CN111896988B - 远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卫星导航与定位技术领域，公开了一种远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统，陆地服务端接收IGS通过网络播发的实时流改正数并保存；海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标，将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；陆地服务端将距离与距离变化率改正数等信息进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；海上用户端利用接收到的信息实时精密单点定位，得到精确坐标。本发明降低了定位成本。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航与定位技术领域，尤其涉及一种远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统。
背景技术
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)在近年得到了长足的发展，PPP(Precise point positioning，精密单点定位)利用单台GNSS接收机，结合精密卫星轨道和钟差信息，可实现高精度定位，是GNSS定位代表性技术之一。为了满足用户对实时PPP定位的需求，IGS自2013年开始提供RTS(Real-time Streaming)服务，利用全球GNSS跟踪站的观测数据实时生成卫星轨道、钟和其他实时改正信息，采用符合RTCM(RadioTechnical Commission for Maritime Services)标准的SSR(State SpaceRepresentation)信息格式发布，基于NTRIP(Networked Transport of RTCM viaInternet Protocol)协议向全球播发。由于远海无Internet服务，用户难以获取实时卫星轨道和钟信息。目前已有商用公司采用通讯卫星进行改正数的播发，但普通用户承担不起昂贵的费用。
随着北斗卫星导航系统的不断发展完善，北斗系统具有短报文通讯的独特功能，通讯费用较低，海上用户可将其作为通讯手段。但对于民用用户，北斗短报文有带宽和频率的限制，普通用户每次只能发送628比特数据，且每分钟只能发送一次短报文。而根据现有的RTCM标准，仅广播32颗GPS卫星的RTS卫星轨道和钟差改正数便需6628比特带宽，并且RTS改正数的播发频率通常小于1分钟。要实现基于北斗短报文的实时卫星轨道、钟与其他改正信息的传输，需克服带宽和频率的限制。目前有利用多套北斗短报文设备进行基站数据传输的方法，但其成本过高，难以实际应用。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有北斗短报文通讯具有带宽和频率的限制，普通用户每次只能发送628比特数据，且每分钟只能发送一次短报文，不能直接应用其播发RTS卫星改正数从而实现远海实时定位。
解决以上问题及缺陷的难度为：利用北斗短报文通讯实现远海实时定位是一个多系统协同工作的过程，涉及GNSS技术、通信技术、计算机技术等多个学科领域，要求PPP技术与北斗短报文通讯技术相融合，技术门槛较高。
解决以上问题及缺陷的意义为：针对北斗短报文通讯有带宽和频率限制的问题，基于免费的IGS RTS改正数，研究满足北斗短报文通讯以及PPP定位要求的改正数计算及编码方式，实现远海实时定位，达到与基于RTS改正数的PPP类似的定位性能，降低用户定位成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统。
本发明是这样实现的，一种远海实时定位方法，所述远海实时定位方法包括：
陆地服务端接收IGS(International GNSS Service)通过网络播发的实时流(Real-time Streaming，RTS)改正数并保存；
海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
进一步，所述海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器的编码方法包括：
1)有关海上用户端时间的编码：使用12位无符号整型(数值范围为0到4095，实际应用0到3599)表示一小时内的秒数。
2)有关海上用户端近似坐标的编码：依次对三个坐标分量(X，Y，Z)进行编码，使用24比特表示以米为单位的海上用户端坐标，其中4位有符号整型(数值范围为-7到+7)表示坐标正负号以及百万位数值；10位无符号整型(数值范围为0到1023，实际使用0到999)表示坐标千位到十万位的数值；10位无符号整型(数值范围为0到1023，实际使用0到999)表示坐标个位到百位的数值。
3)有关海上用户端码观测类型的编码：首先用4比特数据依次表示GPS，GLONASS，Galileo和BDS系统掩码。然后，对每个系统的两种码观测值类型进行编码，每个系统的两种码观测值类型分别用5位无符号整型数据(数值范围为0到31)表示观测值类型。
进一步，所述陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数。
进一步，所述陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端，编码方法包括：
1)有关信息头部分的编码：6位无符号整型数据(数值范围为0到63，实际应用0到59)表示分钟计数；134比特数据依次表示134颗卫星的卫星编号掩码，其中：1到37表示GPS卫星，38到61表示GLONASS卫星，62到97表示Galileo卫星，98到134表示BDS卫星；4位无符号整型数据(数值范围为0到15)表示IODSSR。
2)有关信息体部分的编码：10位无符号整型数据(数值范围为0到1023)表示IODN；11位有符号整型数据(数值范围为-1023到+1023)以1cm为分辨率表示距离改正数，对应范围-10.23m到10.23m；11位有符号整型数据(数值范围为-1023到+1023)以1cm/s为分辨率表示距离变化率改正数，对应范围-10.23m/s到10.23m/s。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述远海实时定位方法的远海实时定位系统，所述远海实时定位系统包括：
服务端RTS接收模块，用于陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
用户端近似坐标解算模块，用于海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
用户端编码发送模块，用于实现海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
服务端改正数计算模块，用于陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
服务端编码发送模块，用于陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
用户端坐标定位模块，用于海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
进一步，所述陆上服务端设置有服务器及陆上北斗短报文通讯终端；
服务器负责接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；解码海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码并发送至陆上北斗短报文通讯终端；
陆上北斗短报文通讯终端用于接收来自海上用户端的信息并发送到服务器；将服务器已编码的信息发送到海上用户端。
进一步，所述海上用户端设置有用户GNSS接收机及海上北斗短报文通讯终端；
用户GNSS接收机负责获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算海上用户端的近似坐标；将时间、近似坐标与码观测类型进行编码并发送到北斗短报文通讯终端；接收海上北斗短报文通讯终端发送的编码信息，进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标；
海上北斗短报文通讯终端用于接收来自用户GNSS接收机的编码信息并发送到陆上服务端；接收来自陆上服务端的编码信息并发送至用户GNSS接收机。
本发明的另一目的在于提供一种卫星导航系统，所述卫星导航系统安装有所述的远海实时定位系统。
本发明的另一目的在于提供的卫星定位系统，所述卫星定位系统安装有所述的远海实时定位系统。
本发明的另一目的在于提供的定位终端，所述定位终端安装有所述的远海实时定位系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明基于免费的IGSRTS改正数，通过设计新的改正数格式与计算方式，使其满足北斗短报文通讯带宽与频率限制，从而可利用费用低廉的北斗短报文播发改正数，实现远海精密定位方法，达到与基于RTS改正数的实时精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)相当的定位性能，但极大降低定位成本。
与现有技术相比，本发明提供的远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统至少具有以下有益效果：
第一，本发明提供的远海实时定位方法，可突破海上无Internet服务的限制，为远海用户提供了一种稳定可靠的定位手段。
第二，本发明提供的远海实时定位方法，将RTS卫星轨道与钟差改正数转化为距离与距离变化率改正数，降低了数据传输所需带宽；通过将距离改正数拟合为一阶多项式，得到每分钟的距离与距离变化率改正数，降低了数据传输频率。
第三，本发明提供的远海实时定位方法中的改正数均基于免费的IGSRTS改正数进行计算编码，同时利用费用低廉的北斗短报文进行通讯，降低了普通用户的定位成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的远海实时定位方法的数据流程图。
图2是本发明实施例提供的远海实时定位系统的功能模块构成图；
图2中：1、服务端RTS接收模块；2、用户端近似坐标解算模块；3、用户端编码发送模块；4、服务端改正数计算模块；5、服务端编码发送模块；6、用户端坐标定位模块。
图3是本发明实施例提供的实现远海实时定位系统组成示意图。
图4是本发明实施例提供的实现远海实时定位系统服务端、客户端业务流程图。
图5是本发明实施例提供的实现远海实时定位的定位误差曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种远海实时定位方法、系统、介质、卫星导航、定位系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的远海实时定位方法的数据流程包括：
S101：陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
S102：海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
S103：海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
S104：陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
S105：陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
S106：海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
本发明提供的远海实时定位方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的远海实时定位方法仅仅是一个具体实施例而已。
如图2所示，本发明提供的远海实时定位系统的功能模块包括：
服务端RTS接收模块1，用于陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
用户端近似坐标解算模块2，用于海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
用户端编码发送模块3，用于实现海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
服务端改正数计算模块4，用于陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
服务端编码发送模块5，用于陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
用户端坐标定位模块6，用于海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
如图3所示，本发明提供的实现远海实时定位系统组成部分为：
1)陆上服务端：主要由服务器及陆上北斗短报文通讯终端组成。
服务器负责接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；解码海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码并发送至陆上北斗短报文通讯终端。
陆上北斗短报文通讯终端用于接收来自海上用户端的信息并发送到服务器；将服务器已编码的信息发送到海上用户端。
2)海上用户端：主要由用户GNSS接收机及海上北斗短报文通讯终端组成。
用户GNSS接收机负责获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算海上用户端的近似坐标；将时间、近似坐标与码观测类型进行编码并发送到北斗短报文通讯终端；接收海上北斗短报文通讯终端发送的编码信息，进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
海上北斗短报文通讯终端用于接收来自用户GNSS接收机的编码信息并发送到陆上服务端；接收来自陆上服务端的编码信息并发送至用户GNSS接收机。
如图4所示，本发明提供的实现远海实时定位系统服务端、客户端业务流程为：
第一步，陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存。具体来说，该过程需要服务端RTS接收模块通过Internet接收IGS免费播发的RTS产品，主要接收产品为IGS分析中心播发的卫星轨道与钟改正数。
第二步，海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标。海上用户通过GNSS接收机实时获取观测值，可解算得到近似坐标。
第三步，海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器。编码方法具体为：
1)海上用户端时间的编码：使用12位无符号整型(数值范围为0到4095，实际应用0到3599)表示一小时内的秒数。
2)海上用户端近似坐标的编码：依次对三个坐标分量(X，Y，Z)进行编码，使用24比特表示以米为单位的海上用户端坐标，其中4位有符号整型(数值范围为-7到+7)表示坐标正负号以及百万位数值；10位无符号整型(数值范围为0到1023，实际使用0到999)表示坐标千位到十万位的数值；10位无符号整型(数值范围为0到1023，实际使用0到999)表示坐标个位到百位的数值。
3)海上用户端码观测类型的编码：首先用4比特数据依次表示GPS，GLONASS，Galileo和BDS系统掩码。然后，对每个系统的两种码观测值类型进行编码，每个系统的两种码观测值类型分别用5位无符号整型数据(数值范围为0到31)表示观测值类型。
第四步，陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数。以一颗GPS卫星为例，距离与距离变化率改正数的计算步骤如下：
1)重新计算一分钟内的卫星轨道与钟改正数，计算方法为用精密星历扣除广播星历中的轨道/钟偏差，在每个SSR历元中，这些轨道/钟偏差必须从同一广播星历中计算；
2)每个SSR历元的卫星轨道与钟改正数由下式计算：
其中
为等效距离改正数，e表示从接收机到卫星方向的单位向量，δxs代表卫星轨道误差向量，δts代表卫星钟误差，c为光速。
3)将等效距离改正数拟合为关于SSR历元与参考时间间隔的一阶多项式，多项式的常数项与一阶系数分别为距离改正数与距离变化率改正数。
第五步，陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端。编码方法具体如下：
1)有关信息头部分的编码：6位无符号整型数据(数值范围为0到63，实际应用0到59)表示分钟计数；134比特数据依次表示134颗卫星的卫星编号掩码，其中：1到37表示GPS卫星，38到61表示GLONASS卫星，62到97表示Galileo卫星，98到134表示BDS卫星；4位无符号整型数据(数值范围为0到15)表示IODSSR。
2)有关信息体部分的编码：10位无符号整型数据(数值范围为0到1023)表示IODN；11位有符号整型数据(数值范围为-1023到+1023)以1cm为分辨率表示距离改正数，对应范围-10.23m到10.23m；11位有符号整型数据(数值范围为-1023到+1023)以1cm/s为分辨率表示距离变化率改正数，对应范围-10.23m/s到10.23m/s。
第六步，海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。
为证明本发明的有效性，本发明提供一例具体实验，具体实验过程如下：2019年9月26日于青岛市唐岛湾进行了海上实验，实验时间为GPS时3点30分0秒至9点44分59秒。船上安装有Trimble Alloy GNSS接收机，与岸边架设的基准站同时观测进行相对定位。将后处理得到的流动站RTK(Real-time Kinematic)解作为参考，用来评估基于北斗短报文通讯的远海实时精密方法的定位性能。在东、北、天三方向定位误差变化曲线如图5所示，收敛时间约为40分钟，收敛以后，水平精度为0.057m，三维精度为0.116m。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种远海实时定位方法，其特征在于，所述远海实时定位方法包括：
陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离改正数与距离变化率改正数；
以一颗GPS卫星为例，距离与距离变化率改正数的计算步骤如下：
1)重新计算一分钟内的卫星轨道与钟改正数，计算方法为用精密星历扣除广播星历中的轨道/钟偏差，在每个SSR历元中，这些轨道/钟偏差必须从同一广播星历中计算；
2)每个SSR历元的等效距离改正数由卫星轨道和钟改正数根据下式计算：
其中
为等效距离改正数，
表示从接收机到卫星方向的单位向量，
代表卫星轨道误差向量，
代表卫星钟误差，
为光速；
3) 将等效距离改正数拟合为关于SSR历元与参考时间间隔的一阶多项式，多项式的常数项与一阶系数分别为距离改正数与距离变化率改正数；
陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
2.如权利要求1所述的远海实时定位方法，其特征在于，所述海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器的编码方法包括：
1)有关海上用户端时间的编码：使用12位无符号整型表示一小时内的秒数；无符号整型数值范围为0到4095，实际应用0到3599；
2)有关海上用户端近似坐标的编码：依次对三个坐标分量（X，Y，Z）进行编码，使用24比特表示以米为单位的海上用户端坐标，其中4位有符号整型表示坐标正负号以及百万位数值；10位无符号整型表示坐标千位到十万位的数值；10位无符号整型表示坐标个位到百位的数值；
4位有符号整型数值范围为-7到+7；10位无符号整型数值范围为0到1023，实际使用0到999；10位无符号整型数值范围为0到1023，实际使用0到999；
3)有关海上用户端码观测类型的编码：首先用4比特数据依次表示GPS，GLONASS，Galileo和BDS系统掩码；然后，对每个系统的两种码观测值类型进行编码，每个系统的两种码观测值类型分别用5位无符号整型数据表示观测值类型；5位无符号整型数据数值范围为0到31。
3.如权利要求1所述的远海实时定位方法，其特征在于，所述利用海上用户端的近似坐标并根据卫星截止高度角确定可见卫星，若可见卫星数大于北斗短报文通讯的最大数量，则需依据预定义的GNSS星座顺序和精度衰减因子对多余卫星进行剔除；然后根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数。
4.如权利要求1所述的远海实时定位方法，其特征在于，所述陆地服务端将分钟计数、卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端，编码方法包括：
1)有关信息头部分的编码：6位无符号整型数据表示分钟计数；134比特数据依次表示134颗卫星的卫星编号掩码，其中：1到37表示GPS卫星，38到61表示GLONASS卫星，62到97表示Galileo卫星，98到134表示BDS卫星；4位无符号整型数据表示IODSSR；6位无符号整型数据数值范围为0到63，实际应用0到59； 4位无符号整型数据数值范围为0到15；
2)有关信息体部分的编码：10位无符号整型数据表示IODN；11位有符号整型数据以1cm为分辨率表示距离改正数，对应范围-10.23m到10.23m；11位有符号整型数据以1cm/s为分辨率表示距离变化率改正数，对应范围-10.23m/s到10.23m/s；
10位无符号整型数据数值范围为0到1023；11位有符号整型数据数值范围为-1023到+1023；11位有符号整型数据数值范围为-1023到+1023。
5.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1~4任意一项所述的远海实时定位方法。
6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1~4任意一项所述的远海实时定位方法。
7.一种实施权利要求1~4任意一项所述远海实时定位方法的远海实时定位系统，其特征在于，所述远海实时定位系统包括：
服务端RTS接收模块，用于陆地服务端接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；
用户端近似坐标解算模块，用于海上用户端获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算近似坐标；
用户端编码发送模块，用于实现海上用户端将时间、近似坐标与码观测类型进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到地面服务器；
服务端改正数计算模块，用于陆地服务端接收到来自海上用户端的信息，解码得到海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；
服务端编码发送模块，用于陆地服务端将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码，交予北斗短报文通讯终端发送到海上用户端；
用户端坐标定位模块，用于海上用户端对接收到的信息进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标。
8.如权利要求7所述的远海实时定位系统，其特征在于，所述陆地服务端设置有服务器及陆上北斗短报文通讯终端；
服务器负责接收IGS通过网络播发的RTS改正数并保存；解码海上用户端的近似坐标，利用海上用户端的近似坐标确定可见卫星，并根据RTS改正数计算可见卫星的距离与距离变化率改正数；将分钟计数、每整分钟的卫星编号掩码、IODSSR组成信息头部分，IODN、距离改正数及距离变化率改正数组成信息体部分，进行编码并发送至陆上北斗短报文通讯终端；
陆上北斗短报文通讯终端用于接收来自海上用户端的信息并发送到服务器；将服务器已编码的信息发送到海上用户端。
9.如权利要求7所述的远海实时定位系统，其特征在于，所述海上用户端设置有用户GNSS接收机及海上北斗短报文通讯终端；
用户GNSS接收机负责获取GNSS观测值并通过标准单点定位技术解算海上用户端的近似坐标；将时间、近似坐标与码观测类型进行编码并发送到北斗短报文通讯终端；接收海上北斗短报文通讯终端发送的编码信息，进行解码，实时精密单点定位，得到海上用户端的精确坐标；
海上北斗短报文通讯终端用于接收来自用户GNSS接收机的编码信息并发送到陆地服务端；接收来自陆地服务端的编码信息并发送至用户GNSS接收机。
10.一种定位终端，其特征在于，所述定位终端安装有权利要求7所述的远海实时定位系统。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140023564A (ko) * | 2012-08-16 | 2014-02-27 | 한국표준과학연구원 | 글로벌 네비게이션 위성 시스템을 이용한 단말, 단말이 측위 기술을 수행하는 방법, 단말을 이용한 측위 시스템 및 기록매체 |
| CN106371115A (zh) * | 2016-06-27 | 2017-02-01 | 上海达华测绘有限公司 | 基于北斗短报文技术多模多频海上精密定位方法 |
| CN108072887A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-05-25 | 同济大学 | 单基站远距离海上实时动态定位方法 |
| CN108983267A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 中国石油大学(华东) | 利用单台套北斗短报文实现远海精密定位的方法 |
| CN109901196A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-18 | 中国石油大学(华东) | 利用北斗短报文传输多频gnss数据和rts数据的方法 |
| CN110673180A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-10 | 中国石油大学(华东) | 基于北斗短报文并结合rts数据的远海精密卫星相对定位与导航方法 |
-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140023564A (ko) * | 2012-08-16 | 2014-02-27 | 한국표준과학연구원 | 글로벌 네비게이션 위성 시스템을 이용한 단말, 단말이 측위 기술을 수행하는 방법, 단말을 이용한 측위 시스템 및 기록매체 |
| CN106371115A (zh) * | 2016-06-27 | 2017-02-01 | 上海达华测绘有限公司 | 基于北斗短报文技术多模多频海上精密定位方法 |
| CN108072887A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-05-25 | 同济大学 | 单基站远距离海上实时动态定位方法 |
| CN108983267A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 中国石油大学(华东) | 利用单台套北斗短报文实现远海精密定位的方法 |
| CN109901196A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-18 | 中国石油大学(华东) | 利用北斗短报文传输多频gnss数据和rts数据的方法 |
| CN110673180A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-10 | 中国石油大学(华东) | 基于北斗短报文并结合rts数据的远海精密卫星相对定位与导航方法 |
Non-Patent Citations (11)
| Title |
|---|
| Bofeng Li 等.High-precision GNSS ocean positioning with BeiDou short-message communication.《Journal of Geodesy》.2018,第93卷(第2期),全文. * |
| Fuhong Wang 等.A Novel Method for Precise Onboard Real-Time Or⁃bit Determination with a Standalone GPS Receiver.《Sensors》.2015,第15卷(第12期),全文. * |
| Shengyue Ji 等.High-precision Ocean navigation with single set of BeiDou short-message device.《Journal of Geodesy》.2019,第93卷(第9期),全文. * |
| 于龙洋 等.基于北斗短报文的定位数据压缩和可靠传输.《电子技术应用》.2012,第38卷(第11期),全文. * |
| 关小果 等.海洋环境中北斗精密单点定位精度及性能分析.《测绘工程》.2020,第29卷(第2期),全文. * |
| 刘宏 等.基于北斗卫星导航系统的远距离海洋工程高精度定位技术.《测绘通报》.2017,(第5期),全文. * |
| 施闯 等.北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析.《测绘学报》.2017,第46卷(第10期),全文. * |
| 李乐乐 等.基于北斗三频数据的周跳探测与修复.《测绘工程》.2016,第25卷(第10期),全文. * |
| 焦永强 等.基于北斗卫星的远海施工船舶精准定位和信息化管理.《港口科技》.2019,(第1期),全文. * |
| 田英国 等.海上北斗动态精密定位的性能初步评估.《测绘与空间地理信息》.2020,第43卷(第3期),全文. * |
| 陆亚英 等.一种远距离高精度定位方法.《港口科技》.2017,(第4期),全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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