CN111913201A - 一种gnss差分定位方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种全球导航卫星系统GNSS差分定位方法、装置及计算机可读存储介质,其中该方法包括:当启动GNSS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点;使用所述最优频点进行DGNSS差分定位。如此,能大大提高DGNSS的定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及卫星导航领域,尤指一种GNSS差分定位方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
GNSS(全球导航卫星系统,Global Navigation Satellite System)伪距单点定位技术是卫星导航领域最早提出的定位技术,也是应用最普遍的定位技术,其用途广泛,具有全天候、不受天气影响等特点,被广泛的应用在各个领域。随着各个导航系统的不断发展与完善,多系统(例如GPS(Global Positioning System,美国全球定位系统),BDS(中国北斗卫星导航系统,BeiDou Navigation Satellite System),GLONASS(俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统,GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM),GALILEO(欧洲伽利略卫星导航系统,Galileo satellite navigation system))联合定位可以有效弥补单系统定位卫星颗数较少的缺陷。但是伪距单点定位还是受到多种误差源的影响,定位精度只能达到几米,复杂环境下定位误差甚至达到几十上百米。为了提高GNSS定位精度,很多学者先后提出了DGNSS(差分全球卫星导航系统,Differential Global Navigation Satellite System)、RTK(Real-time kinematic,实时动态载波相位差分技术)、PPP(精密单点定位技术,precise point positioning)等技术。其中DGNSS具有算法复杂度相对较低,实现相对简单,计算量小等特点,被广泛应用于车道级导航,船载航道导航,行人导航等多个领域。
随着GNSS系统的不断发展,各个导航系统已经可以支持多个频点的观测信息,这也为复杂环境下的高精度定位奠定了基础,其中GPS现已支持L1,L2,L5三个频点,BDS系统已经支持B1,B2,B3,B1C,B2A五个频点,GLONASS系统支持G1,G2两个频点,GALILEO系统支持E1,E5A,E5B三个频点,虽然多频点的观测值可以组成多种组合削弱电离层及其它误差的影响,但是GNSS单点定位还是会受到电离层、对流层、卫星轨道、钟差等误差的影响,定位精度只能达到米级。DGNSS可以利用基准站和移动站误差的相关性,完全消除卫星的星钟误差,消除大部分卫星轨道、对流层及电离层误差,将定位精度提升至分米级;差分定位的基准站一般都是架设在无遮挡的空旷环境下,利用基准站观测值解算的差分改正数几乎会包含视野内的所有卫星,但是传统DGNSS定位技术只使用第一频点进行定位解算,而有些系统的第一频点信号强度明显低于其他频点信号,如BDS的B2I信号强于B1I频点的信号,GALILEO的E5B信号强于E1频点等,因此当流动站在树荫遮挡、城市峡谷、干扰源的干扰等复杂环境下时,如果第一频点的卫星数较少或者完全没有第一频点观测值时,那么就会导致DGNSS的定位误差会非常大或不能进行DGNSS的定位解算的情况,这就大大降低了DGNSS的使用场景。
发明内容
有鉴于此,本发明一实施例提供了一种GNSS差分定位方法,包括:
当启动GNSS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点;
使用所述最优频点进行DGNSS差分定位;
其中,所述最优频点是指所述GNSS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
本发明一实施例还提供了一种电子装置,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的GNSS差分定位方法。
本发明一实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序,所述信息处理程序被处理器执行时实现上述的GNSS差分定位方法。
本发明实施例提供的技术方案,能大大提高DGNSS的定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图3为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图4为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图5为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图6为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图7为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图;
图8为本发明一实施例提供的一种电子装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例,但是该描述是示例性的,而不是限制性的,并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是,在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合,并在具体实施方式中进行了讨论,但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外,任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用,或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合,以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合,以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此,应当理解,在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此,除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外,实施例不受其它限制。此外,可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外,在描述具有代表性的实施例时,说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而,在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上,该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的,其它的步骤顺序也是可能的。因此,说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外,针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤,本领域技术人员可以容易地理解,这些顺序可以变化,并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
图1为本发明一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图1所示,该方法包括:
步骤101,当启动GNSS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
步骤102,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点;
步骤103,使用所述最优频点进行DGNSS差分定位;
其中,所述最优频点是指所述GNSS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述GNSS系统包括以下一种或者多种:
美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯全球卫星导航系统格洛纳斯GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
在一示例中,当所述GNSS系统为多种时,所述GNSS系统的最优频点包括每一种GNSS系统的最优频点。
在一示例中,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点,包括:
判断所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据的共视系统是否包括所述GNSS系统;
当所述共视系统包括所述GNSS系统时,从所述GNSS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述GNSS系统的最优频点;
其中,所述共视系统是指所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据中都能够观测到的所述GNSS系统支持的频点。
在一示例中,所述使用所述最优频点进行DGNSS差分定位,包括:
利用所述GNSS系统的最优频点的差分改正数修正所述GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值得到修正后的伪距观测值;
根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
在一示例中,当所述GNSS系统为多种时,所述利用所述GNSS系统的最优频点的差分改正数修正所述GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值,包括:
针对每一种GNSS系统分别执行如下操作:
利用该GNSS系统的最优频点的差分改正数修正该GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值;
所述根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
在一示例中,所述利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值建立方程组,采用最小二乘或者卡尔曼滤波进行DGNSS差分定位。
在一示例中,在使用所述最优频点进行DGNSS差分定位之前,该方法还包括:
根据所述基准站的观测数据计算所述GNSS系统支持的所有频点的差分改正数。
本发明实施例提供的技术方案,使用最优频点进行DGNSS差分定位,能够大大提高DGNSS的定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
在本发明的另一个实施例中,以启动单GNSS系统定位为例进行说明,该单GNSS系统为以下之一:美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
本发明实施例中以启动GPS系统定位为例进行示例性说明。
图2为本发明另一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图2所示,该方法包括:
步骤201,当启动GPS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
步骤202,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GPS系统的最优频点;
步骤203,使用所述最优频点进行DGNSS差分定位。
其中,所述最优频点是指所述GPS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重;或者,所述综合权重值=跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+观测卫星颗数×预设第三权重。
在一示例中,GPS系统现已支持L1,L2,L5三个频点,该最优频点可以是该三个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当L2频点的信号强度最强时,选择L2频点作为最优频点;或者,当L5频点的跟踪时间最长时,选择L5频点作为最优频点;或者,当L1频点观测卫星颗数最多时,选择L1频点作为最优频点;或者,当L2频点的综合权重值最大时,选择L2频点作为最优频点。
在一示例中,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GPS系统的最优频点,包括:
判断所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据的共视系统是否包括所述GPS系统;
当所述共视系统包括所述GPS系统时,从所述GPS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述GPS系统的最优频点。
其中,所述共视系统是指所述基准站的观测数据和所述移动站的卫星观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的所述GPS系统支持的频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GPS系统支持的频点为L1,L2,L5三个频点,移动站的观测数据观测到的GPS系统支持的频点为L2,L5两个频点,则从L2,L5这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当L2的综合权重值大于L5的权重值时,则选择L2作为GPS系统的最优频点,然后使用该L2频点进行DGNSS差分定位。
在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下如果GPS的L5频点的综合权重值大于L1和L2,则可以根据综合权重值选择GPS的L5进行差分定位,从而解决移动站在树荫或其它遮挡下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GPS的L1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择L2、L5的某个频点进行定位,通过这种自适应频点的选择方法,可以解决移动站在干扰环境下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
本发明实施例提供的技术方案,使用GPS系统的最优频点进行DGNSS差分定位,相较于只使用第一频点进行定位解算,能够大大提高GPS系统的DGNSS定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
在本发明的另一个实施例中,以启动单GNSS系统定位为例进行说明,该单GNSS系统为以下之一:美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
本发明实施例中以启动BDS系统定位为例进行示例性说明。
图3为本发明另一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图3所示,该方法包括:
步骤301,当启动BDS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
步骤302,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述BDS系统的最优频点;
步骤303,使用所述最优频点进行DGNSS差分定位。
其中,所述最优频点是指所述BDS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重;或者,所述综合权重值=跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+观测卫星颗数×预设第三权重。
在一示例中,BDS系统现已支持B1,B2,B3,B1C,B2A五个频点,该最优频点可以是该五个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当B2频点的信号强度最强时,选择B2频点作为最优频点;或者,当B3频点的跟踪时间最长时,选择B3频点作为最优频点;或者,当B1C频点观测卫星颗数最多时,选择B1C频点作为最优频点;或者,当B2A频点的综合权重值最大时,选择B2A频点作为最优频点。
在一示例中,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述BDS系统的最优频点,包括:
判断所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据的共视系统是否包括所述BDS系统;
当所述共视系统包括所述BDS系统时,从所述BDS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述BDS系统的最优频点。
其中,所述共视系统是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的所述BDS系统支持的频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的BDS系统的频点为B1,B2,B3,B1C,B2A五个频点,移动站的观测数据观测到的BDS系统的频点为B3,B1C,B2A三个频点,则从B3,B1C,B2A这三个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当这三个频点的综合权重值从大到小排序为B1C、B3、B2A时,则选择B1C作为BDS系统的最优频点,然后使用该B1C频点进行DGNSS差分定位。
在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果BDS的B2I频点的综合权重值大于B1I以及其他频点,则可以根据综合权重值选择BDS的B2I进行差分定位,从而解决移动站在树荫或其他遮挡下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如BDS的B1/B2受到干扰时,则可以根据综合权重值选择B3/B1C/B2A的某个频点进行定位,通过这种自适应频点的选择方法,可以解决移动站在干扰环境下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
本发明实施例提供的技术方案,使用BDS系统的最优频点进行DGNSS差分定位,相较于只采用第一频点进行定位,能够大大提高BDS系统的DGNSS定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
在本发明的另一个实施例中,以启动单GNSS系统定位为例进行说明,该单GNSS系统为以下之一:美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
本发明实施例中以启动GLONASS系统定位为例进行示例性说明。
图4为本发明另一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图4所示,该方法包括:
步骤401,当启动GLONASS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
步骤402,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GLONASS的最优频点;
步骤403,使用所述最优频点进行DGNSS差分定位。
其中,所述最优频点是指所述GLONASS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重;或者,所述综合权重值=跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+观测卫星颗数×预设第三权重。
在一示例中,GLONASS系统现已支持G1,G2两个频点,该最优频点可以是该两个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当G2频点的信号强度最强时,选择G2频点作为最优频点;或者,当G1频点的跟踪时间最长时,选择G1频点作为最优频点;或者,当G2频点观测卫星颗数最多时,选择G2频点作为最优频点;或者,当G1频点的综合权重值最大时,选择G1频点作为最优频点。
在一示例中,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GLONASS系统的最优频点,包括:
判断所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据的共视系统是否包括所述GLONASS系统;
当所述共视系统包括所述GLONASS系统时,从所述GLONASS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述GLONASS系统的最优频点。
其中,所述共视系统是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的所述GLONASS系统支持的频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GLONASS系统的频点为G1,G2两个频点,移动站的观测数据观测到的GLONASS系统的频点为G1,G2两个频点,则从G1,G2这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当G2的综合权重值大于G1的综合权重值时,则选择G2作为GLONASS系统的最优频点,然后使用该G2频点进行DGNSS差分定位。
在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果GLONASS系统的G2的综合权重值大于G1则可以根据信号强度选择GLONASS系统的G2进行差分定位,从而解决移动站在树荫遮挡下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GLONASS的G1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择G2进行定位,通过这种自适应频点的选择方法,可以解决移动站在干扰环境下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
本发明实施例提供的技术方案,使用GLONASS系统的最优频点进行DGNSS差分定位,相较于只采用第一频点进行定位,能够大大提高GLONASS系统的DGNSS定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
在本发明的另一个实施例中,以启动单GNSS系统定位为例进行说明,该单GNSS系统为以下之一:美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
本发明实施例中以启动GALILEO系统定位为例进行示例性说明。
图5为本发明另一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图5所示,该方法包括:
步骤501,当启动GALILEO系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
步骤502,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GALILEO的最优频点;
步骤503,使用所述最优频点进行DGNSS差分定位。
其中,所述最优频点是指所述GALILEO系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重;或者,所述综合权重值=跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+观测卫星颗数×预设第三权重。
在一示例中,GALILEO系统现已支持E1,E5A,E5B三个频点,该最优频点可以是该三个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当E5A频点的信号强度最强时,选择E5A频点作为最优频点;或者,当E5B频点的跟踪时间最长时,选择E5B频点作为最优频点;或者,当E1频点观测卫星颗数最多时,选择E1频点作为最优频点;或者,当E5A频点的综合权重值最大时,选择E5A频点作为最优频点。
在一示例中,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GALILEO系统的最优频点,包括:
判断所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据的共视系统是否包括所述GALILEO系统;
当所述共视系统包括所述GALILEO系统时,从所述GALILEO系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述GALILEO系统的最优频点。
其中,所述共视系统是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的所述GALILEO系统支持的频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GALILEO系统的频点为E1,E5A,E5B三个频点,移动站的观测数据观测到的GALILEO系统的频点为E1,E5A两个频点,则从E1,E5A这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当E5A的综合权重值大于E1的综合权重值时,则选择E5A作为GALILEO系统的最优频点,然后使用该E5A频点进行DGNSS差分定位。
在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果GALILEO系统E5B综合权重值大于E1和E5A两个频点,则可以根据综合权重值选择GALILEO系统的E5B进行差分定位,从而解决移动站在树荫遮挡下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GALILEO的E1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择E5B或者E5A进行定位,通过这种自适应频点的选择方法,可以解决移动站在干扰环境下DGNSS定位精度差或者不能进行DGNSS定位的问题。
本发明实施例提供的技术方案,使用GALILEO系统的最优频点进行DGNSS差分定位,相较于只能使用第一频点进行定位,能够大大提高GALILEO系统的DGNSS定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
在本发明的另一个实施例中,在上述实施例提供的所述方法中,所述使用最优频点进行DGNSS差分定位,包括:
利用所述GNSS系统的最优频点的差分改正数修正所述GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值得到修正后的伪距观测值;
根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
在一示例中,所述根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用所述修正后的伪距观测值,采用最小二乘或者卡尔曼滤波进行DGNSS差分定位。
在一示例中,在使用所述最优频点进行DGNSS差分定位之前,该方法还包括:
根据所述基准站的观测数据计算所述GNSS系统支持的所有频点的差分改正数。
在本发明的另一个实施例中,以启动多GNSS系统定位为例进行说明,该多GNSS系统包括以下两种或者多种系统:美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯格洛纳斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
本发明实施例中以启动GPS、BDS、GLONASS、GALILEO四种系统融合定位为例进行示例性说明。
图6为本发明另一实施例提供的一种GNSS差分定位方法的流程示意图,如图6所示,该方法包括:
步骤601,当启动多GNSS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;所述多GNSS系统包括GPS、BDS、GLONASS、GALILEO四种系统;
步骤602,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定每一个GNSS系统的最优频点;
步骤603,使用全部GNSS系统的最优频点进行DGNSS差分定位。
其中,每一个GNSS系统的最优频点是指该GNSS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
在一示例中,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+跟踪时间×预设第二权重;或者,所述综合权重值=跟踪时间×预设第二权重+观测卫星颗数×预设第三权重;或者,所述综合权重值=信号强度×预设第一权重+观测卫星颗数×预设第三权重。
其中,全部GNSS系统的最优频点包括每一个GNSS系统的最优频点,本发明实施例中,全部GNSS系统的最优频点包括GPS、BDS、GLONASS、GALILEO四种系统中每一个系统的最优频点。
在一示例中,根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定每一个GNSS系统的最优频点,包括:
针对每一个GNSS系统执行如下操作:
判断所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据的共视系统是否包括该GNSS系统;
当所述共视系统包括该GNSS系统时,从该GNSS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为该GNSS系统的最优频点;
其中,所述共视系统是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述基准站的观测数据和所述移动站的观测数据中都能够观测到的该GNSS系统支持的频点。
在一示例中,GPS系统现已支持L1,L2,L5三个频点,该最优频点可以是该三个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当L2频点的信号强度最强时,选择L2频点作为最优频点;或者,当L5频点的跟踪时间最长时,选择L5频点作为最优频点;或者,当L1频点观测卫星颗数最多时,选择L1频点作为最优频点;或者,当L2频点的综合权重值最大时,选择L2频点作为最优频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GPS系统的频点为L1,L2,L5三个频点,移动站的观测数据观测到的GPS系统的频点为L2,L5两个频点,则从L2,L5这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当L2的综合权重值大于L5的权重值时,则选择L2作为GPS系统的最优频点。在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果GPS的L5综合权重值大于L1和L2,则可以根据综合权重值选择GPS的L5作为GPS系统的最优频点。在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GPS的L1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择L2、L5的某个频点作为GPS系统的最优频点。
在一示例中,BDS系统现已支持B1,B2,B3,B1C,B2A五个频点,该最优频点可以是该五个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当B2频点的信号强度最强时,选择B2频点作为最优频点;或者,当B3频点的跟踪时间最长时,选择B3频点作为最优频点;或者,当B1C频点观测卫星颗数最多时,选择B1C频点作为最优频点;或者,当B2A频点的综合权重值最大时,选择B2A频点作为最优频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的BDS系统的频点为B1,B2,B3,B1C,B2A五个频点,移动站的观测数据观测到的BDS系统的频点为B3,B1C,B2A三个频点,则从B3,B1C,B2A这三个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当这三个频点的综合权重值从大到小排序为B1C、B3、B2A时,则选择B1C作为BDS系统的最优频点。在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择信号强度较好的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果BDS的B2I综合权重值大于B1I以及其他频点则可以根据综合权重值选择BDS的B2I作为该BDS系统的最优频点。在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如BDS的B1/B2受到干扰时,则可以根据综合权重值选择B3/B1C/B2A的某个频点作为该BDS系统的最优频点。
在一示例中,GLONASS系统现已支持G1,G2两个频点,该最优频点可以是该两个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当G2频点的信号强度最强时,选择G2频点作为最优频点;或者,当G1频点的跟踪时间最长时,选择G1频点作为最优频点;或者,当G2频点观测卫星颗数最多时,选择G2频点作为最优频点;或者,当G1频点的综合权重值最大时,选择G1频点作为最优频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GLONASS系统的频点为G1,G2两个频点,移动站的观测数据观测到的GLONASS系统的频点为G1,G2两个频点,则从G1,G2这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当G2的综合权重值大于G1的权重值时,则选择G2作为GLONASS系统的最优频点。在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果GLONASS系统的G2综合权重值大于G1则可以根据综合权重值选择GLONASS系统的G2作为该GLONASS系统的的最优频点。在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GLONASS系统的G1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择G2作为该GLONASS系统的最优频点。
在一示例中,GALILEO系统现已支持E1,E5A,E5B三个频点,该最优频点可以是该三个频点中满足预设条件的任意一个频点。例如当E5A频点的信号强度最强时,选择E5A频点作为最优频点;或者,当E5B频点的跟踪时间最长时,选择E5B频点作为最优频点;或者,当E1频点观测卫星颗数最多时,选择E1频点作为最优频点;或者,当E5A频点的综合权重值最大时,选择E5A频点作为最优频点。
在一示例中,基准站的观测数据中观测到的GALILEO系统的频点为E1,E5A,E5B三个频点,移动站的观测数据观测到的GLONASS系统的频点为E1,E5A两个频点,则从E1,E5A这两个共视频点中选择满足预设条件的频点作为最优频点,例如预设条件为综合权重值最大的频点,则当E5A的综合权重值大于E1的权重值时,则选择E5A作为GLONASS系统的最优频点。在又一示例中,在树荫或其它遮挡环境下、如果某个系统的第一频点信号较弱时,可以选择综合权重值最大的频点进行定位,例如在树荫遮挡下,如果GALILEO系统E5B综合权重值大于E1和E5A频点则可以根据综合权重值选择GALILEO系统的E5B作为该GALILEO系统的最优频点。在又一示例中,在一些干扰环境下,如果某个系统的某个频点信号受到干扰,可以选择无干扰的频点进行差分定位,例如GALILEO的E1受到干扰时,则可以根据综合权重值选择E5B或者E5A作为该GALILEO的最优频点。
本发明实施例提供的技术方案,使用多GNSS系统中每一个系统的最优频点进行DGNSS差分定位,可以使各个系统的不同频点同时参与差分定位解算,从而达到较高精度的差分定位结果,能够大大提高多GNSS系统的DGNSS定位精度,使移动站在复杂环境下依然有较高的定位精度。
本发明的另一实施例中,也可以是GPS、BDS、GLONASS、GALILEO四种系统中任意两种或者三种GNSS系统组合进行融合定位,方案与上述实施例一致,在此不再赘述。
在本发明的另一个实施例中,在上述一个实施例提供的所述方法中,所述使用每一个GNSS系统的最优频点进行DGNSS差分定位,包括:
针对每一种GNSS系统分别执行如下操作:
利用该GNSS系统的最优频点的差分改正数修正该GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值;
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
在一示例中,所述利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值建立方程组,采用最小二乘或者卡尔曼滤波进行DGNSS差分定位。
在一示例中,在使用每一个GNSS系统的最优频点进行DGNSS差分定位之前,该方法还包括:
根据所述基准站的观测数据计算每一个GNSS系统支持的所有频点的差分改正数。
在本发明另一实施例中,下面通过对接收机原始观测方程的变换及分析得到本发明上述实施例所使用的观测方程:
其中,针对差分改正数的生成:
公式(1)中,表示卫星i到基准站b之间的几何距离,dtb,k表示k频点的接收机钟差,dtsi表示为通过广播星历计算出的卫星钟差,δtsi表示卫星钟误差,Tgdk表示k频点的群波延迟,c表示光速,表示对流层误差,表示k频点的电离层误差,δorbi表示卫星i的轨道误差,表示基准站伪距的噪声。
如此,利用上述公式(2)就可以计算出每一个GNSS系统所有频点的差分改正数。
其中,针对移动站进行差分定位:
即公式(6):
由误差相关性可以得出公式(7):
令公式(8):
即可得到公式(9):
如此,利用跟踪到的多颗卫星,可以得到各颗星的公式(9)的观测方程,建立方程组,利用卡尔曼滤波或者最小二乘算法即可进行DGNSS差分定位。
图7为本发明另一实施例提供的一种差分定位方法的流程示意图,如图7所示,该方法包括:
步骤701,移动站获取自身的观测值及接收基准站的观测值;
其中,该移动站自身的观测值即为上面提到的移动站的观测数据,该基准站的观测值即为上面提到的基准站的观测数据。
步骤702,移动站根据收到的基准站的观测值,计算每个GNSS系统所有频点的差分改正数DC;
其中,移动站可以根据接收的到基准站的观测值利用上面提供的公式(2)计算基准站的观测值中所有GNSS系统所有频点的差分改正数。
步骤703,移动站从基准站与移动站的共视系统和共视频点中选择最优的频点;
其中,该最优的频点k即为各个系统的最优频点。
在一示例中,移动站可以根据自身观测值与基准站的观测值的共视系统和共视频点,选择出各个系统最优的频点k。例如可以利用移动站的观测值与基准站的观测值的共视系统及共视频点自适应选择各个GNSS系统中信号强度最强、或者跟踪时间最长、或者观测卫星颗数最多或者综合权重值最大的频点作为最优的频点k。
步骤704,移动站利用各个GNSS系统k频点的差分改正数DC修正各颗卫星k频点的伪距观测值;
其中,该修正是指利用差分改正数DC修正移动站各个卫星k频点伪距中的各项误差,例如将移动站各个GNSS系统的各个卫星k频点的伪距观测值减去对应频点的差分改正数。
步骤705,移动站利用修正后的各个GNSS系统k频点观测值建立方程组,用最小二乘或者卡尔曼滤波进行DGNSS差分定位。
本发明实施例提供的技术方案中,可以自适应选择各个GNSS系统信号强度好、或者跟踪时间长、或者观测卫星颗数多或者综合权重值大的频点(即最优频点)进行差分定位,例如某个GNSS系统的第一频点受到干扰时,可以根据综合权重值选择第二频点、第三频点或者第四频点作为最优频点,然后利用最优频点进行差分定位;又例如,在树荫或其它遮挡环境中,可选择综合权重最大的频点进行定位解算,例如BDS的B2I综合权重值优于B1I以及其他频点,GALILEO的E5B综合权重值大于E1以及其他频点,当有树荫遮档时,可以选择BDS的B2I信号及GALILEO的E5B信号进行DGNSS定位解算,从而提升移动站的DGNSS定位精度或者解决其不能进行DGNSS定位的问题;又例如,在一些干扰环境下,当某个GNSS系统的第一频点信号受到干扰时,可以自适应选择无干扰的信号进行定位解算,例如BDS的B1/B2频点受到干扰,可以根据综合权重值选择B3/B1C/B2A的某个频点进行差分定位,GPS的L5频点受到干扰,可以选择L1/L2的某个频点进行差分定位。本发明实施例提供的技术方案,利用这种自适应的选择策略,使移动站在城市峡谷、树荫遮挡、干扰等复杂环境下也可以进行DGNSS差分定位,提升了移动站的DGNSS定位精度或者解决其不能进行DGNSS定位的问题,使移动站在复杂环境下依然可以有较高的定位精度。
本发明的另一实施例还提供了一种电子装置,如图8所示,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述差分定位方法。
本发明的另一实施例还一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序,所述信息处理程序被处理器执行时实现上述任一项所述差分定位方法。
在本发明的另一实施例中,上述提到的基准站包括至少一套GNSS接收机及相关配套设施,基准站的天线固定在空旷无遮挡的环境中,移动站的天线直接固定在车载平台上,然后采用上述任一项所述差分定位方法,能使差分定位(Differential GlobalNavigation Satellite System,简称DGNSS,差分全球卫星导航系统)在树荫遮挡,城市道路及干扰等复杂环境下自适应选择频点进行差分定位,可有效提升复杂环境下DGNSS的定位精度。
在本发明的另一实施例中,上述任一实施例提供的差分定位方法,可以应用在城市车道级导航,江河航道导航以及行人可穿戴设备的导航等多个领域。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种全球导航卫星系统GNSS差分定位方法,包括:
当启动GNSS系统定位时,移动站接收基准站的观测数据;
根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点;
使用所述最优频点进行DGNSS差分定位;
其中,所述最优频点是指所述GNSS系统支持的所有频点中满足预设条件的频点;所述预设条件包括以下条件之一:
信号强度最强,跟踪时间最长,观测卫星颗数最多,综合权重值最大;
其中,所述综合权重值为任意两种或者两种以上预定参数的数值进行加权求和的结果,所述预定参数包括:信号强度、跟踪时间、或者观测卫星颗数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述GNSS系统包括以下一种或者多种:
美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS、俄罗斯全球卫星导航系统格洛纳斯GLONASS、欧洲伽利略卫星导航系统GALILEO。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,
当所述GNSS系统为多种时,所述GNSS系统的最优频点包括每一种GNSS系统的最优频点。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述基准站的观测数据以及所述移动站的观测数据确定所述GNSS系统的最优频点,包括:
判断所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据的共视系统是否包括所述GNSS系统;
当所述共视系统包括所述GNSS系统时,从所述GNSS系统的共视频点中选择满足预设条件的频点作为所述GNSS系统的最优频点;
其中,所述共视系统是指所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据中都能够观测到的GNSS系统,所述共视频点是指所述移动站的观测数据和所述基准站的观测数据中都能够观测到的所述GNSS系统支持的频点。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述使用所述最优频点进行DGNSS差分定位,包括:
利用所述GNSS系统的最优频点的差分改正数修正所述GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值得到修正后的伪距观测值;
根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,当所述GNSS系统为多种时,所述利用所述GNSS系统的最优频点的差分改正数修正所述GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值,包括:
针对每一种GNSS系统分别执行如下操作:
利用该GNSS系统的最优频点的差分改正数修正该GNSS系统各颗卫星最优频点的伪距观测值;
所述根据所述修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值进行DGNSS差分定位,包括:
利用全部GNSS系统各颗卫星最优频点各自修正后的伪距观测值建立方程组,采用最小二乘或者卡尔曼滤波进行DGNSS差分定位。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在使用所述最优频点进行DGNSS差分定位之前,该方法还包括:
根据所述基准站的观测数据计算所述GNSS系统支持的所有频点的差分改正数。
9.一种电子装置,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的GNSS差分定位方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序,所述信息处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的GNSS差分定位方法。
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