚拟参考站)网络RTK技术方案，根据用户RTK终端请求在临近用户位置设置虚拟参考站，由数据服务平台根据基准站点的实时观测数据进行VRS网络RTK运算生成虚拟参考站的实时虚拟观测值，即形成网络RTK服务中的OSR(Observation Space Representation观测空间表达)服务数据。OSR服务数据兼容用户RTK终端的常规单基准站RTK服务模式，可以为用户提供精准的差分信号。OSR服务数据涉及双向服务模式，该服务模式的作业流程为：

1.用户向数据服务平台发送定位请求信息；

2.数据服务平台以用户坐标作为理想虚拟参考站的坐标，运用网络RTK算法生成该坐标虚拟参考站的一组虚拟观测值反馈给用户；

3.用户利用虚拟观测值结合自身定位测量数据按照常规单基准站RTK技术的解算方法对自身位置进行高精度定位。

网络RTK运算过程包括基线解算和VRS生成两部分。基线解算部分实时处理各基准站的观测数据，根据误差模型实时估算各种误差项；VRS生成部分，响应用户定位请求，基于基线解算部分估算的各种误差项进行内插计算，并为用户生成确定位置(即虚拟参考站)的虚拟观测数据，以供用户进行常规单站RTK定位解算。鉴于常规单站RTK的定位特性，通常认为在15km半径的服务范围内虚拟参考站可以确保用户定位精度在厘米级。

基线解算是一个实时解算过程，需要维持大量的计算资源配置。在行政区划的广域范围内，当有众多用户定位请求并发时或存在连续精准定位需求时，VRS生成过程也会消耗数据服务平台大量的计算资源。而众多用户定位请求出现在热点地区时VRS生成过程会包括大量的重复计算工作量，对计算资源会造成大量浪费，会使得精准定位服务的用户承载能力快速饱和。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统，解决现有精准定位服务受硬件资源局限用户承载能力受限的技术问题。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，包括：

在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存所述虚拟观测数据；

响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据。

本发明一实施例中，所述缓存所述虚拟观测数据包括：

设定所述虚拟观测数据的更新周期；

形成数据更新单元记录所述虚拟观测数据；

将所述虚拟参考站位置参数与所述数据更新单元绑定；

所述数据更新单元周期性缓存所述虚拟观测数据，形成所述虚拟观测数据的更新。

本发明一实施例中，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

并行接收所述用户定位请求信息；

根据所述用户定位请求信息确定用户粗略位置参数；

根据所述用户粗略位置参数确定与用户所在位置相关度最高的确定虚拟参考站；

将所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据反馈至对应的用户。

本发明一实施例中，所述缓存所述虚拟观测数据包括：

设定所述虚拟观测数据的更新周期；

形成数据更新队列缓存所述虚拟观测数据和所述虚拟观测数据的用户消费状态；

将所述虚拟参考站位置参数与所述数据更新队列绑定；

所述数据更新队列缓存所述虚拟观测数据和并标识当前更新周期内所述虚拟观测数据的所述消费状态，形成对应虚拟参考站的数据更新。

本发明一实施例中，所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求进行所述虚拟参考站的相关度匹配，获取所述确定虚拟参考站；

形成当前更新周期内所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据并缓存；

根据所述当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识所述当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期性形成所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据和所述消费状态并缓存；

当所述虚拟观测数据在确定时长内所述消费状态为“未消费”时，停止所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据的形成。

本发明一实施例中，所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述格网顶点位置将所有所述虚拟参考站均匀划分为若干个虚拟参考站分布矩阵；

在连续的更新周期内，每个更新周期内逐次更新一个所述虚拟参考站分布矩阵内的虚拟观测数据并缓存。

本发明一实施例中，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求在当前更新周期内进行对应虚拟参考站分布矩阵内所述虚拟参考站的地理位置相关度匹配，获取所述确定虚拟参考站；

向所述用户定位请求反馈所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

本发明一实施例中，所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述格网顶点密度将所有所述虚拟参考站进行分组形成若干密度虚拟参考站组；

根据所述格网顶点密度的比值，确定每个所述密度虚拟参考站组的更新间隔周期数，比值高的密度虚拟参考站组的所述更新间隔周期数小。

本发明一实施例中，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求在当前更新周期内进行对应密度虚拟参考站组内所述虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站；

向所述用户定位请求反馈所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

本发明一实施例中，还包括：

根据所述当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识所述当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期性形成所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据和所述消费状态并缓存；

当所述虚拟观测数据在确定时长内所述消费状态为“未消费”时，停止所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据的形成。

本发明一实施例中，还包括：

根据所述基准站建立布设基准，根据所述布设基准形成精准定位服务区域内的空间格网。

本发明一实施例中，所述空间格网的形成过程采用以下一种：

在精准定位服务区域的水平投影平面内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的高度一致；

在精准定位服务区域的水平投影平面内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的高程一致；

在精准定位服务区域内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的基点为对应位置的海拔高度；

在精准定位服务区域内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的基点为对应位置的海拔高度，所述空间格网的顶点高度为对应位置的真实建筑物高度。

本发明一实施例中，所述空间格网密度在所述精准定位服务区域内一致。

本发明一实施例中，所述空间格网密度在所述精准定位服务区域内根据社会属性进行局部调整。社会属性至少包括以下一种：

人口分布密度、住宅分布密度、地下专网管线分布密度、公路交通分布密度或轨道交通分布密度。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统，包括数据服务平台，所述数据服务平台包括：

存储器，用于存储上述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中数据处理过程对应的程序代码；

处理器，用于执行所述程序代码。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统，包括：

格网化数据更新装置，用于在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存所述虚拟观测数据；

用户请求响应装置，用于响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法和系统在精准定位区域内通过格网化主动形成各虚拟参考站的持续虚拟观测数据构成了服务区域内统一的差分信息资源，利用统一的差分信息资源改进现有技术形成了“用户定位请求-数据服务平台匹配虚拟参考站-数据服务平台反馈确定虚拟参考站的虚拟观测数据”的用户响应过程，克服了同一地理位置附近大量并发的用户定位请求造成重复解算虚拟观测数据造成的计算资源消耗。使得精准定位服务区域内的用户承载量与数据服务平台的虚拟观测数据计算资源弱相关，形成数据服务平台的计算资源与精准定位服务区域覆盖范围的正相关，较好地解决了现有技术面对服务范围扩张、用户增长率快速提升和用户并发业务请求爆发式增长的技术缺陷。

进一步，形成VRS网络动态格网化更新解算。利用用户请求状态启动和控制虚拟参考站的网络RTK运算，形成用户在线状态缓存机制，使得数据服务平台的计算资源可以最优化配置和优化，避免了无用户定位需求的虚拟参考站对计算资源的消耗，克服了24小时不间断地计算网内所有格网点的VRS服务数据的投资成本缺陷，实现在精准定位服务范围内为所有在线用户提供实时稳定VRS服务，同时对平台计算能力进行最大程度的优化。

附图说明

图1所示为本发明实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法的流程示意图。

图2所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中缓存虚拟观测数据的流程图。

图3所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中用户定位请求响应的流程图。

图4所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中确定空间格网的流程图。

图5所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中形成动态格网化进行虚拟观测数据缓存的流程图。

图6所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中根据用户定位请求形成动态格网化数据更新的流程图。

图7所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中一种形成动态格网化数据更新的流程图。

图8所示为本发明一实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中另一种形成动态格网化数据更新的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法如图1所示，在图1中，本实施例包括：

步骤100：在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据基准站的实时观测数据形成虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存虚拟观测数据。

本领域技术人员可以理解，利用VRS网络RTK技术可以将基准站形成的卫星观测数据解算为围绕基准站的虚拟参考站所在位置的卫星虚拟观测数据，卫星虚拟观测数据的精度正相关于虚拟参考站和基准站的间距。单一基准站的实时观测数据可以形成围绕基准站的若干个虚拟参考站在所在位置的卫星虚拟观测数据。VRS网络利用分布设置的基准站可以在更大范围内形成符合用户定位精度的虚拟参考站。同时，结合各基准站的实时观测数据VRS网络技术可以更准确地量化误差因素，形成更精确的卫星虚拟观测数据。为适应卫星导航系统中卫星的持续轨迹变化，虚拟参考站的卫星虚拟观测数据需要实时解算获得。

格网顶点作为VRS网络中规划形成的虚拟参考站位置，大地经度、大地纬度坐标可以直接推算得到，网格点的大地高程可以通过采用正常高系统的数字高程模型和高程异常计算得到。

虚拟观测数据的周期性与对应虚拟参考站的数据更新周期相关。可以是所有虚拟参考站在同一周期进行数据更新，也可以是所有虚拟参考站分批次在连续周期或间隔周期进行数据更新，也可以是部分虚拟参考站根据触发条件在一个或若干周期进行数据更新。

步骤200：响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈确定虚拟参考站的虚拟观测数据。

本领域技术人员可以理解，虚拟参考站具有确定的位置参数，包括经度、纬度和高度，与用户位置接近并可以提供必要实时差分信息的虚拟参考站包括若干个，与用户位置的相关度包括距离相关性、观测数据相关性(例如方向、角度、轨迹趋势、高度、解算信号强度等)和虚拟观测数据精度和时效性等相关要素。通过相关度匹配获得的确定虚拟参考站的实时虚拟观测数据与用户所在位置的观测数据结合通过RTK技术解算获得的定位数据越准确。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法利用规划形成的格网顶点确定精准定位服务区域内的虚拟参考站，使得虚拟参考站的分布符合精准定位区域内差分信号服务的各种期望精度。在精准定位区域内主动形成虚拟参考站的持续虚拟观测数据构成了服务区域内精度多样化的、统一的差分信息资源，利用统一的差分信息资源改进现有技术形成了“用户定位请求-数据服务平台匹配虚拟参考站-数据服务平台反馈确定虚拟参考站的虚拟观测数据”的用户响应过程，克服了相近地理位置高并发的用户定位请求形成重复解算虚拟观测数据造成的计算资源消耗。使得精准定位服务区域内的用户承载量与VRS网络中用户集中度负相关，形成数据服务平台的计算资源与精准定位服务区域覆盖范围的正相关，较好地解决了现有技术面对服务范围扩张、用户增长率快速提升和用户并发业务请求爆发式增长的技术缺陷。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法可以形成覆盖广大地理范围的广域差分精准定位服务，可以适应服务区域内高速和高并发使用场景的定位需求。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中缓存虚拟观测数据的过程如图2所示。在图2中，本实施例包括：

步骤110：设定虚拟观测数据的更新周期。

更新周期根据数据服务平台解算所有虚拟参考站的虚拟观测数据的计算资源效率决定，例如以数据服务平台完成全部虚拟参考站虚拟观测数据一次虚拟观测的时长为一个更新周期。

步骤120：形成数据更新单元记录虚拟观测数据。

数据更新单元存储一组虚拟观测数据，数据更新单元仅缓存最近一次VRS网络RTK运算解算的虚拟观测数据。随更新周期缓存实时虚拟观测数据。

步骤130：将虚拟参考站位置参数与数据更新单元绑定。

每个虚拟参考站的位置参数(例如精度、维度和高度)作为地理位置索引项结合对应的数据更新单元，可以使得全部虚拟参考站的虚拟观测数据可以根据位置参数据有序检索。

步骤140：数据更新单元周期性缓存虚拟观测数据，形成虚拟观测数据的更新。

利用数据更新单元形成实时虚拟观测数据的缓存可以形成统一的差分信息资源，进而利于数据库集中管理。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法将通过VRS技术确定的虚拟参考站进行统一管理和统一数据更新，使得全部虚拟参考站经VRS网络RTK运算解算的虚拟观测数据有序更新和存储，实现了数据服务平台计算资源的效率提升。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中用户定位请求响应的过程如图3所示。在图3中，本实施例包括：

步骤210：并行接收用户定位请求信息。

利用各用户与数据服务平台形成的并行通信链路形成对精准定位服务区域内众多用户的实时响应，可以适应快速变化的大量用户高频次并发请求。

步骤220：根据用户定位请求信息确定用户粗略位置参数。

用户定位请求信息包括用户所在位置RTK终端形成的粗略观测数据，粗略观测数据包括用户所在位置的大致经度、纬度和高度，用户定位请求信息同时也包括来自RTK终端的用户标识信息。

步骤230：根据用户粗略位置参数确定与用户所在位置相关度最高的确定虚拟参考站。

数据服务平台针对每一个请求的用户粗略位置参数匹配位置相关度最高的虚拟参考站，并利用虚拟参考站与缓存数据的映射关系获得缓存数据中对应的虚拟观测数据。

步骤240：将确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据反馈至对应的用户。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法利用缓存形成的虚拟观测数据数据源，形成对用户定位请求数据的并行检索处理，基于现有数据库技术对静态数据的检索能力(10^8-10次每秒)，极大提高了数据服务平台计算资源的运算效率，使得海量用户的高频并发定位请求对数据服务平台不构成峰值运行压力。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中确定空间格网过程如图4所示。在图4中，本实施例包括：

步骤300：根据基准站建立布设基准，根据布设基准形成精准定位服务区域内的空间格网。

本领域技术人员可以理解，利用基准站间的位置关系可以根据基准站位置参数形成基准站位置的矢量量化表征。以基准站位置参数建立布设基准，利用矢量表征，可以在精准定位服务区域所在空间内规划空间网格，利用空间网格确定格网顶点，利用空间网格的格网顶点设置虚拟参考站。

通过基准站数量和位置的变化可以形成布设基准的更新，进而可以形成空间网格的优化。空间网格的优化包括单元网格尺度和轮廓的改变。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法利用基准站和连续格网的优化设置实现精准定位服务区域内虚拟参考站的优化布局，使得虚拟参考站的统一布设可以针对用户类型、社会发展指标和地理特征等行政区划特征变化进行快速设置和快速优化，为VRS网络建设和充分利用计算资源提供了持续便捷的优化手段。

如图4所示，在本发明一实施例中，空间格网的形成过程包括：

步骤310：在精准定位服务区域的水平投影平面内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的高度一致。尤其适用于平原地区的行政区划范围。

如图4所示，在本发明一实施例中，空间格网的形成过程包括：

步骤320：在精准定位服务区域的水平投影平面内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的高程一致。尤其适用于平缓起伏地区的行政区划范围。

如图4所示，在本发明一实施例中，空间格网的形成过程包括：

步骤330：在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的基点为对应位置的海拔高度。尤其适用于剧烈地势变化的行政区划范围。

如图4所示，在本发明一实施例中，空间格网的形成过程包括：

步骤340：在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的基点为对应位置的海拔高度，空间格网的顶点高度为对应位置的真实建筑物高度。尤其适用于建筑物密集的行政区划范围。

如图4所示，在本发明一实施例中，空间格网的形成过程包括：

步骤350：在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网密度在精准定位服务区域内一致。尤其适用于地质特征和社会属性均衡的行政区划范围。

如图4所示，在本发明一实施例中，在上述实施例基础上，空间格网的形成过程进一步包括：

步骤360：空间格网密度在精准定位服务区域内根据社会属性进行局部调整。社会属性至少包括但不限于以下一种：

人口分布密度、住宅分布密度、地下专网管线分布密度、公路交通分布密度或轨道交通分布密度等。同一局部区域内的社会属性可以形成加权复合。尤其适用于行政区划范围社会属性复杂的热点地区。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法将空间格网与精准定位服务区域内的地理特征相结合进行优化的同时结合行政区划内各地域的社会属性进行优化，使得格网顶点的确定有利于精准定位服务覆盖范围内的高精度差分信息资源的有效分布，降低全部虚拟参考站虚拟观测数据的更新周期时长，提高数据服务平台计算资源的利用效率。

利用VRS网络技术形成格网化VRS网络提供精确RTK服务，解决了VRS重复计算和用户承载量的问题，但是依旧存在计算资源浪费。假设有一个覆盖范围为64万平方千米的基准站网，网络RTK算法为用户提供8千米间隔的VRS服务数据(即虚拟观测数据)，虚拟参考站的数量将超过1万。为了满足用户的实时定位需求，网络RTK算法需要24小时不间断地、实时地计算格网化VRS网络内1万虚拟参考站的VRS服务数据。由于覆盖范围内用户请求不是均匀分布，通常会存在用户请求非常集中的热点区域，也会出现大量虚拟参考站的VRS服务数据从未被使用的情况。在可以理解的应用场景中，大部分用户通常不会24小时不间断在线发送请求、覆盖范围内并发用户请求数量不会24小时一直处于峰值。因此上述实施例的基于卫星系统的格网化精准定位服务方法具有进一步优化的可能。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中形成动态格网化时进行虚拟观测数据缓存的过程如图5所示。在图5中，本实施例包括：

步骤110：设定虚拟观测数据的更新周期。

更新周期根据数据服务平台解算所有虚拟参考站的虚拟观测数据的计算资源效率决定，例如以数据服务平台完成全部虚拟参考站虚拟观测数据一次虚拟观测的时长为一个更新周期。

步骤150：形成数据更新队列缓存虚拟观测数据和虚拟观测数据的用户消费状态。

为了将观测数据用于高级定位应用或定位误差项解算，需要保证观测数据的连续性，形成必要的观测趋势数据。采用队列数据结构形成先入数据先出、后入数据后出的数据更新结构，可以保证每个虚拟参考站的虚拟观测的连续性和精准定位服务区域内整体虚拟观测的完整性。

数据更新队列中的基本单位为数据更新单元，数据更新单元用于存储一组虚拟观测数据和一个对应的用户消费状态，当虚拟观测数据向用户反馈后用户消费状态标记为“已销费”，当虚拟观测数据缓存入数据更新单元时用户消费状态标记为“未销费”。

当数据更新队列设定的数据更新单元长度为1时，数据更新队列仅缓存当前更新周期的虚拟观测数据和当前更新周期内的用户消费状态。

步骤160：将虚拟参考站位置参数与数据更新队列绑定。

每个虚拟参考站的位置参数(例如精度、维度和高度)作为地理位置索引项结合对应的数据更新队列，可以使得全部虚拟参考站的虚拟观测数据可以根据位置参数据有序检索。

步骤170：数据更新队列缓存虚拟观测数据并标识当前更新周期内虚拟观测数据的消费状态形成对应虚拟参考站的数据更新。

利用数据更新队列形成对应虚拟参考站的实时虚拟观测数据消费状态的缓存，可以有效体现每个虚拟参考站在不同更新周期内的更新状态和消费状态。进而形成批量相应虚拟参考站在同一更新周期内的差分信息资源。数据更新单元的长度保证了差分信息资源和资源使用状态的统计分析基础。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法通过数据更新队列对VRS网络中的虚拟参考站的更新周期的差异化进行统一管理，利于形成虚拟观测数据的差异化更新优化策略。使得全部虚拟参考站的虚拟观测数据可以利用用户消费状态差异化更新、存储和识别，利用用户在线状态形成VRS网络的动态格网化缓存机制有利于数据服务平台计算资源效率的进一步提升。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中根据用户定位请求形成动态格网化的数据更新过程如图6所示。在图6中，本实施例包括：

步骤410：根据用户定位请求进行虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站。

利用各用户与数据服务平台形成的并行通信链路形成对精准定位服务区域内众多用户的实时响应，可以适应用户快速变化的高频次并发请求。用户定位请求信息包括用户所在位置利用RTK终端形成的粗略观测数据，粗略观测数据包括用户所在位置的大致经度、纬度和高度，用户定位请求信息同时也包括来自RTK终端的用户信息。

步骤420：形成当前更新周期内确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据并缓存。

数据服务平台针对每一个请求的粗略用户位置参数匹配位置相关度最高的虚拟参考站，利用虚拟参考站与缓存数据的映射关系可以获得缓存数据中对应的虚拟观测数据。

步骤430：根据当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识当前虚拟观测数据的消费状态并缓存。

在当前更新周期内的当前虚拟观测数据，有可能反馈给若干并发的用户定位请求，只要存在一次反馈当前虚拟观测数据的反馈状态，消费状态就标记为“已消费”。

步骤440：形成确定虚拟参考站的周期性虚拟观测数据和消费状态并缓存。

对于在一次更新周期内虚拟观测数据的消费状态被标记为“已消费”的确定虚拟参考站持续进行网络RTK运算形成后续更新周期的虚拟观测数据并缓存，并根据后续更新周期的虚拟观测数据是否反馈用户标记虚拟观测数据的消费状态，形成每一个被消费过的虚拟参考站的连续消费状态。

步骤450：当虚拟观测数据在确定时长内消费状态为“未消费”时，停止确定虚拟参考站的虚拟观测数据的形成。

确定时长可以是若干个更新周期的累计时长，也可以是跨度在若干个更新周期内的可调节时长。一旦虚拟观测数据的消费状态处于“未消费”达到时长阈值，则停止对应虚拟参考站的网络RTK运算。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法将用户请求状态与虚拟观测数据更新周期内的虚拟参考站相结合，形成VRS网络格网化动态更新解算。利用用户请求状态启动和控制虚拟参考站的网络RTK运算，形成用户在线状态缓存机制，使得数据服务平台的计算资源可以最优化配置和优化，避免了无用户定位需求的虚拟参考站对计算资源的消耗，克服了24小时不间断地计算网内所有格网点的VRS服务数据的投资成本缺陷，实现在精准定位服务范围内为所有在线用户提供实时稳定VRS服务，同时对平台计算能力进行最大程度的优化。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中形成动态格网化的数据更新过程如图7所示。在图7中，本实施例包括：

步骤510：根据格网顶点位置将所有虚拟参考站均匀划分为若干个虚拟参考站分布矩阵。

例如将精准定位服务覆盖范围划分为若干单位面积，每个单位面积内的100个虚拟参考站根据位置均匀划分20个分布矩阵，根据相同均匀划分规则在精准定位服务覆盖范围内形成20个虚拟参考站分布矩阵。

步骤520：在连续的更新周期内，每个更新周期内逐次更新一个虚拟参考站分布矩阵内的虚拟观测数据并缓存。

例如在20个连续的更新周期内，将上述20个虚拟参考站分布矩阵逐个更新虚拟观测数据，即每个更新周期内具有当前虚拟观测数据的虚拟参考站为所有虚拟参考站的1/20。

如图7所示，在本发明一实施例中，在上述实施例基础上，响应用户定位请求的过程包括：

步骤530：根据用户定位请求在当前更新周期内进行对应虚拟参考站分布矩阵内虚拟参考站的地理位置相关度匹配，获取确定虚拟参考站。

步骤540：向用户定位请求反馈确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法在不同的更新周期内更新一个虚拟参考站分布矩阵，形成全体虚拟参考站的虚拟观测数据的分时连续更新，每个更新周期内具有一个虚拟参考站分布矩阵内的所有均匀分布的虚拟参考站完成实时虚拟观测数据的更新。使得每个更新周期内针对用户定位请求都可以提供保证地理位置相关度要求的虚拟参考站的当前虚拟观测数据，使得差分信息可以满足RTK终端的定位精度，例如满足分米或米级定位精度。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中在缓存虚拟观测数据过程中形成动态格网化的数据更新过程如图8所示。在图8中，本实施例包括：

步骤610：根据格网顶点密度将所有虚拟参考站进行分组形成若干密度虚拟参考站组。

根据格网顶点密度包括上述实施例中根据社会属性调整后形成的格网顶点密度。例如行政区划内不同区域中相同覆盖面积内格网顶点密度包括10个、20个、30个、40个、50个。

步骤620：根据格网顶点密度的比值，确定每个密度虚拟参考站组的更新间隔周期数，比值高的密度虚拟参考站组的更新间隔周期数小。

例如各密度虚拟参考站组的格网顶点密度的比值1：2：3：4：5，则对应的密度虚拟参考站组的更新间隔周期数为4、3、2、1、0，0为连续更新。

如图8所示，在本发明一实施例中，在上述实施例基础上，响应用户定位请求的过程包括：

步骤630：根据用户定位请求在当前更新周期内进行对应密度虚拟参考站组内虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站。

在当前更新周期内可以只存在一个密度虚拟参考站组的虚拟参考站形成实时虚拟观测数据。也可以存在一个以上密度虚拟参考站组的虚拟参考站形成实时虚拟观测数据，此时参与相关度匹配的虚拟参考站对应形成实时虚拟观测数据的不同密度虚拟参考站组的虚拟参考站。

步骤640：向用户定位请求反馈确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

本发明实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法在不同的更新周期数内更新一个密度虚拟参考站组，形成全体虚拟参考站的虚拟观测数据的分时连续更新，使得每个更新周期内针对用户定位请求都可以提供保证地理位置相关度要求的虚拟参考站的当前虚拟观测数据，使得差分信息可以满足不同业务类型区域内RTK终端的定位精度，例如满足高精度请求区域内的厘米定位精度或中低精度请求区域内的分米级定位精度。

本发明一实施例中，上述实施例的在缓存虚拟观测数据过程中形成动态格网化的数据更新过程进行分别组合，形成更具有计算资源分配效率的数据更新过程。具体的，在向所述用户定位请求反馈所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据后，还包括：

步骤430：根据当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识当前虚拟观测数据的消费状态并缓存。

步骤440：形成确定虚拟参考站的周期性虚拟观测数据和消费状态并缓存。

步骤450：当虚拟观测数据在确定时长内消费状态为“未消费”时，停止确定虚拟参考站的虚拟观测数据的形成。

本实施例以期形成更高效的计算资源分配效率。

本发明各实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法与现有技术的技术特点比较如下表所示：

网络RTK技术	计算实时性	计算连续性	用户承载量	计算量
					传统	实时	用户在线	受限	与用户数量正相关
VRS站格网化	实时	不间断	固定	与基准站网覆盖范围正相关
					动态格网化更新	实时	用户在线	动态扩容	与用户的网内集中程度负相关

上述表格简要体现了本技术方案各实施例的实质性技术特征和显著的技术进步。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统包括数据服务平台，数据服务平台包括：

存储器，用于存储上述实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中数据处理过程对应的程序代码；

处理器，用于执行上述实施例基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中数据处理过程对应的程序代码。

处理器可以采用DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC(system on a chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小系统，也可以采用集约式服务器处理器、分布式服务器处理器或可进行计算资源动态配置的虚拟机处理器。

本发明一实施例的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统包括：

格网化数据更新装置，用于在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据基准站的实时观测数据形成虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存虚拟观测数据；

用户请求响应装置，用于响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈确定虚拟参考站的虚拟观测数据。

本发明一实施例，在上述实施例基础上，还包括：

格网形成装置，用于根据基准站建立布设基准，根据布设基准形成精准定位服务区域内的空间格网。

在本发明一实施例中，格网化数据更新装置包括：

更新周期生成模块，用于设定虚拟观测数据的更新周期；

缓存单元生成模块，用于形成数据更新单元记录虚拟观测数据；

单元绑定模块，用于将虚拟参考站位置参数与数据更新单元绑定；

第一数据更新模块，用于数据更新单元周期性缓存虚拟观测数据，形成虚拟观测数据的更新。

在本发明一实施例中，用户请求响应装置包括：

并行请求响应模块，用于并行接收用户定位请求信息；

粗略位置生成模块，用于根据用户定位请求信息确定用户粗略位置参数；

VRS确定模块，用于根据用户粗略位置参数确定与用户所在位置相关度最高的确定虚拟参考站；

数据反馈模块，用于将确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据反馈至对应的用户。

本发明一实施例中，格网形成装置包括：

第一格网形成模块，用于在精准定位服务区域的水平投影平面内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的高度一致；

第二格网形成模块，用于在精准定位服务区域的水平投影平面内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的高程一致；

第三格网形成模块，用于在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的基点为对应位置的海拔高度；

第四格网形成模块，用于在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网的基点为对应位置的海拔高度，空间格网的顶点高度为对应位置的真实建筑物高度；

第五格网形成模块，用于在精准定位服务区域内沿布设基准延展形成连续的空间格网，空间格网密度在精准定位服务区域内一致。

本发明一实施例中，格网形成装置还包括：

第六格网形成模块，用于空间格网密度在精准定位服务区域内根据社会属性进行局部调整。

本发明一实施例中，格网化数据更新装置还包括：

队列生成模块，用于形成数据更新队列缓存虚拟观测数据和虚拟观测数据的用户消费状态；

队列绑定模块，用于将虚拟参考站位置参数与数据更新队列绑定；

第二数据更新模块，用于数据更新队列缓存虚拟观测数据并标识当前更新周期内虚拟观测数据的消费状态形成对应虚拟参考站的数据更新。

本发明一实施例中，格网化数据更新装置还包括：

确定VRS匹配模块，用于根据用户定位请求进行虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站；

当前数据缓存模块，用于形成当前更新周期内确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据并缓存；

消费状态缓存模块，用于根据当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期更新模块，用于形成确定虚拟参考站的周期性虚拟观测数据和消费状态并缓存；

更新周期控制模块，用于当虚拟观测数据在确定时长内消费状态为“未消费”时，停止确定虚拟参考站的虚拟观测数据的形成。

本发明一实施例中，格网化数据更新装置还包括：

VRS矩阵划分模块，用于根据格网顶点位置将所有虚拟参考站均匀划分为若干个虚拟参考站分布矩阵；

矩阵数据更新模块，用于在连续的更新周期内，每个更新周期内逐次更新一个虚拟参考站分布矩阵内的虚拟观测数据并缓存。

本发明一实施例中，用户请求响应装置还包括：

矩阵内VRS确定模块，用于根据用户定位请求在当前更新周期内进行对应虚拟参考站分布矩阵内虚拟参考站的地理位置相关度匹配，获取确定虚拟参考站

本发明一实施例中，格网化数据更新装置还包括：

VRS密度组划分模块，用于根据格网顶点密度将所有虚拟参考站进行分组形成若干密度虚拟参考站组；

密度组数据更新模块，用于根据格网顶点密度的比值，确定每个密度虚拟参考站组的更新间隔周期数，比值高的密度虚拟参考站组的更新间隔周期数小。

本发明一实施例中，用户请求响应装置还包括：

密度组内VRS确定模块，用于根据用户定位请求在当前更新周期内进行对应密度虚拟参考站组内虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，包括：

在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存所述虚拟观测数据；

响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据；

所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求进行所述虚拟参考站的相关度匹配，获取所述确定虚拟参考站；

形成当前更新周期内所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据并缓存；

根据所述当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识所述当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期性形成所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据和所述消费状态并缓存；

当所述虚拟观测数据在确定时长内所述消费状态为“未消费”时，停止所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据的形成。

2.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述缓存所述虚拟观测数据包括：

设定所述虚拟观测数据的更新周期；

形成数据更新单元记录所述虚拟观测数据；

将所述虚拟参考站位置参数与所述数据更新单元绑定；

所述数据更新单元周期性缓存所述虚拟观测数据，形成所述虚拟观测数据的更新。

3.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

并行接收所述用户定位请求信息；

根据所述用户定位请求信息确定用户粗略位置参数；

根据所述用户粗略位置参数确定与用户所在位置相关度最高的确定虚拟参考站；

将所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据反馈至对应的用户。

4.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述缓存所述虚拟观测数据包括：

设定所述虚拟观测数据的更新周期；

形成数据更新队列缓存所述虚拟观测数据和所述虚拟观测数据的用户消费状态；

将所述虚拟参考站位置参数与所述数据更新队列绑定；

所述数据更新队列缓存所述虚拟观测数据和并标识当前更新周期内所述虚拟观测数据的所述消费状态，形成对应虚拟参考站的数据更新。

5.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述格网顶点位置将所有所述虚拟参考站均匀划分为若干个虚拟参考站分布矩阵；

在连续的更新周期内，每个更新周期内逐次更新一个所述虚拟参考站分布矩阵内的虚拟观测数据并缓存。

6.如权利要求5所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求在当前更新周期内进行对应虚拟参考站分布矩阵内所述虚拟参考站的地理位置相关度匹配，获取所述确定虚拟参考站；

向所述用户定位请求反馈所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

7.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据包括：

根据所述格网顶点密度将所有所述虚拟参考站进行分组形成若干密度虚拟参考站组；

根据所述格网顶点密度的比值，确定每个所述密度虚拟参考站组的更新间隔周期数，比值高的密度虚拟参考站组的所述更新间隔周期数小。

8.如权利要求7所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度向用户反馈确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据包括：

根据所述用户定位请求在当前更新周期内进行对应密度虚拟参考站组内所述虚拟参考站的相关度匹配，获取确定虚拟参考站；

向所述用户定位请求反馈所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据。

9.如权利要求6或8所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，还包括：

根据所述当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识所述当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期性形成所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据和所述消费状态并缓存；

当所述虚拟观测数据在确定时长内所述消费状态为“未消费”时，停止所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据的形成。

10.如权利要求1所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，还包括：

根据所述基准站建立布设基准，根据所述布设基准形成精准定位服务区域内的空间格网。

11.如权利要求10所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述空间格网的形成过程采用以下一种：

在精准定位服务区域的水平投影平面内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的高度一致；

在精准定位服务区域的水平投影平面内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的高程一致；

在精准定位服务区域内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的基点为对应位置的海拔高度；

在精准定位服务区域内沿所述布设基准延展形成连续的空间格网，所述空间格网的基点为对应位置的海拔高度，所述空间格网的顶点高度为对应位置的真实建筑物高度。

12.如权利要求10所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述空间格网密度在所述精准定位服务区域内一致。

13.如权利要求12所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法，其特征在于，所述空间格网密度在所述精准定位服务区域内根据社会属性进行局部调整，社会属性至少包括以下一种：

人口分布密度、住宅分布密度、地下专网管线分布密度、公路交通分布密度或轨道交通分布密度。

14.一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统，其特征在于，包括数据服务平台，所述数据服务平台包括：

存储器，用于存储如权利要求1至13任一所述的基于卫星导航系统的格网化精准定位服务方法中数据处理过程对应的程序代码；

处理器，用于执行所述程序代码。

15.一种基于卫星导航系统的格网化精准定位服务系统，其特征在于，包括：

格网化数据更新装置，用于在根据基准站形成的格网顶点设置虚拟参考站，根据所述基准站的实时观测数据形成所述虚拟参考站的周期性虚拟观测数据，缓存所述虚拟观测数据；

用户请求响应装置，用于响应用户定位请求，根据与用户位置的相关度获取确定虚拟参考站，向用户反馈所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据；

所述格网化数据更新装置包括：

确定VRS匹配模块，用于根据所述用户定位请求进行所述虚拟参考站的相关度匹配，获取所述确定虚拟参考站；

当前数据缓存模块，用于形成当前更新周期内所述确定虚拟参考站的当前虚拟观测数据并缓存；

消费状态缓存模块，用于根据所述当前虚拟观测数据向用户的反馈状态标识所述当前虚拟观测数据的消费状态并缓存；

周期更新模块，用于周期性形成所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据和所述消费状态并缓存；

更新周期控制模块，用于当所述虚拟观测数据在确定时长内所述消费状态为“未消费”时，停止所述确定虚拟参考站的所述虚拟观测数据的形成。

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