CN110568464B - 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置 - Google Patents

基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110568464B
CN110568464B CN201910531751.9A CN201910531751A CN110568464B CN 110568464 B CN110568464 B CN 110568464B CN 201910531751 A CN201910531751 A CN 201910531751A CN 110568464 B CN110568464 B CN 110568464B
Authority
CN
China
Prior art keywords
station
observation
double
difference
reference station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910531751.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110568464A (zh
Inventor
刘丹
夏玉华
郭培莹
关大英
李素莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisino Corp
Original Assignee
Aisino Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisino Corp filed Critical Aisino Corp
Priority to CN201910531751.9A priority Critical patent/CN110568464B/zh
Publication of CN110568464A publication Critical patent/CN110568464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110568464B publication Critical patent/CN110568464B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/04—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing carrier phase data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/08—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing integrity information, e.g. health of satellites or quality of ephemeris data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/22—Multipath-related issues
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/33—Multimode operation in different systems which transmit time stamped messages, e.g. GPS/GLONASS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • G01S19/41—Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
    • G01S19/425—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system by combining or switching between signals derived from different satellite radio beacon positioning systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提出一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法及装置，该方法包括：根据获取的观测站的概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；确定所述观测站双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；根据所述修正后的双差观测值，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。该方法根据得到的载波相位差，可以实时提供观测站的三维坐标，并达到厘米级的精度。

Description

基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法及装置
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，并且更具体地，涉及一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法及装置。
背景技术
载波相位测量技术是目前高精度定位的主要方法之一。利用载波相位测量的厘米级定位现已在测绘、大地测量、地球物理和很多工业应用领域得到了广泛的应用。
目前，利用载波相位测量实现厘米级定位时存在计算繁琐、精度不高等缺点。
发明内容
本发明提供一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位及装置，以克服目前利用载波相位测量进行卫星定位时精度不足的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法，包括以下步骤：
根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
确定所述观测站的双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
根据所述修正后的双差观测值，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
进一步地，所述的精密定位方法，
所述根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru，包括：
根据获取的观测站概略坐标，确定与所述观测站临近的多个基准站，其中，与所述观测站距离最近的基准站为第一参照站；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离小于预先设定的近距离阈值时，以所述第一参照站为参考，采用线性内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外一个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站为第二参照站；以所述第一参照站和第二参照站为参考，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外两个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站分别为第二参照站和第三参照站，且所述观测站不在所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站在空间确定的平面内；以所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站为参考，采用平面内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru。
第二方面，本发明提供了一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置，设置在可移动的观测站上，包括：
计算模块，用于根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
射频模块，用于根据从BDS/GNSS多模芯片获取的载波信号确定所述观测站的双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
修正模块，用于利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
定位结果生成模块，用于根据所述修正后的双差观测值Δ▽φAu，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
本发明提供的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法，先测定载波相位观测值或载波相位差分观测值，经基线向量解算后，获得两个同步的观测站之间的基线向量坐标差；根据该基线向量坐标差，实时处理后得到观测点的三维坐标，该三维坐标达到厘米级的精度。
本发明提供的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置，由基准站实时将获取的基准站的载波观测量及基准站坐标信息一同传送给用户站。设置有BDS/GNSS多模芯片的用户站的接收机(user，简称u)根据接收到的卫星载波相位与来自基准站的载波相位观测量，组成相位差分观测值；根据该相位差分观测值，实时处理后得到观测点的三维坐标，该定位结果具有厘米级精度。
本发明基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置中，用户站的接收机利用BDS/GNSS多模芯片，获取BDS/GNSS多系统卫星的伪距和载波相位值；把接收天线的相位中心之间的距离作为测量的基线；当天线接收到射频信号后，在本地对射频信号进行低噪声放大、变频及滤波等处理；进行相干测量，把相干的载波相位差数据通过双差误差修正方法，反演出基线长度；将多个基线长度相交，即可反演出站间的带状区域内的任一待定位设备的位置坐标值。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明实施例的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置的组成示意图；
图3为本发明一个实施例的观测站位于两个基准站连线之间的示意图；
图4为本发明一个实施例的观测站位于三个基准站形成的三角形之外时的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)；全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)；全球定位系统(GlobalPosition System，简称GPS)。BDS/GNSS多模芯片可以分别接收BDS和GNSS这两种模式导航信号。
具体地，BDS的B1、B2和GPS的L1、L2载波的频率和波长分别如下：
B1载波：fB1＝1561.098MHz，波长λB1＝19.2cm，
B2载波：fB2＝1207.140MHz，波长λB2＝24.8cm，
L1载波：fL1＝154×f0＝1575.42MHz，波长λL1＝19.03cm，
L2波长：fL2＝120×f0＝1227.6MHz，波长λL2＝24.42cm。
载波是一种没有任何标记的余弦波。载波测量实际上就是一波长λ作为长度单位，以载波作为尺度来测量卫星至接收机的距离。根据误差源的不同，卫星导航信号误差可分为与接收机有关的误差、大气传播过程中产生的误差、与卫星有关的误差、与地球转动相关的误差。其中，与接收机有关的误差包括：接收机钟差、接收机天线相位中心修正误差、接收机噪声等。信号在大气传播过程中产生的误差包括：电离层误差、对流层误差、多路径效应；与卫星有关的误差包括：卫星钟差、卫星轨道误差、卫星天线相位中心修正误差、卫星天线缠绕等。
如，目前的卫星导航定位系统中，选择多个频点的目的在于测量或消除信号传播时由于电离层效应而引起的延迟误差。
由于载波的波长远小于码的波长，在分辨率相同(如，1％)的情况下，载波相位的观测精度远比码相位的观测精度高，载波相位的观测精度一般在厘米级而码相位的观测精度在米级。
尽管载波相位测量可以达到厘米级的精度，但测量值受到与码测量同样的误差源的影响，误差源包括：卫星钟差和星历误差、传播媒介、接收机噪声和多路径。
载波相位值是指接收机在某一历元接收到的卫星载波信号相位与接收机本机载波相位之差。
在BDS/GNSS标准时刻下，记卫星i在历元Ti时刻发射的载波信号相位相应地，记观测站p1的接收机在历元Tp1时刻的参考载波信号相位/>则相位差为：
鉴于卫星钟和接收机钟的振荡器频率一般稳定良好，其载波信号的相位与载波频率的关系可以表示为
上式中，f为卫星发射的载波频率；Δt为微小时间间隔；为弧度，0-2π对应0-360度。
则有
综合以上式子，可得
是在卫星钟和接收机钟同步的情况下卫星信号的传播时间。
由于卫星钟和接收机钟都不可避免地含有钟差的影响，在处理多观测站多历元对不同卫星的同步观测结果时，必须统一时间标准。这时，式(2.4)调整为：
由相位差的定义，记卫星i在历元ti时刻发射的载波信号相位为与观测站p1在接收历元tp1的参考载波信号相位/>之间的相位差为
上式中，δtp1和δti分别为经过钟差校正后的历元值。
常规的载波相位差分技术(RTK)是建立在观测站与基准站的误差强相关这一假设基础上的。当观测站离基准站较近(一般不超过10-15km)时，上述假设一般均能较好地成立。这时，利用一个或数个历元的观测资料即可获得厘米级精度的定位结果。
但是，随着观测站和基准站之间距离的增加，这种误差的相关性将变得越来越差，经过差分处理后，观测站(用户)的相位观测数据仍然含有很大的误差，从而导致定位精度降低或无法解算出载波相位的整周模糊度。因此在较长距离的情况下(具体地，单频大于10km时，双频大于30km时)，传统的单机RTK的作业方式已很难满足测量的要求。
如图1所示，一个实施例的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法，包括：
步骤S10：根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
步骤S20：确定所述观测站的双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
步骤S30：利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
步骤S40：根据所述修正后的双差观测值Δ▽φAu，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
进一步地，所述的精密定位方法，
所述根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru，包括：
根据获取的观测站概略坐标，确定与所述观测站临近的多个基准站，其中，与所述观测站距离最近的基准站为第一参照站；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离小于预先设定的近距离阈值时，以所述第一参照站为参考，采用线性内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外一个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站为第二参照站；以所述第一参照站和第二参照站为参考，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外两个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站分别为第二参照站和第三参照站，且所述观测站不在所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站在空间确定的平面内；以所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站为参考，采用平面内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru。
如图2所示，一个实施例的基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置，设置在可移动的观测站上，包括：
计算模块100，用于根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
射频模块200，用于根据从BDS/GNSS多模芯片获取的载波信号确定所述观测站的双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
修正模块300，用于利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
定位结果生成模块400，用于根据所述修正后的双差观测值，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
进一步地，所述的精密定位装置，
所述计算模块用于根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru，具体包括：
根据获取的观测站概略坐标，确定与所述观测站临近的多个基准站，其中，与所述观测站距离最近的基准站为第一参照站；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离小于预先设定的近距离阈值时，以所述第一参照站为参考，采用线性内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外一个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站为第二参照站；以所述第一参照站和第二参照站为参考，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外两个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站分别为第二参照站和第三参照站，且所述观测站不在所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站在空间确定的平面内；以所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站为参考，采用平面内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru。
进一步地，所述的精密定位装置，
所述计算模块包括直线内插子单元，
所述直线内插子单元用于：
记所述第一参照站A和第二参照站B之间的基线长度为rAB，观测站u距所述第一参照站A的距离为ruA，则加权系数a根据下式确定：
a＝ruA/rAB；
利用所述加权系数a，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru。
进一步地，所述的精密定位装置，
所述计算模块包括平面内插子单元，
所述平面内插子单元用于：
以实时双差修正数为线性函数进行平面内插时，观测站u处的双差内插修正数Δ▽RAu值根据下式确定：
其中，所述第一参照站A的平面坐标为(XA,YA)，所述第二参照站B的平面坐标为(XB,YB)，所述第三参照站C的平面坐标为(XC,YC)，所述观测站u的平面坐标为(Xu,Yu)；
所述Δ▽RAB为所述第一参照站A和所述第二参照站B组成的实时双差修正数；
所述Δ▽RAC为所述第一参照站A和所述第三参照站C组成的实时双差修正数。
进一步地，所述的精密定位装置，还包括：
卫星定位模块，用于：
确定两个卫星同步的基准站上的载波相位观测值组成的双差观测值；
根据由卫星星历给出的卫星在空间的位置及至少一个基准站的位置坐标求得双差距离值；
根据所述双差观测值与所述双差距离值，确定观测站的相位双差观测值；
根据所述相位双差观测值反演出与观测站有关的基线长度；
将多个基线长度相交，反演出站间的带状区域内的任一待定位处的位置坐标值。
具体地，在观测数据处理时，可以采用站际、星际二次差分观测值，简称为双差。其中，双差载波相位观测值，也即双差载波观测方程如下式所示：
式(2.8)中，Δ▽为双差算子；
φ为载波相位观测值；
为卫星至接收机间的距离，其中/>为卫星星历给出的卫星位置矢量，/>为观测站的位置矢量；
dρ为卫星星历误差在接收机至卫星方向上的投影；
λ为卫星信号载波的波长；
N为载波相位测量中的整周模糊度；
dion为电离层延迟；
dtrop为对流层延迟；
为多路径误差；
εΔ▽φ为双差载波相位观测值的测量噪声。
对于基准站而言，可将(2.8)式改写为下列形式：
上式中，λ·(Δ▽φ+Δ▽N)是由两个基准站上的载波相位观测值组成的双差观测值；
Δ▽ρ为已知的双差距离值，可根据由卫星星历给出的卫星在空间的位置及已知的两个基准站坐标求得。应该理解为，这里的两个基准站分别相对于相同的卫星实现同步。
为方便起见，令双差观测值λ·(Δ▽φ+Δ▽N)与双差距离值Δ▽ρ之差为双差修正数Δ▽R，即
λ·(Δ▽φ+Δ▽N)-Δ▽ρ＝Δ▽R (2.10)
或
从(2.11)式可以看出，双差修正数Δ▽R是由多路径误差测量噪声εΔ▽φ以及求双差后仍未完全消除掉的残余的轨道误差Δ▽dρ、残余的电离层延迟Δ▽dion，残余的对流层延迟Δ▽dtrop组成的。
其中，式(2.11)等号右侧的后两项多路径误差和测量噪声εΔ▽φ与两个基准站间的距离无关，因此，这两项残差通过选择适当的站址，采用具有抑径板或抑径圈的接收天线和高质量的接收机等措施，可将其控制在很小的范围内。式(2.11)等号右侧的前三项轨道误差Δ▽dρ、电离层延迟Δ▽dion和对流层延迟Δ▽dtrop则与两个基准站间的距离有关。随着距离的增加，这三项误差的影响越来越大，从而使定位精度迅速下降。
以上分析表明，在中长距离实时动态定位中与距离有关的误差占主导地位。如果能设法消除或大幅度地削弱上述三项误差的影响，则中长距离实时动态定位也可获得厘米级的定位精度。
该精密定位方法，还包括：
确定两个卫星同步的基准站上的载波相位观测值组成的双差观测值；
根据由卫星星历给出的卫星在空间的位置及至少一个基准站的位置坐标求得双差距离值；
根据所述双差观测值与所述双差距离值，确定观测站的相位双差观测值；
根据所述相位双差观测值反演出与观测站有关的基线长度；
将多个基线长度相交，反演出站间的带状区域内的任一待定位处的位置坐标值。
为提高载波相位测量的精度，从而提高定位精度，采用载波相位的双差测量方法。具体地，一个实施例的根据观测站概略坐标计算观测站双差修正数Δ▽R的方法，流程如下：
(1)当观测站至某一基准站间的间距小于规定值(例如，10km)时，采用常规内插法确定双差修正数Δ▽Ru。
这时，认为Δ▽R是呈线性变化的；根据基准站上求得的双差修正数Δ▽R，进行线性内插，可以求得观测站上的双差修正数Δ▽Ru，然后利用该双差修正数Δ▽Ru对观测站的双差载波相位观测值进行修正，消除该双差修正数对定位精度的影响，提高双差载波相位观测值的准确度。
(2)当观测站离最近的基准站间的间距大于规定值且观测站位于两个基准站之间时，利用这两个基准站(如图3所示的A和B)的数据对站间的带状区域的任何一处观测站(如图3所示的u)的数据进行差分修正。对于基准站A和基准站B，分别使用公式(2.11)，得到；
由于基准站A和基准站B的位置坐标已经精确已知，所以当双差整周模糊度确定以后，根据式(2.10)便可得到基线AB的双差修正数/>
由于误差的线性相关性，则可得直线AB上任何一点u的双差内插修正数
其中，a为加权系数。
利用公式(2.13)，可以利用两个基准站估算由这两个基准站所确定的直线上任何一处的差分修正信息。
具体地，由于已知基准站A和基准站B之间的距离，所以可以根据直线AB上任何一点u与基准站A和基准站B两者之间的距离来确定a的大小。
假定基准站A和基准站B之间的基线长度为rAB，观测站u距基准站A的距离为ruA，则
a＝ruA/rAB (2.14)
(3)当观测站离最近的基准站间的间距大于规定值且用户观测站u位于三个基准站组成的三角形中，如图4所示。
设观测站u位于三个基准站形成的三角形ABC所在的平面内；
记观测站距离基准站A最近，则取A点作为计算中的参考点，基准站B和基准站C分别与基准站A组成双差观测值：
式(2.15)中i,j为卫星号。
应该理解为，这里涉及至少两个卫星，各基准站调频与相应的卫星同频即可。
利用由卫星星历所给出的卫星在空间的位置及已知的基准站坐标，求得双差距离值Δ▽ρ并确定整周模糊度Δ▽N的值后，即可用(2.10)式分别求得和/>
将基准站A作为参考点，由于故在假设Δ▽R是平面坐标差(Xi-XA)和(Yi-YA)的线性函数而进行平面内插时，有下列关系式：
对于基准站B和C而言，则有：
解得系数a1和a2
即可代入下式求得观测站u处的双差内插修正数值。
类似地，若假设Δ▽R是平面坐标差(Xi-XA)和(Yi-YA)的二次函数而进行曲面内插时，有：
这时，为了解算系数a1,a2,...,a5至少需6个基准站(a0＝0是由于选用基准站A为参考点而引起的)。
这时，将需要采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去。
求得上述各系数后，将观测站近似的平面坐标(Xu,Xu)代入后，即可内插出该观测站的值：
随后，在数据处理中心获得以上各内插值Δ▽RAu并将各内插值Δ▽RAu实时播发给动态用户观测站后，动态用户观测站就能利用这些双差修正数Δ▽RAu对与其位置坐标相关的双差观测值进行修正。
由(2.10)式，有双差观测值的修正数VΔ▽φ＝-Δ▽RAu这一关系式。
记由基准站A和观测站u所组成的双差观测值为Δ▽φ'Au，那么修正后的双差观测值Δ▽φAu为：
λ·Δ▽φAu＝λ·Δ▽φ'Au+VΔ▽φ＝λ·Δ▽φ'Au-Δ▽RAu (2.23)
相应地，双差观测值方程为
λ·Δ▽φ'Au-Δ▽RAu＝Δ▽ρ'Au-λ·Δ▽N'Au (2.24)
上式左边为已知值，右边观测站的坐标隐含在Δ▽ρAu中，Δ▽NAu为观测站载波相位的整周模糊度，是已知的。
由于轨道偏差Δ▽dρ，电离层延迟的残余误差Δ▽dion和对流层延迟的残余偏差Δ▽dtrop通常以上双差过程，已得以消除或大幅削弱，故用修正后的双差观测值Δ▽φAu来进行相对定位可获得精度高的瞬时位置。
载波相位测量时存在整周模糊度。载波相位测量中的难点在于实时、快速而准确的解算整周模糊度。如果所有的误差项都被减小，从而使得整周模糊度能被解算出来，则载波相位测量将转化为精确的伪距测量值并形成精确的定位估算。
以下为整周模糊度的求解过程。
若假设分别为接收机的起始历元t0时刻相位差的小数部分及整周数，则起始历元t0时的总相位差为下式
当卫星i于历元t0被锁定以后，载波相位变化的整周数便被自动计数，所以对其后的任一历元tp1的总相位差有下式：
最小二乘搜索法最早由Hatch提出来的，这一方法的基本思想是在所有的双差模糊度中，只有三个是独立的，即只要能确定三个双差的整周模糊度，则其它的双差模糊度可以唯一确定。最小二乘搜索法可分为三个步骤：
(1)确定未知点的初始坐标并建立模糊度搜索空间
未知点的初始坐标可采用伪距双差观测量，通过最小二乘法计算得到。在求得未知点的初始坐标后，即可以伪距差分解的精度作为指标(一般取为各坐标分量的三倍标准差)建立一个三维坐标搜索空间，以该空间的八个定点坐标和选择的三个基本双差观测量分别计算出相应的模糊度初值，然后根据每个顶点上计算得到的模糊度初值。确定这三个双差模糊度参数各自的最大整数值和最小整数值/>在这一搜索空间中需要检测的模糊度组合总数为
(2)最小二乘搜索法
最小二乘搜索法的步骤为：
1)从模糊度搜索空间中选取一组待检测的模糊度(称为基本模糊度组)，利用相应的三个双差观测量计算出动态点位坐标。
2)利用求得的动态点位坐标计算其它双差载波相位的整周模糊度(称为剩余模糊度组)。
3)根据1)、2)中得到的双差整周模糊度，利用该历元所有的双差载波相位观测值再次进行最小二乘解算得到动态点位坐标及相应的残差向量V。
4)计算方差因子
式中，V为观测值残差向量，Q为双差观测值的协因数阵，n为双差载波相位观测值的个数，u为未知数的个数，这里u＝3。
5)重复1)-4)，直到检测完所有的模糊度组合。
(3)固定整周模糊度
若某历元进行第(2)步后仅剩下一组模糊度数，该组模糊度为正确模糊度。否则对结果文件中保存的进行Ratio检验。
若Ratio大于某一限值(一般选取为大于2的常数)，则认为最小所对应的模糊度参数组为正确的模糊度，否则还需利用下一历元的数据对剩下的模糊度组进行最小二乘搜索，直到剩下唯一的一组或Ratio大于某一限值为止。
以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (4)

1.一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据获取的观测站的概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数包括：
根据获取的观测站概略坐标，确定与所述观测站临近的多个基准站，其中，与所述观测站距离最近的基准站为第一参照站；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离小于预先设定的近距离阈值时，以所述第一参照站为参考，采用线性内插法确定所述观测站的实时双差修正数Δ▽Ru；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外一个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站为第二参照站；以所述第一参照站和第二参照站为参考，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数包括：
记所述第一参照站A和第二参照站B之间的基线长度为rAB，观测站u距所述第一参照站A的距离为ruA，则加权系数a根据下式确定：
a＝ruA/rAB；
利用所述加权系数a，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外两个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站分别为第二参照站和第三参照站，且所述观测站不在所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站在空间确定的平面内；以所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站为参考，采用平面内插法确定所述观测站的实时双差修正数包括：
以实时双差修正数为线性函数进行平面内插时，观测站u处的双差内插修正数值根据下式确定：
其中，所述第一参照站A的平面坐标为(XA,YA)，所述第二参照站B的平面坐标为(XB,YB)，所述第三参照站C的平面坐标为(XC,YC)，所述观测站u的平面坐标为(Xu,Yu)；
所述为所述第一参照站A和所述第二参照站B组成的实时双差修正数；
所述为所述第一参照站A和所述第三参照站C组成的实时双差修正数；
确定所述观测站双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
根据所述修正后的双差观测值，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
2.根据权利要求1所述的精密定位方法，其特征在于，还包括：
确定两个卫星同步的基准站上的载波相位观测值组成的双差观测值；
根据由卫星星历给出的卫星在空间的位置及至少一个基准站的位置坐标求得双差距离值；
根据所述双差观测值与所述双差距离值，确定观测站的相位双差观测值；
根据所述相位双差观测值反演出与观测站有关的基线长度；
将多个基线长度相交，反演出站间的带状区域内的任一待定位处的位置坐标值。
3.一种基于BDS/GNSS多模芯片的精密定位装置，其特征在于，
设置在可移动的观测站上，
包括：
计算模块，用于根据获取的观测站概略坐标计算所述观测站的实时双差修正数具体包括：
根据获取的观测站概略坐标，确定与所述观测站临近的多个基准站，其中，与所述观测站距离最近的基准站为第一参照站；
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离小于预先设定的近距离阈值时，以所述第一参照站为参考，采用线性内插法确定所述观测站的实时双差修正数
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外一个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站为第二参照站；以所述第一参照站和第二参照站为参考，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数
在所述观测站与所述第一参照站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值时，确定另外两个与所述观测站之间的距离大于预先设定的近距离阈值且小于预先设定的中长距离阈值的基准站分别为第二参照站和第三参照站，且所述观测站不在所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站在空间确定的平面内；以所述第一参照站、所述第二参照站和所述第三参照站为参考，采用平面内插法确定所述观测站的实时双差修正数
所述计算模块包括直线内插子单元，
所述直线内插子单元用于：
记所述第一参照站A和第二参照站B之间的基线长度为rAB，观测站u距所述第一参照站A的距离为ruA，则加权系数a根据下式确定：
a＝ruA/rAB；
利用所述加权系数a，采用内插法确定所述观测站的实时双差修正数
所述计算模块包括平面内插子单元，
所述平面内插子单元用于：
以实时双差修正数为线性函数进行平面内插时，观测站u处的双差内插修正数值根据下式确定：
其中，所述第一参照站A的平面坐标为(XA,YA)，所述第二参照站B的平面坐标为(XB,YB)，所述第三参照站C的平面坐标为(XC,YC)，所述观测站u的平面坐标为(Xu,Yu)；
所述为所述第一参照站A和所述第二参照站B组成的实时双差修正数；
所述为所述第一参照站A和所述第三参照站C组成的实时双差修正数；
射频模块，用于根据从BDS/GNSS多模芯片获取的载波信号确定所述观测站的双差观测值，所述双差观测值与所述观测站的瞬时位置坐标相关；
修正模块，用于利用所述观测站双差修正数，对所述双差观测值进行修正，得到修正后的双差观测值；
定位结果生成模块，用于根据所述修正后的双差观测值，确定所述观测站的瞬时位置坐标，并作为对所述观测站的定位结果。
4.根据权利要求3所述的精密定位装置，其特征在于，还包括：
卫星定位模块，用于：
确定两个卫星同步的基准站上的载波相位观测值组成的双差观测值；
根据由卫星星历给出的卫星在空间的位置及至少一个基准站的位置坐标求得双差距离值；
根据所述双差观测值与所述双差距离值，确定观测站的相位双差观测值；
根据所述相位双差观测值反演出与观测站有关的基线长度；
将多个基线长度相交，反演出站间的带状区域内的任一待定位处的位置坐标值。
CN201910531751.9A 2019-06-19 2019-06-19 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置 Active CN110568464B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910531751.9A CN110568464B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910531751.9A CN110568464B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110568464A CN110568464A (zh) 2019-12-13
CN110568464B true CN110568464B (zh) 2023-10-10

Family

ID=68772906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910531751.9A Active CN110568464B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110568464B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111812696A (zh) * 2020-05-28 2020-10-23 中国一冶集团有限公司 无人机和gnss-rtk结合的测量系统
CN113050137B (zh) * 2021-03-09 2022-04-26 江西师范大学 一种多点协测的空间信息获取方法
CN114966775A (zh) * 2022-07-22 2022-08-30 福建鼎旸信息科技股份有限公司 一种基于中国北斗卫星定位数据差分修正方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101710179A (zh) * 2009-12-23 2010-05-19 武汉大学 一种gnss三频动对动定位方法
JP2011027468A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Tokyo Univ Of Science データ生成装置、受信装置、プログラム、及び変位計測システム
JP2014085204A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Furuno Electric Co Ltd 精密測位システム、精密測位装置、精密測位方法
CN105403901A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种dgnss卫星轨道偏差修正方法
CN107329147A (zh) * 2017-06-08 2017-11-07 广州海格通信集团股份有限公司 卫星导航系统的定位方法和系统及地面接收系统
CN107728180A (zh) * 2017-09-05 2018-02-23 西南交通大学 一种基于多维粒子滤波偏差估计的gnss精密定位方法
CN109085617A (zh) * 2018-08-29 2018-12-25 桂林电子科技大学 一种gnss监测站的定位系统及定位方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8659474B2 (en) * 2011-01-12 2014-02-25 Navcom Technology, Inc. Navigation system and method for resolving integer ambiguities using double difference ambiguity constraints

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011027468A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Tokyo Univ Of Science データ生成装置、受信装置、プログラム、及び変位計測システム
CN101710179A (zh) * 2009-12-23 2010-05-19 武汉大学 一种gnss三频动对动定位方法
JP2014085204A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Furuno Electric Co Ltd 精密測位システム、精密測位装置、精密測位方法
CN105403901A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种dgnss卫星轨道偏差修正方法
CN107329147A (zh) * 2017-06-08 2017-11-07 广州海格通信集团股份有限公司 卫星导航系统的定位方法和系统及地面接收系统
CN107728180A (zh) * 2017-09-05 2018-02-23 西南交通大学 一种基于多维粒子滤波偏差估计的gnss精密定位方法
CN109085617A (zh) * 2018-08-29 2018-12-25 桂林电子科技大学 一种gnss监测站的定位系统及定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110568464A (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108415049B (zh) 提高网络rtk双差宽巷模糊度固定正确率的方法
CN109196381B (zh) 通过辅助数据对精确位置的快速确定
CN108169774B (zh) 支持rtppp和rtk的多模gnss单频周跳探测与修复方法
EP2985631B1 (en) Navigation satellite system based positioning involving the generation of receiver-specific or receiver-type-specific correction information
CN105158783B (zh) 一种实时动态差分定位方法及其设备
US7576690B2 (en) Position determination with reference data outage
RU2354991C2 (ru) Способ использования трех частот gps для разрешения целочисленных неоднозначностей фазы несущей
EP2064567B1 (en) Relative positioning
US6950059B2 (en) Position estimation using a network of a global-positioning receivers
CN111505685B (zh) 一种基于改正系统间偏差的多系统组合rtk模型的定位方法
CN110568464B (zh) 基于bds/gnss多模芯片的精密定位方法及装置
CN105738926A (zh) 一种glonass系统接收机间相位频间偏差标定方法
CN114935770B (zh) 一种多历元加快精密单点定位收敛速度的方法及装置
Rabbou et al. Precise point positioning using multi-constellation GNSS observations for kinematic applications
EP4392809A1 (en) Dgnss using reference station carrier phase measurements
CN112146557A (zh) 一种基于gnss的实时桥梁变形监测系统及方法
Bisnath Relative Positioning and Real‐Time Kinematic (RTK)
CN105974441A (zh) 一种接收机观测噪声的获取方法和装置
CN110646823A (zh) 一种基于Helmet后验定权法的GPS\BDS紧组合精密单点定位方法
Farooq et al. Survey of cycle slip detection & correction techniques for single frequency receivers
CN109143289A (zh) 一种gnss单站位移监测方法
CN117706902A (zh) 时钟稳定度评估方法、装置及介质
RU2624268C1 (ru) Способ определения взаимного положения объектов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем
CN112630811A (zh) 一种实时ppp-rtk组合定位方法
JP2005069866A (ja) 相対測位装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant