CN114488238B - Rtk定位方法及相关设备 - Google Patents

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CN114488238B CN202111347342.7A CN202111347342A CN114488238B CN 114488238 B CN114488238 B CN 114488238B CN 202111347342 A CN202111347342 A CN 202111347342A CN 114488238 B CN114488238 B CN 114488238B
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/46—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being of a radio-wave signal type

Abstract

本申请提供了一种RTK定位方法、装置、GNSS定位芯片、RTK定位模块、移动终端以及计算机可读存储介质。本申请的方法中，使用切换前基站数据完成当前时刻的RTK定位后，可以快速输出高精度定位结果，实现基站的无缝切换，再利用新旧基站的观测数据对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿得到当前时刻的浮点解算结果。该解算结果可以在下一时刻RTK定位解算时使用，充分利用了原RTK定位解算过程已经得到的单差模糊度收敛结果，无需重新进行收敛即可以在基站切换后实现厘米级以上高精度定位结果的持续输出。对于用户而言，基站的切换完全不影响定位结果的持续提供。

Description

RTK定位方法及相关设备
技术领域
本发明涉及全球导航卫星定位领域，尤其涉及RTK定位方法及装置、GNSS定位芯片、RTK定位模块、移动终端以及计算机可读存储介质。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)地基增强系统是卫星导航系统的重要组成部分，用于提供卫星导航系统增强定位精度和完好性的服务，主要服务地面应用，例如测绘勘探、监测控制、驾考驾培、精准农业、航空航海等专业领域，及交通导航、旅游、应急救援等大众领域。目前国内已有多家服务商可以提供高精度的差分数据服务，用于GNSS高精度RTK(Real Time Kinematic，载波相位差分技术)解算，用户接收机通过接收服务商提供的基站数据，进行基于差分修正的RTK解算，可以达到提高卫星导航精度的目的，优化后的定位精度可以从毫米级至厘米级不等。
用户接收机在使用差分数据服务时，需要上报自己的概略位置，服务商根据用户位置选取临近的基站，将基站坐标和基站的观测量通过网络发送给用户。用户通过网络收到该基站的位置和观测量信息后，进行RTK解算，得到高精度的位置信息。在实际使用过程中，由于用户自身移动、服务商自身系统维护等原因，可能发生基站切换。现有技术中，发生基站切换时时由于各种原因，通常需要一段时间使用新基站的数据得到稳定的定位结果，在这段时间内，接收机无法提供厘米级以上的高精度定位结果。
发明内容
基于上述现状，本申请的主要目的在于提供RTK定位方法及装置、GNSS定位芯片、RTK定位模块、移动终端以及计算机可读存储介质，能够在保证用户接收机在RTK定位时，当进行基站切换时，接收机可以继续提供精确的定位结果，实现基站的无缝切换。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
一种RTK定位方法，所述方法包括如下步骤：
S000，接收机接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据；
S100，当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
S200，接收机根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算，得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成接收机当前时刻的定位；
S300，当基站发生切换时，当前时刻的定位完成后，接收机根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S400，接收机基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
S500，接收机使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算，以得到接收机下一时刻的RTK定位结果。
可选的，步骤S000中，所述接收机通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，步骤S100中，当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，并在步骤S200完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
可选的，步骤S300中，接收机从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
可选的，步骤S200之前，所述方法还包括：
当基站未发生切换时，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，并以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据。
可选的，步骤S200包括：
S201，根据所述观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
S202，基于当前时刻的所述单差模糊浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的所述双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
S203，每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
可选的，步骤S201包括：
S2011，对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
S2012，基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的浮点解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
可选的，步骤S300包括：
S301，当基站发生切换时，在接收机当前时刻的定位完成后，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号；
S302，若所述第一卫星信号是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，则确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
S303，对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S304，若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，则将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表中删除。
可选的，所述基站数据包括相位观测量以及基站坐标，S303包括：
S3031，对于每个所述待处理卫星信号，获取所述待处理卫星信号的所述参考卫星；
S3032，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据，依据预设公式1计算双差星站间距离r，所预设公式1为：
Figure BDA0003354478000000031
S3033，使用当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据，依据预设公式2计算载波相位双差AdrDD，所述预设公式2为：
Figure BDA0003354478000000041
其中，rbnew为新基站坐标，rbold为旧基站坐标，上一时刻为t0，当前时刻为t1，卫星j为卫星信号频点i的参考卫星，卫星k在t0时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000042
在t1时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000043
卫星j在t0时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000044
在t1时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000045
Figure BDA0003354478000000046
为新基站在t1时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000047
为旧基站在t0时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000048
为新基站在t1时刻接收到的卫星k的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000049
为旧基站在t0时刻接收到的卫星k的载波相位观测量。
可选的，步骤S400包括：
对于每个所述待处理卫星信号，基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值，根据预设公式3计算所述双差补偿值DeltaCycle，所述预设公式3为：
Figure BDA00033544780000000410
其中，λi为卫星信号频点i的波长。
可选的，步骤S500之前，所述方法还包括：
对每个所述双差补偿值进行可靠性检验，当所述双差补偿值不可靠时，将所述双差补偿值对应的卫星信号记为待初始化卫星信号。
可选的，所述方法还包括：
对所述待初始化卫星信号，根据当前时刻接收机观测数据和当前时刻的基站数据，基于预设RTK定位解算算法进行初始化以及定位解算。
可选的，所述浮点解算结果还包括方差-协方差矩阵，步骤S300后，所述方法还包括步骤：
S700，根据卫星仰角对上一时刻的方差-协方差矩阵进行补偿得到当前时刻的方差-协方差矩阵，以更新当前时刻的浮点解算结果。
可选的，步骤S700包括：
确定每个进行补偿的所述单差模糊度浮点解对应的第一卫星仰角；
使用新的方差阵预测方程预测当前时刻的方差-协方差预测矩阵，所述方差阵预测方程为：
Figure BDA0003354478000000051
以方差阵更新方程更新所述当前时刻的方差-协方差预测矩阵得到所述当前时刻的方差-协方差矩阵，作为所述当前时刻的浮点解算结果中的方差-协方差矩阵，所述方差阵更新方程为：
Figure BDA0003354478000000052
其中，Pk(-)为当前时刻的方差-协方差矩阵预测值，
Figure BDA0003354478000000053
为上一时刻的状态转移矩阵，Pk-19+)为上一时刻的方差-协方差矩阵，Qk-1为上一时刻的过程噪声矩阵，Pk为当前时刻的方差-协方差矩阵，Kk为当前时刻的滤波增益矩阵，Hk为当前时刻的线性化矩阵，I为单位矩阵，Rk为当前时刻的测量噪声矩阵，Qadj为补偿矩阵，补偿矩阵中与进行了补偿的所述单差模糊度浮点解对应的对角线元素为依据卫星仰角确定的非零值，其他元素均为0。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种RTK定位装置，所述装置包括：
数据接收模块，用于接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据；
观测数据更新模块，用于当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
RTK解算模块，用于根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，以完成当前时刻的定位；
双差数据确定模块，用于当基站发生切换时，当前时刻的定位完成后，根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
双差补偿模块，用于根据所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
模糊度补偿模块，用于使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算，以得到接收机下一时刻的RTK定位结果。
可选的，所述数据接收模块通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，所述观测数据更新模块进行数据更新的过程包括：
当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，并在所述RTK解算模块完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
可选的，所述双差数据确定模块还用于从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
可选的，观测数据更新模块还用于：
当基站未发生切换时，在RTK解算模块进行解算前，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，并以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据。
可选的，RTK解算模块包括：
浮点解算单元，用于根据所述观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
固定解解算单元，用于基于当前时刻的所述单差模糊度浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
结果记录单元，用于每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
可选的，所述浮点解算单元包括：
双差计算子单元，用于对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
滤波迭代子单元，用于基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
可选的，所述双差数据确定模块包括：
待处理信号确认单元，用于当基站切换时，在当前时刻的定位完成后，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号，若所述第一卫星信号是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
双差计算单元，用于对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
信号剔除单元，用于在若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号时，将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表中删除。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种GNSS定位芯片，包括处理器，所述处理器用于实现如前所述的RTK定位方法。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种RTK定位模块，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于实现如前所述的RTK定位方法。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种移动终端，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于实现如前所述的RTK定位方法。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时，执行如前所述的RTK定位方法。
有益效果：
本申请实施例采用的RTK定位方法、RTK定位装置、GNSS定位芯片、RTK定位模块、移动终端以及计算机可读存储介质，每次在基站发生切换时，先不更新基站数据，而是采用上一时刻的基站数据和当前时刻接收机观测数据先进行RTK定位解算，得到当前时刻的RTK定位结果以及当前时刻的单差模糊度浮点解，完成当前时刻的定位后，再更新基站数据，使用当前时刻的基站数据和上一时刻收到的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差，进而计算双差补偿值，使用计算得到的双差补偿值对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果用于下一时刻进行RTK定位解算。使用切换前基站数据完成当前时刻的RTK定位后，可以快速输出高精度定位结果，实现基站的无缝切换，再利用新旧基站的观测数据对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿得到当前时刻的浮点解算结果，该解算结果可以在下一时刻RTK定位解算时使用，充分利用了原RTK定位解算过程已经得到的单差模糊度收敛结果，无需重新进行收敛即可以在接站切换后实现厘米级以上高精度定位结果的持续输出。对于用户而言，基站的切换完全不影响定位结果的持续提供。
本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明的优选实施方式进行描述。图中：
图1所示是本申请一实施方式中RTK定位方法的应用环境示意图；
图2所示是本申请一实施方式中RTK定位方法的流程示意图；
图3所示是本申请一实施方式中RTK定位装置的功能框图；
图4所示是用来实现本申请公开实施例的移动终端的结构示意图。
具体实施方式
为了对本申请的技术方案进行更详细的说明，以促进对本申请的进一步理解，下面结合附图描述本申请的具体实施方式。但应当理解，所有示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的唯一限定。
本申请中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请各个实施例所提供的RTK定位方法的执行主体一般可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在GNSS定位芯片中、或是集成设置在RTK定位模块中或具有RTK定位功能的电子设备中，上述GNSS定位芯片可以为具有计算处理能力、能实现RTK定位的集成电路，包括但不限于数字集成电路或是混合集成电路等，上述电子设备可以由两个物理实体构成，也可以是一个物理实体构成，例如包括：该具有RTK定位功能的电子设备可以为笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)等的移动终端，上述RTK定位模块可以应用于测绘勘探、监测控制、车辆、精准农业用无人机、航空航海定位仪，及交通导航设备、应急救援设备中。在一些可能的实现方式中，该RTK定位方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
为了便于理解，实施例中以具有RTK定位功能的移动终端(下称接收机)为例，示例性描述RTK定位方法实施时的详细过程。示例性的，图1是一般接收机实现RTK定位时的应用环境图，如图1所示，接收机r接收来自多个卫星(如图中所示卫星j、卫星k等)的卫星信号作为接收机观测数据(通常包含伪距观测量以及相位观测量)，为了实现RTK定位，还需要接收来自基站b的基站数据以进行差分计算，基站数据通常由服务商提供，接收机通常以固定的频率(例如每秒)发送自己的位置给服务商，服务商根据这个位置选择一个基站为接收机服务，服务商发送基站位置数据、观测数据等基站数据给接收机r。
以下对本申请中的名词统一进行说明：
单差：单差通常包括接收机间单差和星间单差。本申请中，单差是指接收机间单差，即在不同观测站(本申请中为基站或接收机)上观测同一颗卫星，得到的观测值之差。本申请中，通过单差计算得到的结果/变量称为单差结果/变量。
双差：在不同观测站同步观测同一组卫星(每组包含两颗卫星)所得单差之差，即为双差。通过双差计算得到的结果/变量称为双差结果/变量。
整周模糊度：即载波相位整周模糊度，载波相位测量中，在不存在周跳或周跳已正确探测与修复的前提下，不确定整周数所造成的初始偏差。根据观测模型(非差观测模型、单差观测模型或双差观测模型)的不同，整周模糊度通常可以分为非差模糊度、单差模糊度以及双差模糊度。
单差模糊度：卫星s在某一频点i的相位偏差单差称为该卫星的单差模糊度，也即单差整周模糊度。观测同一个卫星信号，存在对应多个不同卫星的单差模糊度。例如，对于频点i的卫星信号，接收机可以同时接收到卫星1、2、3、4、5等多个卫星发出的卫星信号，则该卫星信号下，卫星1、2、3、4、5的单差模糊度需要逐一计算。
请参考图2，所示是本申请一实施方式中RTK定位方法的流程示意图。
在本实施例中，所述RTK定位方法包括如下步骤：
S000，接收机接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据；
S100，当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
S200，接收机根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
S300，当基站发生切换时，接收机根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S400，接收机基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
S500，接收机使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算，以得到接收机下一时刻的RTK定位结果。
本申请实施例采用上述方法，每次基站发生切换时，先不更新基站数据，而是采用上一时刻的基站数据和当前时刻接收机观测数据先进行RTK定位解算，得到当前时刻的RTK定位结果以及当前时刻的单差模糊度浮点解，完成当前时刻的定位后，再更新基站数据，使用当前时刻的基站数据和上一时刻收到的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差，进而计算双差补偿值，使用计算得到的双差补偿值对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果用于下一时刻进行RTK定位解算。当前时刻的RTK定位完成后，可以快速输出高精度定位结果，实现基站的无缝切换，再利用新旧基站的观测数据对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿得到当前时刻的浮点解算结果，该解算结果可以在下一时刻RTK定位解算时使用，充分利用了原RTK定位解算过程已经得到的单差模糊度收敛结果，无需重新进行收敛即可以在基站切换后实现高精度定位结果的持续输出，对于用户而言，基站的切换完全不影响定位结果的持续提供。
现有技术中，接收到观测数据后，RTK定位解算是一个从初始化开始不断迭代收敛的过程，上一个时刻求解过程中得到的浮点解算结果，在下一个时刻的求解中会被重复利用，逐渐收敛，进而求解出整周模糊度固定解，以及位置信息固定解作为定位结果输出。如果更换了基站，通常需要重新进行初始化并收敛，重新求解整周模糊度以及位置信息固定解，这样才能保证后续定位的准确性以及定位结果的精度符合RTK定位的要求。
本申请实施例中，求解得到的整周模糊度固定解为双差整周模糊度，在RTK定位解算过程中，通过预设滤波算法求解得到位置信息浮点解和单差模糊度浮点解后，将单差模糊度浮点解转换为双差模糊度浮点解后，再求解双差模糊度固定解，即双差整周模糊度。
步骤S000中，接收机可以通过自带的天线接收卫星信号，经过模数转换后得到接收机观测信号。本申请实施例，服务商发送的基站数据的形式取决于服务商以及接收机所采用的RTK为基于RTCM2.X协议的RTK还是基于RTCM3.X协议的RTK，具体的，可以为差分数据的形式，也可以为实际观测数据，可以理解的，基站数据的形式可以随着卫星系统以及RTK技术发展的而变化。
步骤S100中，本实施例中，是否发生基站切换可以通过检测接收到的基站数据的基站号进行判断，服务商发送的基站数据中通常会携带有当前基站的基站号，因此，接收机可以比对上一时刻接收到的基站号和当前时刻的基站号。若基站号发生了变化，则可以确认当前发生了基站切换，此时，不更新基站数据，而是使用当前时刻的接收机观测数据和上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，进行RTK定位解算。
可以理解，在其他实施例中，基站切换也可以不由接收机进行检测，而是由服务商在发送基站数据时直接通知接收机。示例性的，服务商开始给接收机发送新基站的基站数据时，同时发送一个切换数据包以通知接收机基站已经发生切换，或者在第一次发送新基站的基站数据时，在该基站数据中携带一个基站切换标识，该标识表示基站已经发生切换。
可以理解，若基站未发生切换，则接收机继续按通常的RTK定位方式进行定位。示例性的，使用当前时刻的接收机观测数据和基站数据作为观测数据，继续进行RTK定位解算。
步骤S200是RTK定位时的常规的解算流程，在RTK定位解算的过程中，某一个时刻的浮点解算结果中会被用于与该时刻相邻的下一个时刻的解算，每次RTK定位解算前，可以根据当前时刻的观测数据和上一时刻的浮点解算结果进行RTK定位解算，浮点解算结果包括单差位置信息浮点解和单差模糊度浮点解，也包括与每个浮点解对应的方差-协方差矩阵。最终的固定解包括双差位置信息固定解和整周模糊度固定解，即双差整周模糊度，接收机会根据单差模糊度浮点解持续维护单差模糊度的维护值以在下一时刻的RTK定位解算中继续使用，双差位置信息固定解则作为双差定位结果，也即RTK定位结果。本实施例中，对于接收机可以稳定接收到的每个不同频点的卫星信号，只要该卫星信号也处于基站的稳定接收范围内，都会进行上述RTK定位解算，也即，对于接收机和基站的共视信号，都会进行上述RTK定位解算。
在基站发生切换的时刻，当前时刻的观测数据中，基站数据并未更新，仍旧为上一时刻的基站数据，单差模糊度此时的维护值仍旧为使用上一时刻旧基站数据进行RTK定位解算所得到的上一时刻的单差模糊度浮点解，此时使用当前时刻的观测数据和上一时刻的单差模糊度浮点解进行RTK定位解算，依旧可以利用切换前的收敛结果得到双差位置信息固定解和双差整周模糊度，同时由于上一时刻的基站数据的数据龄期仍在有效期内，定位精度依旧可以满足RTK精度要求，由此，保证了在切换过程中可以持续输出高精度定位结果，避免因为切换后重新定位导致定位中断。
步骤S300-S500是在基站发生了切换时，使用上一时刻基站数据和当前时刻接收机观测数据完成接收机当前时刻的RTK定位后才进行的操作。在步骤S300-S500，接收机利用新旧基站的观测数据对维护的单差模糊度，即当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿，这样，在下一时刻使用新的观测数据和补偿后的单差模糊度进行RTK定位解算时，由于新旧基站之间的模糊度已经被补偿，RTK定位解算依旧可以得到收敛的结果，而无需重新使用新基站数据进行RTK初始化和重新收敛。在本实施例中，单差模糊度的补偿过程如下：根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差，由双差星站间距离以及载波相位双差可以计算得到一个双差补偿值，进而对当前时刻的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算，更新后的当前时刻的浮点解算在下一个时刻继续用于RTK定位解算。
在一可选实施例中，步骤S000中，所述接收机通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，步骤S100中：
当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为观测数据，在完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
进一步地，在本实施例中，步骤S200前，所述方法还包括：当基站未发生切换时，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为观测数据。
进一步的，在本实施例中，步骤S300中，接收机从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
上述步骤中描述的是观测数据的更新策略。为了保证RTK定位解算的常规流程的相对独立，不受基站切换的影响，本实施例中对于观测数据的更新进行了特殊的设计。由于服务商的基站数据是不断发送的，因此，为了避免遗漏数据，本申请通过单独的线程，即第一线程，接收服务商发送的基站数据，基站数据存储在第一存储区中。而RTK定位解算以及基站切换时的补偿处理由第二线程进行，RTK定位解算时，观测数据来源于接收机接收的当前时刻接收机观测数据以及第二存储区中存储的最新的基站数据。第一线程会根据基站是否切换确定更新策略，若未发生基站切换，在每次定位解算前将第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中，此时第二存储区中存储的最新基站数据为当前时刻的基站数据，RTK定位解算时使用的观测数据都是当前时刻的数据。若发生了基站切换，则在定位解算后才将第一存储区当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中，则RTK定位解算时，此时第二存储区中存储的最新基站数据为上一时刻的基站数据，也即，RTK定位解算使用的观测数据中，基站数据是上一时刻的基站数据。
如此，通过两个线程以及两个存储区的配合控制RTK定位解算所需的观测数据的更新，既可以确保切换后的第一个时刻RTK解算使用的是旧基站的基站数据，又可以保证进行补偿计算时可以使用新基站的基站数据。同时，不管是在基站切换时，还是在基站未切换时，当需要进行RTK定位解算时，直接调用该部分进行解算即可，可以保持RTK定位解算的相对独立，对于进行RTK定位解算的模块而言，只需从第二存储区获取最新的基站数据即可，而无需关注当前是否发生了基站切换。
在一可选实施例中，步骤S200包括：
S201，根据所述观测数据以及上一时刻的解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
S202，基于当前时刻的所述单差模糊度浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
S203,每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
在本申请中，预设滤波算法可以为卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法或是序贯最小二乘法等。
S201和S202是RTK定位解算的通常流程，本实施例中，以预设滤波算法为卡尔曼滤波算法为例描述本申请中RTK定位解算的通常流程，包括：
RTK初始化步骤：首次解算时，利用将PVT(Position，Velocity，Time，位置、速度、时间)解算结果以及单差模糊度初值，初始化接收机状态向量。
本申请实施例中，状态向量由接收机的位置向量、速度向量、加速度向量以及单差模糊度构成。示例性的，状态向量
Figure BDA0003354478000000141
其中
Figure BDA0003354478000000142
Figure BDA0003354478000000143
分别为接收机的位置向量、速度向量和加速度向量。
Figure BDA0003354478000000144
Bi中的每一项为对应卫星的频点i的载波相位单差模糊度。
短基线下，单差模糊度初值由伪距单差和载波相位单差之差近似得到，伪距单差和载波相位单差可以由基站数据和接收机观测数据直接计算得到，示例性的，接收机用r表示，基站用b表示，则卫星j的频点i的卫星信号对应的单差模糊度初值
Figure BDA0003354478000000145
其中
Figure BDA0003354478000000146
为载波相位单差，
Figure BDA0003354478000000151
为伪距单差。
位置向量、速度向量、加速度向量也即位置信息，加速度向量初值通常为0，位置向量、速度向量通过单点PVT解算得到，现有技术中对此有多种解算方式，本发明对此不做限制。在一实施例中，位置向量可以为接收机的地理坐标，例如，经纬度信息。
浮点解解算步骤：本申请实施例中，卡尔曼滤波算法的观测方程使用双差观测方程，观测向量为双差计算结果，即伪距双差以及载波相位双差，对于每个卫星信号，选取参考卫星后即可进行双差计算，建立双差观测方程持续观测，基于卡尔曼滤波算法进行滤波迭代，最终达到收敛状态，求得状态向量浮点解。后续每次解算中，都可以双差观测方程以及根据上一时刻的浮点解算结果更新浮点解，示例性的，根据双差观测方程以及上一时刻的状态向量浮点解以及方差-协方差矩阵继续迭代，更新当前时刻的状态向量浮点解。
示例性的，在采用卡尔曼滤波算法的前提下，本实施例中，观测方程为：
y＝h(x)+η (1)；
观测向量y为双差计算结果
Figure BDA0003354478000000152
和
Figure BDA0003354478000000153
(参考卫星为j):
Figure BDA0003354478000000154
预测方程为：
Figure BDA0003354478000000155
Figure BDA0003354478000000156
更新方程为：
Inno＝y-h (5)；
Figure BDA0003354478000000157
xk(+)＝xk(-)+KkInno (7)；
Figure BDA0003354478000000158
上述式(1)-(8)中，xk(-)为当前时刻k的状态向量预测值，xk(+)为当前时刻的状态向量浮点解，Pk(-)为当前时刻k的方差-协方差矩阵预测值，
Figure BDA0003354478000000161
为当前时刻k的状态转移矩阵，
Figure BDA0003354478000000162
为上一时刻k-1的状态转移矩阵，Pk-1(+)为上一时刻k-1的方差-协方差矩阵，Qk-1为上一时刻k-1的过程噪声矩阵，Pk为当前时刻k的方差-协方差矩阵，Kk为当前时刻k的滤波增益矩阵，Hk为当前时刻k的线性化矩阵，I为单位矩阵，Rk为当前时刻k的测量噪声矩阵，Inno为卡尔曼滤波中的新息量，即观测量和预测值的差。
固定解求解步骤：将求得的单差模糊度浮点解转换为双差模糊度后，求解双差整周模糊度，由双差整周模糊度进一步得到接收机坐标的位置信息固定解。
示例性的，假设选定的参考卫星j位于卫星列表的第1个，则该信号的单差转双差算子D写为：
Figure BDA0003354478000000163
在求解固定解时，使用变换矩阵G对浮点解和方差-协方差矩阵P进行变换：
Figure BDA0003354478000000164
Figure BDA0003354478000000165
Figure BDA0003354478000000166
其中
Figure BDA0003354478000000167
为双差整周模糊度的浮点解，
Figure BDA0003354478000000168
为
Figure BDA0003354478000000169
的转置矩阵，QNN为双差整周模糊度的方差-协方差矩阵，QR是接收机位置速度加速度的方差协方差阵，QRN和QNR为转置关系，是接收机位置速度加速度与模糊度之间的协方差阵。双差整周模糊度的固定解为：
Figure BDA00033544780000001610
接收机位置信息固定解为：
Figure BDA00033544780000001611
从位置信息固定解中的位置向量就可以直接确定接收机的位置信息。
本实施例中，对于接收机和基站的共视信号，都会进行上述RTK定位解算，但是，并不是每个卫星信号都可以得到双差定位结果，例如，某些卫星信号，在进行滤波求解时，最终无法收敛，或无法得到符合预设精度要求的固定解。因此，本实施例中，对于最终可以得到定位结果的卫星信号会进行记录，以形成有效双差卫星信号列表，表中记录卫星信号的卫星号以及频点。本实施例中，有效双差卫星信号列表在基站切换时计算双差补偿值使用。在实际使用中，有效双差卫星信号列表也可以在进行伪距或载波相位异常检测时使用。
在一可选实施例中，S201包括：
S2011，对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
S2012，基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的浮点解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
接收机观测数据和基站数据中都包含伪距观测量和载波相位观测量，在选定参考卫星后，对于每个卫星信号，可以计算得到对应多个卫星的伪距双差以及载波相位双差，以伪距双差以及载波相位双差作为卡尔曼滤波观测方程的观测向量，结合上一时刻的浮点解算结果，则可以更新得到当前时刻的状态向量浮点解以及方差-协方差矩阵。示例性的，可以采用上述式(1)-(8)进行更新。其中，以卫星j为参考卫星，卫星k的伪距双差
Figure BDA0003354478000000171
和载波相位双差
Figure BDA0003354478000000172
为：
Figure BDA0003354478000000173
Figure BDA0003354478000000174
Figure BDA0003354478000000175
Figure BDA0003354478000000176
Figure BDA0003354478000000177
为卫星j的频点i的伪距单差和载波相位单差，
Figure BDA0003354478000000178
为频点i下，接收机以及基站对卫星j的伪距观测量，
Figure BDA0003354478000000179
为频点i下，接收机r以及基站b对卫星j的载波相位观测量，本实施例中，
Figure BDA00033544780000001710
由实际观测量与波长λi相乘所得，其单位为米。
在一可选实施例中，S300包括：
S301，在完成当前时刻的定位后，当检测到基站切换时，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号；
S302，若所述第一卫星信号为所述接收机以及切换后的基站的共视信号，确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
S303，对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S304，若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表删除。
本实施例中，由于接收机的移动以及基站的切换后，旧基站与接收机所形成的有效双差卫星信号列表中的卫星信号，并不都在接收机与新基站的接收范围内，也即，不都是接收机和新基站的共视信号，切换基站后，接收机也只能对共视信号进行定位解算，所以，也只需对这些卫星信号的单差模糊度浮点解进行补偿维护。对维护的单差模糊度进行补偿时，依次从有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号进行上述判断，需要维护的卫星信号为待处理卫星信号，对于有效双差卫星信号列表记录中的所有卫星号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差。不需要维护的卫星信号则从列表中删除。
在一可选实施例中，所述基站数据包括相位观测量以及基站坐标，S303包括：
S3031，对于每个所述待处理卫星信号，获取所述待处理卫星信号的所述参考卫星；
S3032，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据，依据预设公式1计算双差星站间距离r，所预设公式1为：
Figure BDA0003354478000000181
S3033，使用当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据，依据预设公式2计算载波相位双差AdrDD，所述预设公式2为：
Figure BDA0003354478000000182
本实施例中，j,k表示卫星j,k，rbnew为新基站坐标，rbold为旧基站坐标，上一时刻为t0，当前时刻为t1，卫星j为卫星信号频点i的参考卫星，卫星k在t0时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000183
在t1时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000184
卫星j在t0时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000185
在t1时刻的位置为
Figure BDA0003354478000000186
Figure BDA0003354478000000187
为新基站在t1时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000191
为旧基站在t0时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000192
为新基站在t1时刻接收到的卫星k的载波相位观测量，
Figure BDA0003354478000000193
为旧基站在t0时刻接收到的卫星k的载波相位观测量，所述载波相位观测量的单位均为米。
在一可选实施例中，步骤S400包括：
对于每个所述待处理卫星信号，基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值，根据预设公式3计算所述双差补偿值DeltaCycle，所述预设公式3为：
Figure BDA0003354478000000194
其中，λi为卫星信号频点i的波长。
本实施例中，对于每个待处理信号，基于有效双差卫星信号列表记录中的所有卫星号，依次计算得到双差补偿值后，对于参考卫星之外的卫星，对该卫星的单差模糊度浮点解进行补偿，示例性的，
Figure BDA0003354478000000195
Figure BDA0003354478000000196
为当前时刻进行RTK定位解算时，使用旧基站数据所得到的单差模糊度浮点解。
本实施例的方案中，采用双差补偿值对单差模糊度进行补偿，这样，在下一个时刻，使用补偿后的单差模糊度进行RTK解算，就可以得到新基站下收敛的固定解，而无需重新进行收敛。并且，本实施例中，在整个RTK定位过程中，单差模糊度不受参考卫星的影响，相比于直接对双差模糊度进行比较，维护和补偿的单差模糊度也使得整个补偿更为简单、计算更为简单。
在一可选实施例中，步骤S500之前，所述方法还包括：
对每个所述双差补偿值进行可靠性检验，当所述双差补偿值不可靠时，将所述双差补偿值对应的卫星信号记为待初始化卫星信号。
在上述可选实施例中，所述方法还包括：
对所述待初始化卫星信号，根据当前时刻接收机观测数据和当前时刻的基站数据，基于预设RTK定位解算算法进行初始化以及定位解算。
本实施例中，双差补偿值是为了补偿基站切换后，新旧基站之间的双差整周模糊度的差值，理论上，双差整周模糊度为整数，因此，双差补偿值也应当为整数，基于此，可以对双差补偿值进行可靠性检验，示例性的，
Figure BDA0003354478000000201
(
Figure BDA0003354478000000202
为向下取整)，若Delta大于预设值，则认定该双差补偿值不可靠，对于该卫星信号下对应该双差补偿值的卫星，其单差模糊度浮点解不能进行补偿，应当标记为需要重新复位的待初始化信号。可以理解，由于每个待处理卫星信号下通常有多个不同卫星的单差模糊度浮点解需要补偿，此处，可以仅标记双差补偿值不可靠的卫星，在处理该待处理卫星信号时，仅对该颗卫星的单差模糊度重新进行初始化以及RTK定位解算，求得该颗卫星的单差模糊度浮动解，而对于其他卫星的单差模糊度浮点解，只要其双差补偿值可靠，依旧可以进行补偿。
在一可选实施例中，所述解算结果还包括方差-协方差矩阵，S300后，所述方法还包括：
S700，根据卫星仰角对上一时刻的方差-协方差矩阵进行补偿得到当前时刻的方差-协方差矩阵，以更新当前时刻的浮点解算结果。
在上述可选实施例中，S700包括：
确定每个进行补偿的所述单差模糊度浮点解对应的第一卫星仰角；
使用新的方差阵预测方程预测当前时刻的方差-协方差预测矩阵，所述方差阵预测方差为：
Figure BDA0003354478000000203
以方差阵更新方程更新所述当前时刻的方差-协方差预测矩阵得到所述当前时刻的方差-协方差矩阵，作为所述当前时刻的浮点解算结果中的方差-协方差矩阵，所述方差阵更新方程为：
Figure BDA0003354478000000204
其中，Pk(-)为当前时刻的方差-协方差矩阵预测值，
Figure BDA0003354478000000205
为上一时刻的状态转移矩阵，Pk-1(+)为上一时刻的方差-协方差矩阵，Qk-1为上一时刻的过程噪声矩阵，Pk为当前时刻的方差-协方差矩阵，Kk为当前时刻的滤波增益矩阵，Hk为当前时刻的线性化矩阵，I为单位矩阵，Rk为当前时刻的测量噪声矩阵，Qadj为补偿矩阵，补偿矩阵中与进行了补偿的所述单差模糊度浮点解对应的对角线元素为依据卫星仰角确定的非零值，其他元素均为0。
在本实施例中，卫星仰角指该单差模糊度浮点解对应的卫星的仰角。补偿矩阵中的非零元素的值是依据卫星仰角确定的经验值，可以通过历史基站切换后，方差-协方差矩阵的变化确定，示例性的，本实施例中，该非零值为：
qk＝25+cos(elk)*100 (18)；
其中，elk表示进行单差模糊度补偿的卫星k的仰角。
本实施例中，除了对单差模糊度进行补偿外，进一步对RTK定位解算过程中的方差-协方差矩阵也进行了补偿，这样可以使得补偿过后的解算结果更为准确。
请参考图3，所示是本申请一实施方式中RTK定位装置的功能框图。在本实施例中，所述装置包括：
数据接收模块300，用于为接收机接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据
观测数据更新模块310，用于当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
RTK解算模块320，根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
双差数据确定模块330，用于当基站发生切换时，根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
双差补偿模块340，基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
模糊度补偿模块350，用于使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算以得到下一时刻的RTK定位结果。
在一可选实施例中，数据接收模块300通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，观测数据更新模块310进行数据更新的过程包括：
当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，并在所述RTK解算模块完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
所述双差数据确定模块330还用于从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
在本实施例中，观测数据更新模块310还用于：
当基站未发生切换时，在RTK解算模块进行解算前，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，并以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据。
在一可选实施例中，RTK解算模块320包括：
浮点解算单元321，用于根据所述观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
固定解解算单元322，用于基于当前时刻的所述单差模糊度浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
结果记录单元323，用于每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
在一可选实施例中，浮点解算单元321包括：
双差计算子单元3211，用于对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
滤波迭代子单元3212，用于基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
在一可选实施例中，双差数据确定模块330包括：
待处理信号确认单元331，用于当基站切换时，在当前时刻的定位完成后，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号，若所述第一卫星信号是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
双差计算单元332，用于对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
信号剔除单元333，用于在若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号时，将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表中删除。
在一可选实施例中，所述基站数据包括相位观测量以及基站坐标，双差计算单元332的确定双差星站间距离以及载波相位双差的过程包括：
对于每个所述待处理卫星信号，获取所述待处理卫星信号的所述参考卫星；
根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据，依据预设公式1计算双差星站间距离r，所预设公式1为：
Figure BDA0003354478000000231
使用当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据，依据预设公式2计算载波相位双差AdrDD，所述预设公式2为：
Figure BDA0003354478000000232
在一可选实施例中，双差补偿模块340的确定双差补偿值的过程包括：
对于每个所述待处理卫星信号，基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值DeltaCycle，根据预设公式3计算所述双差补偿值，所述预设公式3为：
Figure BDA0003354478000000233
其中，λi为卫星信号频点i的波长。
在一可选实施例中，所述装置还包括：
可靠性验证模块360，用于对每个所述双差补偿值进行可靠性检验，当所述双差补偿值不可靠时，将所述双差补偿值对应的卫星信号记为待初始化卫星信号。
在上述可选实施例中，所述RTK解算模块还用于：
对所述待初始化卫星信号，根据当前时刻接收机观测数据和当前时刻的基站数据，基于预设RTK定位解算算法进行初始化以及定位解算。
在一可选实施例中，所述浮点解算结果还包括方差-协方差矩阵，所述装置还包括：
方差阵补偿模块370，用于根据卫星仰角对上一时刻的方差-协方差矩阵进行补偿得到当前时刻的方差-协方差矩阵，以更新当前时刻的浮点解算结果。
在上述可选实施例中，方差阵补偿模块370进行方差阵补偿包括如下过程：
确定每个进行补偿的所述单差模糊度浮点解对应的第一卫星仰角；
使用新的方差阵预测方程预测当前时刻的方差-协方差预测矩阵，所述方差阵预测方差为：
Figure BDA0003354478000000241
以方差阵更新方程更新所述当前时刻的方差-协方差预测矩阵得到所述当前时刻的方差-协方差矩阵，作为所述当前时刻的浮点解算结果中的方差-协方差矩阵，所述方差阵更新方程为：
Figure BDA0003354478000000242
其中，Pk(-)为当前时刻的方差-协方差矩阵预测值，
Figure BDA0003354478000000243
为上一时刻的状态转移矩阵，Pk-1(+)为上一时刻的方差-协方差矩阵，Qk-1为上一时刻的过程噪声矩阵，Pk为当前时刻的方差-协方差矩阵，Kk为当前时刻的滤波增益矩阵，Hk为当前时刻的线性化矩阵，I为单位矩阵，Rk为当前时刻的测量噪声矩阵，Qadj为补偿矩阵，补偿矩阵中与进行了补偿的所述单差模糊度浮点解对应的对角线元素为依据卫星仰角确定的非零值，其他元素均为0。
上述各实施例中的RTK定位装置30具有的功能模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，这里不再赘述。
另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。
本申请一实施方式中还提供一种GNSS定位芯片，包括处理器，所述处理器用于实现上文方法实施例描述的RTK定位方法。可以理解的，所述GNSS定位芯片为具有计算处理能力、能实现RTK定位的集成电路，包括但不限于数字集成电路或是混合集成电路等，当所述GNSS定位芯片为数字芯片时，其可以通过连接射频芯片接收卫星信号并进行模数转换以接收卫星信号。当GNSS定位芯片为混合芯片时，可以内置射频天线以及ADC数模转换模块，直接接收卫星信号。
本申请一实施方式中还提供一种RTK定位模块，包括处理器，所述处理器用于实现上文方法实施例描述的RTK定位方法。在一实施例中，所述RTK定位模块可以为内置上述GNSS定位芯片的定位模块。
下面参考图4，其示出了适于用来实现本申请公开实施例的移动终端40的结构示意图。本实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如可以为笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)等的移动终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，移动终端40可以包括处理器(例如中央处理器、图形处理器等)401，其可以根据存储在存储器401中的不同应用程序代码而执行各种适当的动作和处理。所述存储器401可以包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)在RAM 403中，存储有移动终端40操作所需的各种程序和数据。存储器401、处理器402、天线403以及显示屏404可以通过线连接，例如，通过总线404彼此相连。天线403可以允许移动终端40与其他设备进行无线通信，接收卫星信号或服务商发送的数据。可以理解，在其他实施例中，移动终端还可以包括通信接口，显示屏404也可以为外置输出设备，通过通信接口与移动终端40连接。
在本申请的实施例中，处理器402执行存储器401中存储的应用程序代码时，可以执行如图1实施例所提供所述的RTK定位方法。
虽然图4中示出了具有各种装置的移动终端40，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本申请前述公开的实施例，上文参考图2实施例流程图描述的过程可以被实现为计算机程序。例如，本申请实施例还提供包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行图2实施例流程图的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信接口从网络上被下载和安装，或者从存储器408被安装。在该计算机程序被处理器402执行时，执行上述实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，上述的计算机可读介质可以包括但不限于：可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)；存储器802也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如只读存储器(read-only memory，ROM)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-statedrive，SSD)；存储器402还可以包括上述种类的存储器的组合。
在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
在一可选实施例中，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，可以用于计算机软件指令，包含计算机程序，该计算机程序被处理器运行时，执行如上述实施例中所述的RTK定位方法。该存储介质包括但不限于快闪存储器、硬盘、固态硬盘。
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本申请的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本申请的权利要求范围内。

Claims (24)

1.一种RTK定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S000，接收机接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据；
S100，当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
S200，接收机根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算，得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成接收机当前时刻的定位；
S300，当基站发生切换时，当前时刻的定位完成后，接收机根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S400，接收机基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
S500，接收机使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算，以得到接收机下一时刻的RTK定位结果。
2.如权利要求1所述的基站切换时的RTK定位方法，其特征在于，
步骤S000中，所述接收机通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，
步骤S100中，
当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，并在步骤S200完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
3.如权利要求2所述的基站切换时的RTK定位方法，其特征在于，步骤S300中，接收机从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
4.如权利要求2所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S200之前，所述方法还包括：
当基站未发生切换时，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，并以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据。
5.如权利要求1所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S200包括：
S201，根据所述观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
S202，基于当前时刻的所述单差模糊浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的所述双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
S203，每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
6.根据权利要求5的RTK定位方法，其特征在于，步骤S201包括：
S2011，对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
S2012，基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的浮点解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
7.根据权利要求5所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S300包括：
S301，当基站发生切换时，在接收机当前时刻的定位完成后，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号；
S302，若所述第一卫星信号是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，则确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
S303，对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
S304，若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，则将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表中删除。
8.根据权利要求7所述的RTK定位方法，其特征在于，所述基站数据包括相位观测量以及基站坐标，S303包括：
S3031，对于每个所述待处理卫星信号，获取所述待处理卫星信号的参考卫星；
S3032，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据，依据预设公式1计算双差星站间距离r，所预设公式1为：
Figure FDA0003862865620000031
S3033，使用当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据，依据预设公式2计算载波相位双差AdrDD，所述预设公式2为：
Figure FDA0003862865620000032
其中，rbnew为新基站坐标，rbold为旧基站坐标，上一时刻为t0，当前时刻为t1，卫星j为卫星信号频点i的参考卫星，卫星k在t0时刻的位置为
Figure FDA0003862865620000033
在t1时刻的位置为
Figure FDA0003862865620000034
卫星j在t0时刻的位置为
Figure FDA0003862865620000035
在t1时刻的位置为
Figure FDA0003862865620000036
为新基站在t1时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure FDA0003862865620000037
为旧基站在t0时刻接收到的卫星j的载波相位观测量，
Figure FDA0003862865620000038
为新基站在t1时刻接收到的卫星k的载波相位观测量，
Figure FDA0003862865620000039
为旧基站在t0时刻接收到的卫星k的载波相位观测量。
9.根据权利要求8所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S400包括：
对于每个所述待处理卫星信号，基于所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值，根据预设公式3计算所述双差补偿值DeltaCycle，所述预设公式3为：
Figure FDA00038628656200000310
其中，λi为卫星信号频点i的波长。
10.根据权利要求1所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S500之前，所述方法还包括：
对每个所述双差补偿值进行可靠性检验，当所述双差补偿值不可靠时，将所述双差补偿值对应的卫星信号记为待初始化卫星信号。
11.根据权利要求10所述的RTK定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述待初始化卫星信号，根据当前时刻接收机观测数据和当前时刻的基站数据，基于预设RTK定位解算算法进行初始化以及定位解算。
12.如权利要求1-11任一项所述的RTK定位方法，其特征在于，所述浮点解算结果还包括方差-协方差矩阵，步骤S300后，所述方法还包括步骤：
S700，根据卫星仰角对上一时刻的方差-协方差矩阵进行补偿得到当前时刻的方差-协方差矩阵，以更新当前时刻的浮点解算结果。
13.如权利要求12所述的RTK定位方法，其特征在于，步骤S700包括：
确定每个进行补偿的所述单差模糊度浮点解对应的第一卫星仰角；
使用新的方差阵预测方程预测当前时刻的方差-协方差预测矩阵，所述方差阵预测方程为：
Figure FDA0003862865620000041
以方差阵更新方程更新所述当前时刻的方差-协方差预测矩阵得到所述当前时刻的方差-协方差矩阵，作为所述当前时刻的浮点解算结果中的方差-协方差矩阵，所述方差阵更新方程为：
Figure FDA0003862865620000042
其中，Pk(-)为当前时刻的方差-协方差矩阵预测值，
Figure FDA0003862865620000043
为上一时刻的状态转移矩阵，Pk-1(+)为上一时刻的方差-协方差矩阵，Qk-1为上一时刻的过程噪声矩阵，Pk为当前时刻的方差-协方差矩阵，Kk为当前时刻的滤波增益矩阵，Hk为当前时刻的线性化矩阵，I为单位矩阵，Rk为当前时刻的测量噪声矩阵，Qadj为补偿矩阵，补偿矩阵中与进行了补偿的所述单差模糊度浮点解对应的对角线元素为依据卫星仰角确定的非零值，其他元素均为0。
14.一种RTK定位装置，其特征在于，所述装置包括：
数据接收模块，用于接收卫星信号作为接收机观测数据，以及接收服务商发送的基站数据；
观测数据更新模块，用于当基站发生切换时，将当前时刻的接收机观测数据以及上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据；
RTK解算模块，用于根据当前时刻的观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，进行RTK定位解算得到当前时刻的浮点解算结果以及双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，以完成当前时刻的定位；
双差数据确定模块，用于当基站发生切换时，当前时刻的定位完成后，根据当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
双差补偿模块，用于根据所述载波相位双差和所述双差星站间距离计算双差补偿值；
模糊度补偿模块，用于使用所述双差补偿值对当前时刻的浮点解算结果中的单差模糊度浮点解进行补偿，得到更新后的当前时刻的浮点解算结果，用于下一时刻进行RTK定位解算，以得到接收机下一时刻的RTK定位结果。
15.如权利要求14所述的RTK定位装置，其特征在于，
所述数据接收模块通过单独线程实时接收服务商发送的基站数据并存储至第一存储区，
所述观测数据更新模块进行数据更新的过程包括：
当基站发生切换时，以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中上一时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据，并在所述RTK解算模块完成当前时刻的定位后，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至所述第二存储区中。
16.如权利要求15所述的基站切换时的RTK定位装置，其特征在于，所述双差数据确定模块还用于从所述第二存储区中获取当前时刻的基站数据和上一时刻的基站数据。
17.如权利要求15所述的RTK定位装置，其特征在于，观测数据更新模块还用于：
当基站未发生切换时，在RTK解算模块进行解算前，将所述第一存储区中当前时刻的基站数据更新至第二存储区中，并以当前时刻的接收机观测数据和第二存储区中当前时刻的基站数据作为当前时刻的观测数据。
18.如权利要求14所述的RTK定位装置，其特征在于，RTK解算模块包括：
浮点解算单元，用于根据所述观测数据以及上一时刻的浮点解算结果，使用预设滤波算法更新所述接收机当前时刻的浮点解算结果，所述浮点解算结果包括状态向量浮点解，所述状态向量浮点解包括所述单差模糊度浮点解以及位置信息浮点解；
固定解解算单元，用于基于当前时刻的所述单差模糊浮点解和所述位置信息浮点解计算所述接收机的双差位置信息固定解，将所述双差位置信息固定解作为所述接收机当前时刻的RTK定位结果，完成当前时刻的定位；
结果记录单元，用于每次得到双差位置信息固定解后，记录可获得双差位置信息固定解的卫星信号以形成有效双差卫星信号列表。
19.根据权利要求18所述的RTK定位装置，其特征在于，所述浮点解算单元包括：
双差计算子单元，用于对每个卫星信号选取参考卫星，根据所述观测数据计算每个卫星信号相对于所述参考卫星的伪距双差以及载波相位双差；
滤波迭代子单元，用于基于所述伪距双差、所述载波相位双差以及所述上一时刻的解算结果，使用卡尔曼滤波算法更新所述接收机当前时刻的所述状态向量浮点解。
20.根据权利要求18所述的RTK定位装置，其特征在于，所述双差数据确定模块包括：
待处理信号确认单元，用于当基站切换时，在当前时刻的定位完成后，依次从所述有效双差卫星信号列表中取出每个卫星信号作为第一卫星信号，若所述第一卫星信号是所述接收机以及切换后的基站的共视信号，确定所述第一卫星信号为待处理卫星信号；
双差计算单元，用于对于每个所述待处理卫星信号，根据所述当前时刻的基站数据和所述上一时刻的基站数据确定双差星站间距离以及载波相位双差；
信号剔除单元，用于在若所述第一卫星信号不是所述接收机以及切换后的基站的共视信号时，将所述第一卫星信号从所述有效双差卫星信号列表中删除。
21.一种GNSS定位芯片，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于实现如权利要求1-13任一项所述的RTK定位方法。
22.一种RTK定位模块，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于实现如权利要求1-13任一项所述的RTK定位方法。
23.一种移动终端，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于实现如权利要求1-13任一项所述的RTK定位方法。
24.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时，执行如权利要求1-13任一项所述的RTK定位方法。
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