CN111708060B - 一种基于gnss系统的亚米级定位方法、设备及介质 - Google Patents

一种基于gnss系统的亚米级定位方法、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，包括根据预设组合系数、第一相位观测值、第二相位观测值、根据光速数值、第一频率、第二频率、第三频率、第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合；根据超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值计算得到整周模糊度；根据超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、超宽巷频率值以及整周模糊度得到坐标改正量，根据坐标改正量修改预设初步移动站坐标。本发明的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，通过超宽巷观测值组合以及整周模糊度来对预设初步移动站坐标进行修改得到亚米级的定位坐标。

Description

一种基于GNSS系统的亚米级定位方法、设备及介质
技术领域
本发明涉及测绘领域，尤其涉及一种基于GNSS系统的亚米级定位方法、设备及介质。
背景技术
GNSS的全称为Global Navigation Satellite System，中文为全球卫星导航定位系统，在高精度测绘及民用导航领域有着广泛的应用。目前低精度(米级)的定位有多种实现方法，如SBAS(一种基于卫星播发改正数的定位方法)，RTD(一种基于伪距差分的定位方法)，但是现有的SBAS和RTD两种定位方法的定位精度约在1～1.5米左右，其提供的定位结果精度无法达到亚米级的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其能解决有的SBAS和RTD两种定位方法的定位精度约在 1～1.5米左右，其提供的定位结果精度无法达到亚米级的要求的问题。
本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决有的SBAS和RTD两种定位方法提供的定位结果精度无法达到亚米级的要求的问题。
本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决有的SBAS 和RTD两种定位方法提供的定位结果精度无法达到亚米级的要求的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，所述GNSS系统中的每个卫星导航系统均包括三个频率不同的第一信号、第二信号以及第三信号，第一信号对应的第一频率大于第二信号对应的第二频率，第二信号对应的第二频率大于第三信号对应的第三频率，包括以下步骤：
获取观测值，获取目标卫星通过第一信号发送的第一伪距观测值、通过第二信号发送的第二伪距观测值和第一相位观测值以及通过第三信号发送的第二相位观测值；
计算超宽巷观测值组合，根据预设组合系数、所述第一相位观测值、所述第二相位观测值、根据光速数值、所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合；
计算整周模糊度，根据所述超宽巷相位观测值、所述超宽巷频率值以及所述超宽巷伪距观测值计算得到所述超宽巷相位观测值对应的整周模糊度；
计算坐标改正量，根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量，根据所述坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。
进一步地，所述计算超宽巷观测值组合具体为：根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值得到超宽巷相位观测值，根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率得到超宽巷频率值，根据所述第一频率、所述第二频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到超宽巷伪距观测值。
进一步地，所述预设组合系数包括与第二信号对应的第一组合系数和与第三信号对应的第二组合系数，所述根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值得到超宽巷相位观测值具体计算公式如下：
Lewl＝c1L2+c2L5
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，c1为第一组合系数，c2为第二组合系数，L2为第一相位观测值，L5第二相位观测值。
进一步地，所述根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率得到超宽巷频率值具体计算公式如下：
Figure BDA0002516263280000031
其中，λewl为超宽巷频率值，C为光速数值，f2为第二频率，f5为第三频率。
进一步地，所述根据所述超宽巷相位观测值、所述超宽巷频率值以及所述超宽巷伪距观测值计算得到所述超宽巷相位观测值对应的整周模糊度具体计算公式如下：
Figure BDA0002516263280000032
其中，Newl为整周模糊度，P为超宽巷伪距观测值，Lewl为超宽巷相位观测值，λewl为超宽巷频率值。
进一步地，所述坐标改正量包括X轴坐标改正量、Y轴坐标改正量以及Z 轴坐标改正量，所述预设方向余弦值包括X轴方向余弦值、Y轴方向余弦值以及Z轴方向余弦值，所述根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量具体计算公式如下：
Lewl＝lδx+mδy+nδz+λewlNewl
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，l为X轴方向余弦值，m为Y轴方向余弦值， nZ轴方向余弦值，δx为X轴坐标改正量，δy为Y轴坐标改正量，δz为Z轴坐标改正量，λewl为超宽巷频率值，Newl为整周模糊度。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，包括获取目标卫星通过第一信号发送的第一伪距观测值、通过第二信号发送的第二伪距观测值和第一相位观测值以及通过第三信号发送的第二相位观测值；根据预设组合系数、第一相位观测值、第二相位观测值、根据光速数值、第一频率、第二频率、第三频率、第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合；根据超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值计算得到超宽巷相位观测值对应的整周模糊度；根据超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、超宽巷频率值以及整周模糊度得到坐标改正量，根据坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。通过超宽巷观测值组合以及整周模糊度来计算坐标改正量，从而对预设初步移动站坐标进行修改得到亚米级的定位坐标，提高了整个定位的精准度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本实施例中的技术方案是基于GNSS系统来实现的，GNSS系统为全球导航卫星定位系统，目前主要包括GPS、GLONASS、GALILEO、BDS四大导航系统组成， GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的全球卫星定位系统， GLONASS是由苏联国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统，该系统是继GPS后的第二个全球卫星导航系统，GALILEO又叫伽利略卫星导航系统 (GALILEO)是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，BDS即北斗卫星导航系统，是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。现代化的GNSS系统通常都有3个不同频率的信号，例如BDS和GPS的频率如下表1所示：
表1：BDS和GPS的不同信号的频率对应表
GPS L1 GPS L2 GPS L5 BDS B1 BDS B2 BDS B3
1575.42MHz 1227.60MHz 1176.45MHz 1561.098MHz 1207.14MHz 1268.52MHz
如表1所示，L1、L2、L3分别为GPS的三个发射信号，B1、B2、B为BDS 的三个发射信号。
如图1所示，本实施例中的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，具体包括以下步骤：
获取观测值，获取目标卫星通过第一信号发送的第一伪距观测值、通过第二信号发送的第二伪距观测值和第一相位观测值以及通过第三信号发送的第二相位观测值。
计算超宽巷观测值组合，根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值计算得到超宽巷相位观测值，根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率计算得到超宽巷频率值，根据所述第一频率、所述第二频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值计算得到超宽巷伪距观测值，最后得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合。在本实施例中以GPS卫星导航系统作为示例，则第一信号为L1，第二信号为L2第三信号为L3。对上述具体步骤作出以下说明：本实施例中的预设组合系统包括与第二信号对应的第一组合系数和与第三信号对应的第二组合系数，具体所述根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值得到超宽巷相位观测值具体计算公式(1)如下：
Lewl＝c1L2+c2L5 (1)
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，c1为第一组合系数，c2为第二组合系数，L2为第一相位观测值，L5第二相位观测值。此时L2即为通过GPS中的L2(第二信号)获取到的第一相位观测值，L5为通过GPS中的L5(第三信号)获取到的第二相位观测值。本实施例中第一组合系数和第二组合系数可由第二频率和第三频率求得，具体如公式(2)和公式(3)所示：
Figure BDA0002516263280000061
Figure BDA0002516263280000062
其中，c1为第一组合系数，c2为第二组合系数，f2为第二频率，f5为第二组合系数。所述根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率得到超宽巷频率值具体计算公式(4)如下：
Figure BDA0002516263280000071
其中，λewl为超宽巷频率值，C为光速数值，f2为第二频率，f5为第三频率。
本实施例中，根据所述第一频率、所述第二频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值计算得到超宽巷伪距观测值具体如下公式(5)所示：
Figure BDA0002516263280000072
其中，P为超宽巷伪距观测值，C1为第一伪距观测值，P2为第二伪距观测值，f1为第一频率，f2为第二频率。
计算整周模糊度，根据所述超宽巷相位观测值、所述超宽巷频率值以及所述超宽巷伪距观测值计算得到所述超宽巷相位观测值对应的整周模糊度；具体计算如下述公式(6)所述：
Figure BDA0002516263280000073
其中，P为超宽巷伪距观测值，Newl为超宽巷相位观测值对应的整周模糊度， Lewl为超宽巷相位观测值，λewl为超宽巷频率值。
计算坐标改正量，根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量，根据所述坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。本实施例中，以GPS卫星导航系统作为示例,所述坐标改正量包括X轴坐标改正量、Y轴坐标改正量以及Z轴坐标改正量，所述预设方向余弦值包括X轴方向余弦值、Y轴方向余弦值以及Z轴方向余弦值，所述根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量具体计算公式(7)如下：
Lewl＝lδx+mδy+nδz+λewlNewl (7)
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，l为X轴方向余弦值，m为Y轴方向余弦值， nZ轴方向余弦值，δx为X轴坐标改正量，δy为Y轴坐标改正量，δz为Z轴坐标改正量，λewl为超宽巷频率值，Newl为整周模糊度。根据所述坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。
本实施例还提供一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法。
本申请的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，包括获取目标卫星通过第一信号发送的第一伪距观测值、通过第二信号发送的第二伪距观测值和第一相位观测值以及通过第三信号发送的第二相位观测值；根据预设组合系数、第一相位观测值、第二相位观测值、根据光速数值、第一频率、第二频率、第三频率、第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合；根据超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值计算得到超宽巷相位观测值对应的整周模糊度；根据超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、超宽巷频率值以及整周模糊度得到坐标改正量，根据坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。通过超宽巷观测值组合以及整周模糊度来计算坐标改正量，从而对预设初步移动站坐标进行修改得到亚米级的定位坐标，提高了整个定位的精准度。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，所述GNSS系统中的每个卫星导航系统均包括三个频率不同的第一信号、第二信号以及第三信号，第一信号对应的第一频率大于第二信号对应的第二频率，第二信号对应的第二频率大于第三信号对应的第三频率，其特征在于：包括以下步骤：
获取观测值，获取目标卫星通过第一信号发送的第一伪距观测值、通过第二信号发送的第二伪距观测值和第一相位观测值以及通过第三信号发送的第二相位观测值；
计算超宽巷观测值组合，根据预设组合系数、所述第一相位观测值、所述第二相位观测值、根据光速数值、所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到含有超宽巷相位观测值、超宽巷频率值以及超宽巷伪距观测值的超宽巷观测值组合；
计算整周模糊度，根据所述超宽巷相位观测值、所述超宽巷频率值以及所述超宽巷伪距观测值计算得到所述超宽巷相位观测值对应的整周模糊度；
计算坐标改正量，根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量，根据所述坐标改正量修改预设初步移动站坐标，得到精准移动站坐标。
2.如权利要求1所述的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其特征在于：所述计算超宽巷观测值组合具体为：根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值得到超宽巷相位观测值，根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率得到超宽巷频率值，根据所述第一频率、所述第二频率、所述第一伪距观测值以及第二伪距观测值得到超宽巷伪距观测值。
3.如权利要求2所述的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其特征在于：所述预设组合系数包括与第二信号对应的第一组合系数和与第三信号对应的第二组合系数，所述根据预设组合系数、所述第一相位观测值以及所述第二相位观测值得到超宽巷相位观测值具体计算公式如下：
Lewl＝c1L2+c2L5
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，c1为第一组合系数，c2为第二组合系数，L2为第一相位观测值，L5第二相位观测值。
4.如权利要求2所述的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其特征在于：所述根据光速数值、所述第二频率以及所述第三频率得到超宽巷频率值具体计算公式如下：
Figure FDA0002516263270000021
其中，λewl为超宽巷频率值，C为光速数值，f2为第二频率，f5为第三频率。
5.如权利要求1所述的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其特征在于：所述根据所述超宽巷相位观测值、所述超宽巷频率值以及所述超宽巷伪距观测值计算得到所述超宽巷相位观测值对应的整周模糊度具体计算公式如下：
Figure FDA0002516263270000022
其中，Newl为整周模糊度，P为超宽巷伪距观测值，Lewl为超宽巷相位观测值，λewl为超宽巷频率值。
6.如权利要求1所述的一种基于GNSS系统的亚米级定位方法，其特征在于：所述坐标改正量包括X轴坐标改正量、Y轴坐标改正量以及Z轴坐标改正量，所述预设方向余弦值包括X轴方向余弦值、Y轴方向余弦值以及Z轴方向余弦值，所述根据所述超宽巷相位观测值、预设方向余弦值、所述超宽巷频率值以及所述整周模糊度得到坐标改正量具体计算公式如下：
Lewl＝lδx+mδy+nδz+λewlNewl
其中，Lewl为超宽巷相位观测值，l为X轴方向余弦值，m为Y轴方向余弦值，nZ轴方向余弦值，δx为X轴坐标改正量，δy为Y轴坐标改正量，δz为Z轴坐标改正量，λewl为超宽巷频率值，Newl为整周模糊度。
7.一种电子设备，其特征在于包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。
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