CN110618435B - 观测数据的生成方法与提高vrs稳定性的电文数据生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卫星定位技术领域，公开了虚拟参考站观测数据的生成方法：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)‑ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′ VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。相应地，还公开了提高VRS稳定性的方法、系统和可读存储介质。本发明的一些技术效果在于：提高了虚拟参考站技术的定位稳定性。
Description
技术领域
本发明属于卫星定位系统和定位测量技术领域，特别涉及一种虚拟参考站观测数据的生成方法与提高VRS稳定性的电文数据生成方法、系统和可读存储介质。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，可理解为“全球导航卫星系统”)接收机为了获得实时的厘米级定位精度，通常会采用RTK技术。
RTK(Real-Time Kinematic，可理解为“实时动态定位”)是一种利用载波相位观测值、在流动站(或接收机)和参考站之间进行的实时动态相对定位技术。具体地，接收机可接入CORS(Continuously Operating Reference Stations，可理解为“连续运行参考站”)网络差分服务做RTK解算，以此来获得高精度的定位。
VRS(Virtual Reference Station，可理解为“虚拟参考站”)技术，是网络RTK技术的一种，它实时地在流动站附近虚拟一个参考站为流动站提供差分电文和参考站位置信息。虚拟参考站的定位原理是数据中心实时接收参考站网络的各个参考站的观测数据和流动站的概略坐标，在概略坐标附近生成一个虚拟参考站，并对该虚拟参考站处的对流层，电离层延迟等空间距离相关的误差进行建模，生成虚拟参考站的虚拟观测数据，再将虚拟参考站处的观测数据发给流动站，从而实现流动站的实时高精度定位。参考站的观测数据一般包括伪距测量值和载波相位测量值。
当用户在使用VRS服务时，因各种原因(如信号遮挡等)出现VRS关联的主参考站发生切换，则VRS在生成观测数据时会产生一次跳变，对定位终端而言，相当于发生了一次周跳，可出现由固定解到非固定解的跳动，影响用户的定位效果。当站点数据恢复时，VRS又会产生一次主参考站切换，这样就会导致用户定位结果出现两次跳变。
发明内容
本发明的一个方面，至少提出了一种虚拟参考站观测数据的生成方法与提高VRS稳定性的电文数据生成方法、系统和可读存储介质，可提高虚拟参考站技术的稳定性。
虚拟参考站观测数据的生成方法，包括以下步骤：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+Δ中(t)。
优选地，前述的n选值设定为：1≤n≤15。
提高VRS稳定性的电文数据生成方法，包括：S1接收主参考站A和辅助参考站C的观测数据；S2.1当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；S2.2当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T；S2.2.1如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；S2.2.1如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC。
优选地，推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。
优选地，前述的n选值设定为：1≤n≤15。
优选地，前述的t1和t2选值设定为：0s≤t1≤3s，3s≤t2≤15s。
还公开了可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行以执行权利要求3至6中任一项所述的方法。
还公开了提高VRS稳定性的电文数据生成系统，包括：通信单元、生成单元、存储单元；
其中，通信单元用于与参考站数据通信，接收参考站的观测数据，播发生成的观测数据；
生成单元用于计算生成观测数据：当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T，则：如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC；
存储单元用于数据存储。
优选地，生成单元推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。
优选地，前述的n选值设定为：1≤n≤15。
本发明一个方面所提出的技术方案至少能提高VRS的定位稳定性。
附图说明
为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：
图1为一些实施例中，虚拟参考站观测数据生成方法示意图。
图2为一些实施例中，参考站示意图。
具体实施方式
下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。
在总体思路上，本发明一方面公开了一种虚拟参考站观测数据的生成方法，包括：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。并相应地，在此基础上，提出了一种VRS稳定性的电文数据生成方法及系统。
本发明的一些技术效果在于：当VRS关联的主参考站在缺失数据的一定时间内，仍然保证终端用户能够稳定获得高精度定位结果。
这里的GNSS指的是全球卫星导航系统，即覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统；包括GPS即全球定位系统(Global Positioning System)；GLONASS即格洛纳斯系统；BDS即北斗卫星导航系统；Galileo即伽利略定位系统。观测数据指的是接收机直接或者间接获取的卫星观测量，主要包括伪距、载波相位等。ΦVX表示主参考站X关联的虚拟参考站的观测数据。ΦVX(t)表示主参考站X关联的虚拟参考站在t历元时刻的观测数据。
在一些实施例中，如附图1所示，虚拟参考站观测数据的生成方法，采用如下步骤：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。
如附图2所示，A、B、C、D为物理参考站，V为虚拟参考站。当V关联的主参考站为A，关联的基线有AB、AC、AD；当V关联的主参考站为C时，关联的基线有CB、CA、CD。
设在历元时刻t，虚拟参考站V分别以A为主参考站生成卫星的测数据为：
ΦVA(t)＝ΦA(t)+ΔρVA(t)+UVA(t)；
以C为主参考生成的卫星观测数据为：
ΦVC(t)＝ΦC(t)+ΔρVC(t)+UVC(t)
其中，ΦA(t)为参考站A在历元时刻t的观测数据，ρVA(t)为虚拟参考V与参考站A在历元时刻t的卫地距单差，UVA为虚拟参考V相对于参考站A在历元时刻t的误差改正数，ΦC(t)为参考站C在历元时刻t的观测数据，ρVC(t)为虚拟参考V与参考站C在历元时刻t的卫地距单差，UVC为虚拟参考V相对于参考站C在历元时刻t的误差改正数。
因此虚拟参考站V在历元时刻t分别以参考站A、参考站C为主参考站生成的观测数据的差值为ΔΦ(t)：
ΔΦV(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)。
该差值在短时间内不会发生较大变化，可认为在一定时间内保持恒定。
在参考站A的数据没有出现缺失的情况下，虚拟参考站的观测数据是以参考站A为主参考生成的。当参考站A的数据出现缺失时，需要推导出以A为主参考站的虚拟参考站观测数据。
假设在历元时刻t+n时，参考站A的数据缺失，则历元时刻t+n的虚拟参考站的观测数据为：
Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+1)+ΔΦ(t)。
在一些实施例中，n的取值范围可以是1≤n≤15。
在一些实施例中，公开了一种提高VRS稳定性的电文数据生成方法，包括：S1接收主参考站A和辅助参考站C的观测数据；S2.1当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；S2.2当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T；S2.2.1如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；S2.2.1如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC。
在一些实施例中，主参考站A和辅助参考站C接收卫星数据并播发。系统通过通信单元接收主参考站A和辅助参考站C的观测数据。
在一些实施例中，对接收到的观测数据进行监测：判断是否接收到主参考站A的观测数据。这里可通过监测所接收的参考站观测数据中，是否还有相应的参考站标签或者有相应的数据单元，从而判断所接收到观测数据是否为主参考站A的观测数据。
在一些实施例中，当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA。
在一些实施例中，当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T；S2.2.1如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；S2.2.1如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC。
在一些实施例中，当T＜t1，则，继续重新接收参考站的数据，并监测是否接收到参考站A的观测数据、主参考站A的观测数据的连续缺失时长T等。
在一些实施例中，推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。
在一些实施例中，前述的n选值设定为：1≤n≤15。
在一些实施例中，t1和t2选值设定为：0s≤t1≤3s，3s≤t2≤15s。
应当理解的是，上述n、t1和t2在选值设置时，需要考虑的是数据龄期、技术方案在具体运用场景中定位频次和精度上的需求等。
在一些实施例中，接收参考站A和参考站C的观测数据，并计算ΔΦ(t)。所得的差值存储在系统中，并相应更新替换旧值。
在一些实施例中，因同一历元时刻的不同参考站的观测数据的接收存在时间差，故此，需要对参考站A和参考站C的观测数据进行同步。
另一方面，在一些实施例中，一种提高VRS稳定性的电文数据生成系统，包括：通信单元、生成单元、存储单元。
其中，通信单元用于与参考站数据通信，接收参考站的观测数据，播发生成的观测数据。根据通信链路的不同(例如，模拟电话线、ISDN、DDN、无线扩频等)，通信单元可以配备不同的通信设备，一般包括有线或无线modem、DDN专线、无线扩频放大器、定向或全向天线。通信单元还负责把差分数据等通过有线或无线网络发送给用户，相关设备有网络通信计算机、FM编码机、UHF/VHF发射机、GSM移动电话等。发播方式有因特网、无线电、移动电话、FM载波等。因特网：主要用于快速和事后精密定位、精密定时的用户的数据发送。UHF/VHF电台：在市内用户密度高的地区，直接在参考站上安装电台，发送RTK定位数据，实现局部地区的RTK定位。GSM移动电话：是监控中心把定位及导航数据传输至用户的有效渠道之一，用户通过GSM移动电话获取定位数据，实现实时、准实时定位。
生成单元用于计算生成观测数据：当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T，则：如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVc。
存储单元用于数据存储。这里的数据可以是接收到的历史历元的参考站的观测数据，也可以系统运行生成的虚拟参考站的观测数据，还可以是系统运行中产生的中间数据。
在一些实施例中，生成单元推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA：以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)。
在一些实施例中，前述的n选值设定为：1≤n≤15。
另一方面，在一些实施例中，还公开了可读存储介质。该可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行以执行前述所有方法。应当理解的是，存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。
在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。
最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。
因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.提高VRS稳定性的电文数据生成方法，其特征在于，包括：
S1接收主参考站A和辅助参考站C的观测数据；
S2.1当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；
S2.2当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T；
S2.2.1如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；所述的推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA具体为：
以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；
以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；
计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；
以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)；
S2.2.1如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC。
2.根据权利要求1所述的电文数据生成方法，特征在于：1≤n≤15。
3.根据权利要求1所述的电文数据生成方法，其特征在于：0s≤t1≤3s，3s≤t2≤15s。
4.可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行以执行权利要求1至3中任一项所述的方法。
5.提高VRS稳定性的电文数据生成系统，其特征在于，包括：通信单元、生成单元、存储单元；
所述的通信单元用于与参考站数据通信，接收和播发观测数据；
所述的生成单元用于计算生成观测数据：
当接收到主参考站A的观测数据，则以A的观测数据生成虚拟参考站的观测数据ΦVA；
当仅接收到辅助参考站C的观测数据，主参考站A的观测数据的连续缺失时长为T，则：如t1≤T≤t2，以辅助参考站C的观测数据推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA；所述的生成单元推导生成虚拟参考站观测数据Φ′VA具体为：
以参考站A为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVA(t)；
以参考站C为主参考站，生成t历元虚拟参考站的观测数据ΦVC(t)；
计算ΔΦ(t)＝ΦVA(t)-ΦVC(t)；
以参考站A为主参考站，计算t+n历元虚拟参考站的观测数据Φ′VA(t+n)＝ΦVC(t+n)+ΔΦ(t)；
如t2＜T，将辅助参考站C作为新的主参考站，生成虚拟参考站的观测数据ΦVC；
所述的存储单元用于数据存储。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：1≤n≤15。
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Denomination of invention: The Method of Generating Observation Data and the Method of Generating Telegraph Data to Improve VRS Stability Granted publication date: 20211123 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Guangzhou South China Sub branch Pledgor: GUANGDONG STARCART TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980016255 |