CN114019585A - 一种大高差地区高精度定位cors网fkp解算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,所述方法包括:步骤一:获取CORS站点GNSS观测数据和气象观测数据;步骤二:计算各CORS站点的对流层总延迟改正数;步骤三:解算出各个站点的湿延迟改正数;步骤四:获取各个CORS站点的PWV值;步骤五:获取大气可降水量PWV随机域模型;步骤六:对CORS站点覆盖的三维空间区域进行三维格网剖分;步骤七:计算虚拟格网点处带有高程属性的PWV值;步骤八:播发格网化虚拟对流层湿延迟改正数;步骤九:解算出监测站点处的精确对流层误差改正数;步骤十:计算出该监测站点的其它精确误差改正数;步骤十一:解算准确坐标。以解决现有技术在大高差地区网络RTK用户模糊度无法固定,或者出现定位精度过低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,属于网络RTK技术领域。
背景技术
网络RTK(Real-time kinematic,实时动态测量技术)基本原理是在一个较大的区域内稀疏地、较均匀地布设多个基准站,构成一个基准站网,以这些基准站数据为基准计算GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)改正信息并播发给用户,从而对该地区内的网络RTK用户提供实时厘米级定位服务。
网络RTK是由基准站网,数据处理中心和数据通信线路组成的。基准站上应配备双频全波长GNSS接收机,该接收机能同时提供精确的双频伪距观测值。基准站的站坐标应精确已知,其坐标可采用长时间GNSS静态相对定位等方法来确定。此外,这些站还应配备数据通信设备及气象仪器等。基准站应按规定的采样率进行连续观测,并通过数据通信链实时将观测数据传送至数据处理中心。数据处理中心对CORS(Continuously OperatingReference Stations,连续运行卫星定位服务参考站)站观测数据进行解算,并解算出对流层误差、电离层误差和卫星钟差等误差。数据处理中心根据流动站播发的概略坐标(可据伪距法单点定位求得)该流动站的GNSS误差改正数,并播发给流动用户进行修正以获得精确坐标。基准站与数据处理中心间通常使用网络专线进行数据通信。流动站和数据处理中心间的双向数据通信则通过5G、4G、微波等方式。
在川藏铁路沿线,当通过现有的网络RTK进行定位时,会常出现网络RTK用户模糊度无法固定,或者出现定位精度过低的问题,进一步测试后发现,现有的网络RTK在大高差地区都会普遍出现此问题。
在解决大高差地区定位精度低的问题时,现有技术中提出了专利号为CN202010892977.4的发明专利,公开了一种实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法,这种算法可解决大高差下定位精度低的问题,但是这种算法只适用于普通RTK,不适用于网路RTK。
目前,尚未有方法可以解决网络RTK在大高差地区网用户模糊度无法固定,或者定位解算精度过低的问题,为此,提出了一种大高差地区CORS网解算方法,解决了网络RTK在大高差地区网络RTK模糊度无法固定,或者定位精度过低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种大高差地区高精度定位CORS网FKP(Flachen KorrekturParameter,区域改造数技术)解算方法,以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是:一种大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,所述方法包括:
步骤一:获取CORS站点GNSS观测数据和CORS站点气象观测数据;
步骤二:通过精密单点定位技术PPP(precise point positioning,精密单点定位技术)计算各CORS站点的对流层总延迟改正数;
步骤三:由对流层总延迟改正数解算出各个站点的湿延迟改正数;
步骤四:由各个CORS站点的湿延迟改正数得到各个CORS站点的PWV(precipitablewater vapor,大气可降水量)值;
步骤五:利用各个CORS站的坐标、高程、PWV值进行空间结构性分析和空间变异性分析得到各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型;
步骤六:对CORS站点覆盖的三维空间区域进行三维格网剖分;
步骤七:利用PWV随机域模型和格网点的坐标高程计算虚拟格网点处带有高程属性的PWV值;
步骤八:将PWV值转化为湿延迟改正数,播发具有坐标、高程属性的格网化虚拟对流层湿延迟改正数;
步骤九:利用监测站点的概略坐标和概略高程加上播发的格网化虚拟对流层湿延迟改正数通过双线性内插计算监测站点的精确对流层湿延迟改正数,再进一步解算出该监测站点处的精确对流层误差改正数;
步骤十:在监测站点处,根据监测站点的概略坐标和接收到的其他网格误差改正数进行双线性内插计算出该监测站点的其它精确误差改正数;
步骤十一:在监测站点处,根据监测站点的确对流层误差改正数和其它精确误差改正数进一步解算得到该站点处的准确坐标。
进一步地,所述GNSS观测数据直接通过CORS接收机获取,站点气象观测数据通过CORS基站气象观测设备获取。
进一步地,所述大气可降水量PWV随机域模型的建立方法如下:
用各个CORS站点的大气加权平均温度将各对CORS站点对流层湿延迟换算成各个CORS站点的大气可降水量PWV,分析PWV空间分布规律,计算空间自相关模型,生成变异函数,以及空间变化趋势,使用空间克里格算法对各个CORS站点大气可降水量PWV进行空间三维建模,建立起各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型。
进一步地,所述PWV空间分布规律包含结构性规律和变异性规律。
进一步地,结构性规律根据水汽分布随高程呈幂指数递减的规律构建函数模型得到,变异性规律根据水汽值的空间分布残差进行变异性分析得到。
进一步地,所述步骤六中对各CORS站点覆盖区域进行三维格网剖分为均匀剖分。
进一步地,所述其他网格误差改正数包括电离层格网改正数和轨道钟差改正数,所述其它精确误差改正数包括精确电离层误差改正数和精确轨道钟差改正数。
本发明的有益效果是:
1)提出了大高差地区空间相关的PWV空间三维模型的建立方法,充分考虑了水汽空间分布的结构性和变异性,利用空间克里格算法来计算PWV分布变异性,使得大高差地区湿延迟的计算精度得以保障;
2)本发明通过利用精密单点定位技术对大高差地区所有CORS站的对流层绝对延迟进行精准估计,利用所有CORS站的对流层延迟建立区域绝对对流层延迟模型,对CORS站覆盖区域的用户对流层延迟进行有效改正,解决了山区基准站之间的高程落差大导致常规网络RTK用户模糊度无法固定或者定位精度过低的问题,可解决大部分大高差地形条件下网络RTK的高精度定位的需求;
3)本发明中,CORS数据解算中心对空间区域进行三维网格均匀剖分,并分别计算出各网格点处各项误差改正数,然后再播发网格点处的各项误差改正数,数据解算精度高,解算稳定性好,还可减少现场测量时的计算量,加快现场测量的工作效率;
4)本发明中,可充分利用CORS数据解算中的计算资源,加快解算进度。同时,采用FKP的方式进行边缘计算,可充分利用接收机的解算能力,提高解算速度。同时,可以避免VRS解算模型中,当监测站点移动速度过快,导致解算基线过长时定位结果不准确的问题;
5)本发明中,采用FKP解算模型,无须向CORS数据解算中心发送监测站点的概略坐标,从而避免了空位位置暴露的风险,以及数据在传播过程中被篡改的风险,采用被动式定位,保密性好,更加安全。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
本发明实施例中的技术方案,总体思路如下:
发明人认真分析了现有的网络RTK技术不适用川藏铁路沿线的原因,是因为川藏铁路沿线的CORS站间点高差较大,同时铁路沿线的用户位置站点与CORS站点间的高差也大,而国内外的连续运行参考站服务系统都是基于地势起伏平缓地区,均不适用于高山峡谷等大高差地区。因此原有对流层改正模型没有考虑大高差地区对CORS站点和机位置站点对流层延迟的影响,导致现有的对流层改正模型精度过低,使得原有的网络RTK算法往往不太适用,经常用户模糊度无法固定,或者定位精度过低。
本发明通过实测气象参数更新对流层模型,并计算和播放对流层参数,提升了CORS用户定位精度的效果,解决了现有的网络RTK在大高差地区用户模糊度无法固定,或者定位精度过低的问题。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施实例1:参考图1,一种大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,所述方法包括:
步骤一:获取CORS站点GNSS观测数据和CORS站点气象观测数据;
步骤二:通过精密单点定位技术PPP计算各CORS站点的对流层总延迟改正数;
步骤三:由对流层总延迟改正数解算出各个站点的湿延迟改正数;
步骤四:由各个CORS站点的湿延迟改正数得到各个CORS站点的PWV值;
步骤五:利用各个CORS站的坐标、高程、PWV值进行空间结构性分析和空间变异性分析得到各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型;
步骤六:对CORS站点覆盖的三维空间区域进行三维格网剖分;
步骤七:利用PWV随机域模型和格网点的坐标高程计算虚拟格网点处带有高程属性的PWV值;
步骤八:将PWV值转化为湿延迟改正数,播发具有坐标、高程属性的格网化虚拟对流层湿延迟改正数;
步骤九:利用监测站点的概略坐标和概略高程加上播发的格网化虚拟对流层湿延迟改正数通过双线性内插计算监测站点的精确对流层湿延迟改正数,再进一步解算出该监测站点处的精确对流层误差改正数;
步骤十:在监测站点处,根据监测站点的概略坐标和接收到的其他网格误差改正数进行双线性内插计算出该监测站点的其它精确误差改正数;
步骤十一:在监测站点处,根据监测站点的确对流层误差改正数和其它精确误差改正数进一步解算得到该站点处的准确坐标。
本发明提出了大高差地区空间相关的PWV空间三维模型的建立方法,充分考虑了水汽空间分布的结构性和变异性,利用空间克里格算法来计算PWV分布变异性,使得大高差地区湿延迟的计算精度得以保障;通过利用精密单点定位技术对大高差地区所有CORS站的对流层绝对延迟进行精准估计,利用所有CORS站的对流层延迟建立区域绝对对流层延迟模型,对CORS站覆盖区域的用户对流层延迟进行有效改正,解决了山区基准站之间的高程落差大导致常规网络RTK用户模糊度无法固定或者定位精度过低的问题,可解决大部分大高差地形条件下网络RTK的高精度定位的需求;本发明中,CORS数据解算中心对空间区域进行三维网格均匀剖分,并分别计算出各网格点处各项误差改正数,然后再播发网格点处的各项误差改正数,数据解算精度高,解算稳定性好,还可减少现场测量时的计算量,加快现场测量的工作效率;本发明中,可充分利用CORS数据解算中的计算资源,加快解算进度。同时,采用FKP的方式进行边缘计算,可充分利用接收机的解算能力,提高解算速度。同时,可以避免VRS解算模型中,当监测站点移动速度过快,导致解算基线过长时定位结果不准确的问题;本发明中,采用FKP解算模型,无须向CORS数据解算中心发送监测站点的概略坐标,从而避免了空位位置暴露的风险,以及数据在传播过程中被篡改的风险,采用被动式定位,保密性好,更加安全。
进一步地,所述GNSS观测数据直接通过CORS接收机获取,站点气象观测数据通过CORS基站气象观测设备获取。
具体地,通过CORS接收机获取和CORS基站气象观测设备获取GNSS观测数据和站点气象观测数据。
进一步地,所述大气可降水量PWV随机域模型的建立方法如下:用各个CORS站点的大气加权平均温度将各对CORS站点对流层湿延迟换算成各个CORS站点的大气可降水量PWV,分析PWV空间分布规律,计算空间自相关模型,生成变异函数,以及空间变化趋势,使用空间克里格算法对各个CORS站点大气可降水量PWV进行空间三维建模,建立起各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型。
具体地,通过各个站点的大气加权平均温度得到大气可降水量PWV随机域模型。
进一步地,所述PWV空间分布规律包含结构性规律和变异性规律。
具体地,通过结构性规律和变异性规律分析PWV空间分布规律。
进一步地,结构性规律根据水汽分布随高程呈幂指数递减的规律构建函数模型得到,变异性规律根据水汽值的空间分布残差进行变异性分析得到。
具体地,通过水汽分布随高程呈幂指数递减的规律构建函数模型获取结构性规律,通过水汽值的空间分布残差获取变异性规律。
进一步地,所述步骤六中对各CORS站点覆盖区域进行三维格网剖分为均匀剖分。
本发明中,CORS数据解算中心对空间区域进行三维网格均匀剖分,并分别计算出各网格点处各项误差改正数,然后再播发网格点处的各项误差改正数,数据解算精度高,解算稳定性好,还可减少现场测量时的计算量,加快现场测量的工作效率;同时三维格网剖分为均匀剖分可起到简化模型计算的作用。
进一步地,所述其他网格误差改正数包括电离层格网改正数和轨道钟差改正数,所述其它精确误差改正数包括精确电离层误差改正数和精确轨道钟差改正数。
具体地,通过电离层误差改正数、轨道钟差改正数对误差进行修正。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤一,获取CORS站点GNSS观测数据和CORS站点气象观测数据;
步骤二,通过精密单点定位技术PPP计算各CORS站点的对流层总延迟改正数;
步骤三,由对流层总延迟改正数解算出各个站点的湿延迟改正数;
步骤四,由各个CORS站点的湿延迟改正数得到各个CORS站点的PWV值;
步骤五,利用各个CORS站的坐标、高程对PWV值进行空间结构性分析和空间变异性分析,得到各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型;
步骤六,对CORS站点覆盖的三维空间区域进行三维格网剖分;
步骤七,利用PWV随机域模型和格网点的坐标高程计算虚拟格网点处带有高程属性的PWV值;
步骤八,将PWV值转化为湿延迟改正数,播发具有坐标、高程属性的格网化虚拟对流层湿延迟改正数;
步骤九,利用监测站点的概略坐标和概略高程加上播发的格网化虚拟对流层湿延迟改正数通过双线性内插计算监测站点的精确对流层湿延迟改正数,再进一步解算出该监测站点处的精确对流层误差改正数;
步骤十,在监测站点处,根据监测站点的概略坐标和接收到的其他网格误差改正数进行双线性内插计算出该监测站点的其它精确误差改正数;
步骤十一,在监测站点处,根据监测站点的确对流层误差改正数和其它精确误差改正数进一步解算得到该站点处的准确坐标。
2.根据权利要求1所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:所述GNSS观测数据直接通过CORS接收机获取,站点气象观测数据通过CORS基站气象观测设备获取。
3.根据权利要求1所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:步骤五中所述大气可降水量PWV随机域模型的建立方法如下;
利用各个CORS站点的大气加权平均温度将各对CORS站点对流层湿延迟换算成各个CORS站点的大气可降水量PWV,分析PWV空间分布规律,计算空间自相关模型,生成变异函数,以及空间变化趋势,使用空间克里格算法对各个CORS站点大气可降水量PWV进行空间三维建模,建立起各CORS站点覆盖空间范围内连续的、空间相关的大气可降水量PWV随机域模型。
4.根据权利要求3所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:所述PWV空间分布规律包含结构性规律和变异性规律。
5.根据权利要求4所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:结构性规律根据水汽分布随高程呈幂指数递减的规律构建函数模型得到,变异性规律根据水汽值的空间分布残差进行变异性分析得到。
6.根据权利要求1所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:步骤六中对各CORS站点覆盖区域进行三维格网剖分为均匀剖分。
7.根据权利要求1所述的大高差地区高精度定位CORS网FKP解算方法,其特征在于:步骤十中所述其他网格误差改正数包括电离层格网改正数和轨道钟差改正数,步骤十一中所述其它精确误差改正数包括精确电离层误差改正数和精确轨道钟差改正数。
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