CN111198394A - 虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法和装置 - Google Patents

虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法和装置 Download PDF

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CN111198394A CN201811380528.0A CN201811380528A CN111198394A CN 111198394 A CN111198394 A CN 111198394A CN 201811380528 A CN201811380528 A CN 201811380528A CN 111198394 A CN111198394 A CN 111198394A
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Abstract

本发明提供了一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，包括以下步骤：计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，选取基准星p和观测卫星q；计算用户在时刻t1与VRS参考站D的双差载波相位观测量
Figure DDA0001871527140000011
计算用户在时刻t1与VRS参考站D的载波相位双差整周模糊度
Figure DDA0001871527140000012
计算用户在时刻t2与VRS参考站D的双差载波相位观测量
Figure DDA0001871527140000013
计算用户在时刻t2与VRS参考站D的载波相位双差整周模糊度
Figure DDA0001871527140000014
计算移动点C点的固定解坐标。

Description

虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法和装置
技术领域
本发明涉及模糊度固定技术领域，具体涉及一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法和装置。
背景技术
虚拟参考站技术(Virtual Reference Station，简称VRS)也称虚拟基准站技术，是一种网络实时动态测量(RTK)技术，通过在某一区域内建立构成网状覆盖的多个GPS基准站，在流动站附近建立一个虚拟基准站，根据周围各基准站上的实际观测值算出该虚拟基准站的虚拟观测值，实现用户站的高精度定位
RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标
整周模糊度：是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数
当用户使用网络RTK服务时，所使用的基准站为虚拟的参考站。随着用户的运动，用户与虚拟的参考站距离会越来越长，这样便会引起解算误差偏差，通过切换虚拟参考站的方式保持基准站和用户之间的距离。当参考站切换后会引起整周模糊度的变化，此时便需要耗时来重新搜索整周模糊度。
发明内容
当虚拟参考站切换时基准站模糊度参数会发生变化，从而导致解算重新初始化重新搜索模糊度，传统的方法需要一定的时间才可以重新获取整周模糊度从而得到高精度的位置，本发明解决了上述技术问题。
本发明采用的技术方案具体如下：
一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，所述方法包括以下步骤：
计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；
用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000021
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000022
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000023
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000024
然后计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
进一步地，通过RTK解算得到用户起始点的固定解坐标A。
进一步地，所述基准星p为共视卫星中选取的仰角最高的卫星。
进一步地，计算双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000025
具体包括以下步骤：
计算时刻t1基准星p到用户的载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000026
和观测卫星q到用户的载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000027
计算时刻t2基准星p到VRS参考站坐标D的载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000028
和观测卫星q到VRS参考站坐标D的载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000029
计算基准星p的单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000210
和观测卫星q的单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000211
单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000212
减去单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000213
得到双差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000214
进一步地，载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000215
减去载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000216
得到基准星p的单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000217
进一步地，载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000218
减去载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000219
得到观测卫星q的单差载波相位观测量
Figure BDA00018715271200000220
进一步地，用户从坐标A移动到C点，不发生周跳的卫星的整周模糊度保持不变，即
Figure BDA00018715271200000221
通过
Figure BDA00018715271200000222
计算得到C点的固定解坐标。
进一步地，通过RTK解算得到C点的固定解坐标。
本发明还提供了一种定位方法，包括所述的模糊度快速固定方法。
本发明还提供了一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定装置，包括：
坐标计算单元，用于计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
基准星选取单元，用于选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
相位观测量和整周模糊度计算单元，用于计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000031
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000032
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000033
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000034
移动点固定坐标计算单元，用于根据整周模糊度
Figure BDA0001871527120000035
计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序执行如下步骤：
计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；
用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000036
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000037
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000038
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000039
然后计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
本发明的有益效果在于，在虚拟参考站切换时，不需要对模糊度重新搜索，并且可以准确地计算出新的模糊度参数，迅速准确地固定整周模糊度，能够有效降低实时动态定位系统的参考站网络组网重构对其所提供定位服务的影响，满足不间断高精度定位的需求。
附图说明
图1为本发明模糊度快速固定方法流程图；
图2为本发明模糊度快速固定装置结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法和装置，模糊度快速固定方法包括：获取移动点的固定解坐标，并对移动点移动前后的观测值分别与最新的虚拟参考站观测值组成双差观测值，通过选取公共的基准星和误差消除，很快就可以获得移动点与最新的虚拟参考站之间的整周模糊度，用于获得移动站的固定解坐标，能够有效降低实时动态定位系统的参考站网络组网重构对其所提供定位服务的影响，满足不间断高精度定位的需求。
下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一：
本发明虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法流程图如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，设t1时刻，用户的模糊度已经固定，经过RTK解算得到用户点固定解坐标A为
Figure BDA0001871527120000041
VRS参考站坐标为B
Figure BDA0001871527120000042
步骤2，随着用户的运动，用户的位置在发生变化，虚拟参考站发生了切换。用户t2时刻运动到C点，由于虚拟参考站的改变，引起了整周模糊度的变化，无法得到C点的固定解，VRS参考站坐标为D
Figure BDA0001871527120000043
步骤3，选出用户和VRS参考站在t1时刻和t2时刻的共视卫星，在共视卫星中选取仰角最高的卫星p为基准星
步骤4，t1时刻用户在A点对卫星p载波相位观测方程为：
Figure BDA0001871527120000044
Figure BDA0001871527120000045
为t1时刻卫星p到用户的载波相位观测量，
Figure BDA0001871527120000046
为t1时刻卫星p到用户的卫地距，VA(t1)为t1时刻用户的接收机钟差，Vp(t1)为t1时刻卫星p的钟差，
Figure BDA0001871527120000047
为t1时刻p卫星到用户的载波相位整周模糊度，
Figure BDA0001871527120000048
为t1时刻卫星p到用户电离层误差，
Figure BDA0001871527120000049
为t1时刻卫星p到用户对流层误差，f为载波频率，c为光速。
t1时刻用户在A点对卫星q载波相位观测方程为：
Figure BDA0001871527120000051
Figure BDA0001871527120000052
为t1时刻观测卫星q到用户的载波相位观测量，
Figure BDA0001871527120000053
为t1时刻卫星q到用户的卫地距，VA(t1)为t1时刻用户的接收机钟差，Vq(t1)为t1时刻卫星q的钟差，
Figure BDA0001871527120000054
为t1时刻q卫星到用户的的载波相位整周模糊度，
Figure BDA0001871527120000055
为t1时刻卫星q到用户的电离层误差，
Figure BDA0001871527120000056
为t1时刻卫星q到用户的对流层误差。
t2时刻VRS参考站D对卫星p载波相位观测方程为：
Figure BDA0001871527120000057
Figure BDA0001871527120000058
为t2时刻卫星p到VRS参考站D的载波相位观测量，
Figure BDA0001871527120000059
为t2时刻卫星p到VRS参考站D的卫地距，VD(t2)为t2时刻VRS参考站D的接收机钟差，Vp(t2)为t2时刻卫星p的钟差，
Figure BDA00018715271200000510
为t2时刻p卫星到VRS参考站D的载波相位整周模糊度，
Figure BDA00018715271200000511
为t2时刻卫星p到VRS参考站D的电离层误差，
Figure BDA00018715271200000512
为t2时刻卫星p到VRS参考站D的对流层误差。
t2时刻VRS参考站D对卫星q载波相位观测方程为：
Figure BDA00018715271200000513
Figure BDA00018715271200000514
为t2时刻观测卫星q到VRS参考站D的载波相位观测量，
Figure BDA00018715271200000515
为t2时刻观测卫星q到VRS参考站D的卫地距，VD(t2)为t2时刻VRS参考站D的接收机钟差，Vq(t2)为t2时刻卫星q的钟差，
Figure BDA00018715271200000516
为t2时刻q卫星到VRS参考站D的载波相位整周模糊度，
Figure BDA00018715271200000517
为t2时刻卫星q到VRS参考站D的电离层误差，
Figure BDA00018715271200000518
为t2时刻卫星q到VRS参考站D的对流层误差。
对卫星p进行单差(3)-(1)
Figure BDA00018715271200000519
Figure BDA00018715271200000520
为卫星p的单差载波相位观测量，
Figure BDA00018715271200000521
为卫星p的单差卫地距，VAD(t1t2)为接收机钟差的单差，Vp(t1t2)为卫星p的钟差的单差，
Figure BDA00018715271200000522
为卫星p到用户的载波相位单差整周模糊度，
Figure BDA00018715271200000523
为卫星p电离层误差的单差，
Figure BDA00018715271200000524
为卫星p对流层误差的单差。
对卫星q进行单差(4)-(2)
Figure BDA0001871527120000061
Figure BDA0001871527120000062
为卫星q的单差载波相位观测量，
Figure BDA0001871527120000063
为卫星q的单差卫地距，VAD(t1t2)为接收机钟差的单差，Vq(t1t2)为卫星q的钟差的单差，
Figure BDA0001871527120000064
为卫星q到用户的载波相位单差整周模糊度，
Figure BDA0001871527120000065
为卫星q电离层误差的单差，
Figure BDA0001871527120000066
为卫星q对流层误差的单差。
(6)-(5)
Figure BDA0001871527120000067
Figure BDA0001871527120000068
为用户在t1时刻与VRS参考站D的双差载波相位观测量，
Figure BDA0001871527120000069
为用户在t1时刻与VRS参考站D双差卫地距，Vpq(t1t2)为卫星钟差的双差，
Figure BDA00018715271200000610
为用户在t1时刻与VRS参考站D载波相位双差整周模糊度，
Figure BDA00018715271200000611
为用户在t1时刻与VRS参考站D的电离层误差的双差，
Figure BDA00018715271200000612
为用户在t1时刻与VRS参考站D的对流层误差的双差。
当做完双差之后，电离层误差、对流层误差、卫星钟差以及星历误差都基本被消除，所以(7)可以化简为
Figure BDA00018715271200000613
步骤5，由于A点坐标是RTK固定解，坐标误差一般在10cm以内，卫星的星历误差基本被消除，所以
Figure BDA00018715271200000614
误差主要来自于A点的坐标误差。
Figure BDA00018715271200000615
对
Figure BDA00018715271200000616
取整就可得到
Figure BDA00018715271200000617
的整数解，当
Figure BDA00018715271200000618
误差不超过10cm时，可准确得到
Figure BDA00018715271200000619
的整数解。
步骤6，用户t2时刻运动到C点时，对用户与VRS参考站D进行双差，根据步骤1-步骤5可得：
Figure BDA00018715271200000620
Figure BDA00018715271200000621
为用户在t2时刻与VRS参考站D的双差载波相位观测量，
Figure BDA00018715271200000622
为用户在t2时刻与VRS参考站D的双差卫地距，
Figure BDA00018715271200000623
为用户在t2时刻与VRS参考站D的载波相位双差整周模糊度。
用户从A点运动到C点，不发生周跳的卫星的整周模糊度不变，即：
Figure BDA0001871527120000071
得到模糊度之后便可以精确得到C点的RTK固定解坐标。
实施例二：
本发明还提供了一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定装置，如图2所示，包括：
坐标计算单元，用于计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
基准星选取单元，用于选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
相位观测量和整周模糊度计算单元，用于计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000072
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000073
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000074
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000075
移动点固定坐标计算单元，用于根据整周模糊度
Figure BDA0001871527120000076
计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
实施例三：
本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序执行如下步骤：
计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；
用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000077
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000078
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure BDA0001871527120000081
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure BDA0001871527120000082
然后计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；
用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000011
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA0001871527110000012
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000013
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA0001871527110000014
然后计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
2.如权利要求1所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，通过RTK解算得到用户起始点的固定解坐标A。
3.如权利要求2所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，所述基准星p为共视卫星中选取的仰角最高的卫星。
4.如权利要求3所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，计算双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000015
具体包括以下步骤：
计算时刻t1基准星p到用户的载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000016
和观测卫星q到用户的载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000017
计算时刻t2基准星p到VRS参考站坐标D的载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000018
和观测卫星q到VRS参考站坐标D的载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000019
计算基准星p的单差载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000110
和观测卫星q的单差载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000111
单差载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000112
减去单差载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000113
得到双差载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000114
5.如权利要求4所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000115
减去载波相位观测量
Figure FDA00018715271100000116
得到基准星p的单差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000021
6.如权利要求5所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000022
减去载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000023
得到观测卫星q的单差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000024
7.如权利要求6所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，用户从坐标A移动到C点，不发生周跳的卫星的整周模糊度保持不变，即
Figure FDA0001871527110000025
通过
Figure FDA0001871527110000026
计算得到C点的固定解坐标。
8.如权利要求7所述的一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定方法，其特征在于，通过RTK解算得到C点的固定解坐标。
9.一种定位方法，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一权利要求所述的模糊度快速固定方法。
10.一种虚拟参考站切换的模糊度快速固定装置，其特征在于，所述装置包括：
坐标计算单元，用于计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
基准星选取单元，用于选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
相位观测量和整周模糊度计算单元，用于计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000027
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA0001871527110000028
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000029
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA00018715271100000210
移动点固定坐标计算单元，用于根据整周模糊度
Figure FDA00018715271100000211
计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
11.一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行如下步骤：
计算用户起始点的固定解坐标A和起始点VRS参考站坐标B；
用户移动后，用户位置和VRS参考站发生变化，用户移动到C点，获取移动点VRS参考站坐标D；
选出用户和VRS参考站在起始点时刻t1和移动点时刻t2的共视卫星，在共视卫星中选取基准星p和观测卫星q；
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000031
计算用户在时刻t1与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA0001871527110000032
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的双差载波相位观测量
Figure FDA0001871527110000033
计算用户在时刻t2与VRS参考站坐标D的载波相位双差整周模糊度
Figure FDA0001871527110000034
然后计算得到用户移动点C点的固定解坐标。
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