CN114563806A - 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统 - Google Patents

一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114563806A
CN114563806A CN202210196063.3A CN202210196063A CN114563806A CN 114563806 A CN114563806 A CN 114563806A CN 202210196063 A CN202210196063 A CN 202210196063A CN 114563806 A CN114563806 A CN 114563806A
Authority
CN
China
Prior art keywords
product
ionosphere
ppp
observation
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210196063.3A
Other languages
English (en)
Inventor
白晓涛
张静云
王庆龙
张玮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gac Dayou Spacetime Technology Anqing Co ltd
Original Assignee
Gac Dayou Spacetime Technology Anqing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gac Dayou Spacetime Technology Anqing Co ltd filed Critical Gac Dayou Spacetime Technology Anqing Co ltd
Priority to CN202210196063.3A priority Critical patent/CN114563806A/zh
Publication of CN114563806A publication Critical patent/CN114563806A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
    • H04M1/72403—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种Android移动设备的PPP‑RTK实时定位方法及系统，包括以获取设备底层raw数据得到GNSS观测值，外接广播星历、SSR产品，将GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，若存在基准站，则将匹配后得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行PPP‑RTK解算，消除电离层、对流层的影响；若不存在基准站，则将匹配后得到的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP‑RTK解算，将匹配后得到的单频观测值使用非组合模型进行PPP‑RTK解算，消除电离层影响；再进行卡尔曼滤波解算，获取Android移动设备高精度位置。针对采用不同精度的电离层产品，采用不同的PPP‑RTK处理方法；并通过充分利用Android移动设备的单双频观测值，使Android设备的用户获取快收敛、高精度的定位效果。

Description

一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统
技术领域
本发明涉及移动设备GNSS定位，具体是涉及一种Android移动设备的 PPP-RTK实时定位方法。
背景技术
自谷歌开放了Android系统GNSS观测数据的API后，Android移动设备的 GNSS定位成为了一个研究热点，目前针对Android移动设备的研究主要集中在 Android手机GNSS观测数据的质量分析、单点定位(SPP)、差分定位(RTK)、精密单点定位(PPP)等方面。
目前针对于Android手机PPP的研究分为事后、实时两种方式，事后定位研究主要是采用开源软件(如Geo++)采集并记录实时数据(每个历元的伪距、载波相位、多普勒、信噪比)，从相关机构网站(如IGS)下载事后精密钟差、精密轨道、天线改正文件等产品，进行手机PPP的定位解算；实时PPP的研究主要是制作一个实时定位的app，将其安装在Android移动设备上，于手机的HAL层运行，实时获取与转换Android手机API接口的观测数据(当前历元的伪距、载波相位、多普勒、信噪比)，另外通过网络外接精密产品的实时数据流(通常为SSR改正数，包括精密钟差、精密轨道、相位小数偏差改正数等)进行解析，对观测数据和精密产品进行时间匹配后，进行当前历元的精密单点定位。
现有技术中，专利申请CN104236579A公开了一种基于Android内核层实现高精度卫星导航定位方法，该方法公开了实时定位软件在Android移动设备内核运行的架构与层级，是Android设备GNSS实时定位的常用架构方式。郭斐,吴维旺,张小红,等.Android智能手机实时精密单点定位软件实现及精度分析[J]. 武汉大学学报：信息科学版,2021,46(7):10.公开了Android手机PPP-RTK定位的方法，其使用电离层预报产品来做大气约束，并提出了Android手机随机模型的使用方式。高成发,陈波,刘永胜.Android智能手机GNSS高精度实时动态定位[J].测绘学报,2021,50(1):9.公开了使用WHU超快速星历、并使用广播电离层模型(Klobuchar模型，精度较差)消除电离层误差，进行PPP-RTK定位研究。
相较于传统的测量型接收机，Android移动设备进行PPP-RTK高精度定位存在两个难点：1、Android移动设备GNSS天线性能较弱，导致API接口输出的数据质量较差，同时Android设备输出的数据观测值个数较少、数据质量较为杂乱，满足双频观测值的卫星数也较少。2、Android设备输出观测值较少，在PPP定位时可能存在秩亏或观测值较少的问题，需要加入大气产品作为观测值来消除大气待估参数以进行PPP-RTK定位。但是目前各方案使用的大气产品为电离层预报产品或广播电离层模型，而Android移动设备PPP-RTK定位收敛后的电离层参数可能吸收有其他误差，并非物理意义上的电离层，且电离层预报模型本身就有预报的精度损失、而广播模型改正效率更差。这就导致目前加入电离层约束的Android移动设备PPP-RTK，会存在收敛较慢、精度较差的问题。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种Android移动设备用户可以获得快速、可靠的实时高精度定位的Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种Android移动设备的PPP-RTK 实时定位方法，包括以下步骤：
(1)获取Android移动设备底层raw数据，解析得到GNSS观测值，包括双频观测值和单频观测值；
(2)外接广播星历产品、SSR产品、电离层预报产品，并获得广播星历产品、SSR产品的实时产品参数，以及电离层预报产品生成的可靠性较低的大气产品的产品参数；同时实时接收基准站数据生成的可靠性较高的大气产品的产品参数；
(3)判断是否接收到可靠性较高的大气产品的产品参数；
(4)将得到的GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，得到匹配后的数据，包括预测SSR产品中的精密钟差和精密轨道；以及对大气产品进行空间插值；若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较高的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值、对流层值；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较低的大气产品进行空间插值得到 Android移动设备位置处的电离层值；
(5)若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则将步骤(4)对可靠性较高的大气产品匹配得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行 PPP-RTK解算，消除电离层、对流层的影响；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则将匹配得到的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP-RTK 解算，将匹配得到的单频观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层影响；
(6)对解算得到的观测值通过模糊度固定模块进行宽窄巷判断，获取 Android移动设备高精度位置。
进一步的，所述步骤(1)中的具体步骤为：
(1.1)使用java语言从Android移动设备的API接口，获取底层的raw 数据，并根据raw数据输出间隔，设置获取raw数据的线程启动频率；
(1.2)对每一次获取的raw数据进行实时解析，解析成为GNSS定位直接使用的GNSS观测值，包括伪距观测值、载波相位观测值、多普勒观测值。
进一步的，所述步骤(2)中外接的SSR产品还包括精密轨道改正数产品、精密钟差改正数产品、相位小数偏差UPD产品。
进一步的，所述步骤(3)中对SSR产品中的精密钟差和精密轨道进行预测，当前历元的观测时间为tobs，获得的最新精密轨道改正数为torb、最新精密钟差改正数为tclk，精密轨道可预测时长为Threorb，精密钟差可预测时长为Threclk，满足关系：
tobs-torb＜＝Threorb
tobs-tclk＜＝Threclk
进一步的，所述步骤(5)中非组合模型公式为：
Figure BDA0003525744410000031
Figure BDA0003525744410000032
Figure BDA0003525744410000033
Figure BDA0003525744410000034
其中，P1、P2表示两个频率的伪距观测值，L1、L2表示两个频率的载波相位观测值，ρ表示站星间的距离，c为真空中的光速，dt为接收机钟差，dT为卫星钟差，T为对流层延迟误差，
Figure BDA00035257444100000311
为L1载波观测值上的电离层延迟误差，γ为两个频率的电离层转换因子，λ1、λ2为两个频率的波长，B1、B2为两个频率上的以周为单位的模糊度，
Figure BDA0003525744410000035
为两个频率上的多路径效应，
Figure BDA0003525744410000036
为两个频率上的伪距观测值噪声，
Figure BDA0003525744410000037
为两个频率上的相位观测值多路径效应，
Figure BDA0003525744410000038
Figure BDA0003525744410000039
为两个频率上的相位观测值噪声。
进一步的，所述无电离层组合IF模型公式为：
Figure BDA00035257444100000310
其中，PIF为无电离层组合的伪距，LIF为无电离层组合的相位观测值，f1、f2表示两种观测频率，BIF为无电离层组合模糊度，dm表示伪距组合观测值的多路径效应，δm表示载波组合观测值的多路径效应，εP表示伪距观测值组合噪声，εL表示载波观测值组合噪声。
进一步的，所述步骤(5)中不存在基准站时，双频观测值进行无电离层组合，得到双频观测方程，单频观测值进行非差非组合，得到单频观测方程；在进行步骤(6)的卡尔曼滤波计算中，双频观测方程的方差小于单频观测方程的方差。
本发明还采用一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位系统，包括raw 数据获取解析模块、广播星历产品、SSR产品、外部产品数据获取解析模块、判断模块、数据匹配模块、PPP-RTK滤波解算模块；其中：
raw数据获取解析模块用于获取Android移动设备底层raw数据，解析得到 GNSS观测值，包括双频观测值和单频观测值；
外部产品数据获取解析模块用于获得广播星历产品、SSR产品的实时产品参数，以及电离层预报产品生成的可靠性较低的大气产品的产品参数；同时实时接收基准站数据生成的可靠性较高的大气产品的产品参数；
判断模块用于判断是否接收到可靠性较高的大气产品的产品参数；
数据匹配模块用于将得到的GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，得到匹配后的产品参数，包括预测SSR产品中的精密钟差和精密轨道；以及对大气产品进行空间插值；若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较高的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值、对流层值；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较低的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值；
PPP-RTK滤波解算模块用于对接收到可靠性较高的大气产品的产品参数得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层、对流层的影响；对未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数得到的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP-RTK解算，以及单频观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层影响；并对PPP-RTK解算得到的观测值通过模糊度固定模块进行宽窄巷判断，获取Android移动设备高精度位置。
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是针对采用不同精度的电离层产品，采用不同的PPP-RTK处理方法；并通过充分利用Android移动设备的单双频观测值，使Android设备的用户获取快收敛、高精度的定位效果。
附图说明
图1为本发明PPP-RTK实时定位方法的流程图；
图2为本发明中大气产品生成与使用流程图；
图3为本发明PPP-RTK实时定位系统的系统架构示意图。
具体实施方式
实施例1
表1为PPP定位时，无电离层组合(IF)、非组合(UC)定位模式的待估参数。假设有N1个系统(GPS/BDS/GAL/GLO)参与定位，总可用卫星数为N2，总的待估参数个数为Nx，则：
(1)对于无电离层组合(IF)模型来说：
Nx＝3+N1+1+N2
IF模型至少要使用双频观测值，总共有2*N2组观测方程，因此N2要满足：
N2＞＝3+N1+1
(2)对于非差非组合(UC)模型：
Nx＝3+N1+1+2*N2+N2
UC模型单频观测值只有2*N2组观测方程，2*N2＜Nx，永远秩亏。
双频观测值总共有4*N2组观测方程，因此N2要满足：
N2＞＝3+N1+1
若有可靠的大气产品，将电离层、对流层产品作为观测值，便可以减少待估参数，以只消电离层参数为例：
Nx＝3+N1+1+N2
则N2＞＝3+N1+1时满足满秩条件，单频可以有效的增加观测量，故而电离层参数对Android设备的PPP-RTK定位存在很大影响。
Figure BDA0003525744410000051
表1各解算模型待估参数
如图1所示，本实施例中一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法，包括以下步骤：
(1)通过Android手机向外开放的API接口，实时获取GNSS观测值。
(1.1)使用java语言(目前API接口数据只支持java程序的获取)从 Android手机的API接口，获取底层的raw数据。获取Android手机raw数据时，根据raw数据输出间隔(通常为1s)，设置获取raw数据的线程启动频率，以保证数据获取的实时性。
(1.2)每获取一次raw数据，便实时对其进行解析，3、将raw数据传输到 C++代码层进行解析，解析成为GNSS定位可以直接使用的GNSS观测值，如伪距观测值、载波相位观测值、多普勒观测值等。
(2)使用Ntrip或TCP的通信方式，外接实时产品，实时接收到产品数据流后，需要对其进行解析，来获取产品的数值。
需要外接的实时产品主要为SSR(State Space Representation)产品，其包括输出精密轨道改正数、精密钟差改正数、大气改正数、UPD(相位小数偏差) 等的产品。SSR提供的产品中，精密钟差、精密轨道产品与时间有强相关性；大气改正数对时间、空间均有有强相关性；UPD对时间、空间也有一定的相关性。
不同于普通的GNSS接收机，Android移动设备底层通常输出的广播星历质量较差，外接广播星历产品是必要的做法，外接广播星历获取当前历元卫星概略位置。
(3)判断Android移动设备服务区内是否存在若干基准站：拥有区域自建站，可以进行高一致性大气产品的生成，接收得到高一致性大气产品的产品参数；没有区域自建站，使用外接电离层预报产品。
拥有区域自建站时生成大气产品，服务端生成的大气产品处理卫星大气信息得到的大气参数，保持与Android移动设备所需大气参数一致，如图2所示，大气产品的生成过程为：
(3.1)服务区域内建设均匀分布的多个GNSS观测站，实时向解算中心传输观测数据
(3.2)解算中心对传输数据进行质量判断，将可用测站的数据进行PPP定位，这里的PPP定位程序要与Android手机定位程序保持一致(估计模型与相关参数一致)，并且定位模式设置为静态定位来保证估算参数的稳定性，待收敛后将各测站对应的各卫星的电离层与对流层估算值提取出来。
(3.3)根据各GNSS观测站的位置，进行电离层与对流层的区域大气建模，随后对模型参数进行编码并通过网络播发。
(4)根据当前历元观测值的时间和概略位置，将当前观测数据与外部产品进行匹配，包括时间匹配和空间匹配。
实时接收到的外部产品生成时间必然在当前历元的观测时间tobs之前，即 SSR中的精密轨道、钟差改正数相对于Android移动设备的GNSS观测值时间来说总是有延迟的，因而需要对精密钟差、精密轨道进行预测，才能与当前历元的观测时间相匹配。鉴于精密钟差、精密轨道有不同的稳定性，可预测时间长短也不一致，收到的最新精密轨道改正数为torb、最新精密钟差改正数为tclk，精密轨道可预测时长为Threorb、精密钟差可预测时长为Threclk，则满足关系：
tobs-torb＜＝Threorb
tobs-tclk＜＝Threclk
另外对于大气产品，其具有高度的空间和时间相关性，在使用时根据SPP求取的概略坐标对空间进行插值，对时间处理上为随时间差扩大其方差，得到 Android移动设备当前位置的电离层值、对流层值。
(5)在Android手机端进行PPP-RTK处理：
(5.1)若存在基准站，可以获得一致性较高的大气产品，使用非组合模型进行解算，虽然非组合模型待估参数更多，但可以将一致性较高的实时大气产品当做观测值，从而减少待估参数个数，实现快速收敛，同时可以进行单双频的混用，单频观测值的使用可以增加观测值的使用量使定位更稳健，非组合模型公式如下：
Figure BDA0003525744410000071
Figure BDA0003525744410000072
Figure BDA0003525744410000073
Figure BDA0003525744410000074
其中，P1、P2表示两个频率的伪距观测值，L1、L2表示两个频率的载波相位观测值，ρ表示站星间的距离，c为真空中的光速，dt为接收机钟差，dT为卫星钟差，T为对流层延迟误差，
Figure BDA0003525744410000075
为L1载波观测值上的电离层延迟误差，
Figure BDA0003525744410000076
为两个频率上的多路径效应，
Figure BDA0003525744410000077
为两个频率上的伪距观测值噪声，
Figure BDA0003525744410000078
Figure BDA0003525744410000079
为两个频率上的相位观测值多路径效应，
Figure BDA00035257444100000710
为两个频率上的相位观测值噪声，消电离层、对流层后，需要估计的参数只剩下三维坐标、接收机钟差、当前频率模糊度。
在接收到实时大气产品后，根据插值得到手机所处区域的电离层值和对流层值，对相关参数进行约束，并根据大气产品本身的精度、用户与大气参考站距离、时间延迟等设置电离层观测值方差
Figure BDA00035257444100000711
对流层观测值方差
Figure BDA00035257444100000712
(5.2)若不存在基准站，则缺乏一致性较高的实时大气产品，需要使用电离层预报产品或广播电离层产品，此时对双频观测值使用IF模型、单频观测使用非差组合。公式组合如下：
Figure BDA00035257444100000713
Figure BDA00035257444100000714
Figure BDA0003525744410000081
Figure BDA0003525744410000082
其中，f1、f2表示两种观测频率，dm表示伪距组合观测值的多路径效应，δm表示载波组合观测值的多路径效应，εP表示伪距观测值组合噪声、εL表示载波观测值组合噪声。
大气产品一致性较差时，使用大气作为观测值不仅无法加快收敛，甚至会导致定位精度的进一步降低。同时为了解决单频观测值无法使用会导致可用观测量较少、浪费现有观测值的问题，故而将双频观测值的解算模型使用IF模型，IF 模型直接使用双频组合消除一阶电离层，可以保证定位的精度。同时，将单频观测值的解算使用非组合模型，并将大气产品作为观测值，这样可以有效防止方程秩亏问题，同时提供多余观测量使定位更加稳健。
IF模型的双频组合会导致噪声增加，在组建方程时通常要给与比非组合模型更大的方差，由于本实施例中电离层产品的精度不够(一致性不够)会导致加入电离层做观测值的单频方程精度较差，故而此处给观测方程的方差应为
Figure BDA0003525744410000083
Figure BDA0003525744410000084
表示双频观测方程的方差、
Figure BDA0003525744410000085
表示单频观测方程的方差，以保证IF组合的观测方程有更高的权重，以此来提升Android设备的定位精度。方差越大表示观测方程的权重越低，在后续的卡尔曼滤波计算中，
Figure BDA0003525744410000086
决定单双频观测方程对定位结果的影响程度。
实施例2
如图3所示，本实施例中一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位系统，包括raw数据获取解析模块、广播星历产品、SSR产品、外部产品数据获取解析模块、判断模块、数据匹配模块、PPP-RTK滤波解算模块；raw数据获取解析模块通过Android手机向外开放的API接口获取设备底层raw数据，并解析得到 GNSS观测值，包括双频观测值和单频观测值；
外部产品数据获取解析模块包括Ntrip/TCP接收模块，使用Ntrip/TCP接收模块实时接收广播星历产品、SSR产品、电离层预报产品的数据流，外部产品数据获取解析模块进行解析得到实时产品参数；同时实时接收基准站数据生成的可靠性较高的大气产品的产品参数；
判断模块用于判断是否接收到可靠性较高的大气产品的产品参数；判断 Android移动设备外接产品类型：若为服务区域内基站实时解算出的大气产品，则大气产品精度与一致性较好；若为外接电离层预报产品，电离层的精度较差；
数据匹配模块用于将得到的GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，得到匹配后的产品参数，通过SPP解算模块、大气约束模块，预测SSR产品中的精密钟差和精密轨道；以及对大气产品或电离层进行空间插值，对大气产品进行空间插值得到Android移动设备的电离层值、对流层值；
PPP-RTK滤波解算模块用于对存在基准站得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层、对流层的影响；对不存在基准站的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP-RTK解算，以及单频观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层影响；并对PPP-RTK解算得到的观测值通过模糊度固定模块进行宽窄巷判断，宽窄固巷定成功则为固定解，模糊度固定失败则为浮点解，以此来获取Android移动设备高精度位置。

Claims (8)

1.一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取Android移动设备底层raw数据，解析得到GNSS观测值，包括双频观测值和单频观测值；
(2)外接广播星历产品、SSR产品、电离层预报产品，并获得广播星历产品、SSR产品的实时产品参数，以及电离层预报产品生成的可靠性较低的大气产品的产品参数；同时实时接收基准站数据生成的可靠性较高的大气产品的产品参数；
(3)判断是否接收到可靠性较高的大气产品的产品参数；
(4)将得到的GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，得到匹配后的数据，包括预测SSR产品中的精密钟差和精密轨道；以及对大气产品进行空间插值；若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较高的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值、对流层值；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较低的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值；
(5)若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则将步骤(4)对可靠性较高的大气产品匹配后得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层、对流层的影响；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则将匹配后得到的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP-RTK解算，将匹配后得到的单频观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层影响；
(6)对PPP-RTK解算得到的观测值通过模糊度固定模块进行宽窄巷判断，获取Android移动设备高精度位置。
2.根据权利要求1所述的实时定位方法，其特征在于，所述步骤(1)中的具体步骤为：
(1.1)使用java语言从Android移动设备的API接口，获取底层的raw数据，并根据raw数据输出间隔，设置获取raw数据的线程启动频率；
(1.2)对每一次获取的raw数据进行实时解析，解析成为GNSS定位直接使用的GNSS观测值，包括伪距观测值、载波相位观测值、多普勒观测值。
3.根据权利要求1所述的实时定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中外接的SSR产品还包括精密轨道改正数产品、精密钟差改正数产品、相位小数偏差UPD产品。
4.根据权利要求1所述的实时定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中对SSR产品中的精密钟差和精密轨道进行预测，当前历元的观测时间为tobs，获得的最新精密轨道改正数为torb、最新精密钟差改正数为tclk，精密轨道可预测时长为Threorb，精密钟差可预测时长为Threclk，满足关系：
tobs-torb＜＝Threorb
tobs-tclk＜＝Threclk
5.根据权利要求1所述的实时定位方法，其特征在于，所述步骤(5)中非组合模型公式为：
Figure FDA0003525744400000021
Figure FDA0003525744400000022
Figure FDA0003525744400000023
Figure FDA0003525744400000024
其中，P1、P2表示两个频率的伪距观测值，L1、L2表示两个频率的载波相位观测值，ρ表示站星间的距离，c为真空中的光速，dt为接收机钟差，dT为卫星钟差，T为对流层延迟误差，
Figure FDA0003525744400000025
为L1载波观测值上的电离层延迟误差，γ为两个频率的电离层转换因子，λ1、λ2为两个频率的波长，B1、B2为两个频率上的以周为单位的模糊度，
Figure FDA0003525744400000026
为两个频率上的多路径效应，
Figure FDA0003525744400000027
为两个频率上的伪距观测值噪声，
Figure FDA0003525744400000028
为两个频率上的相位观测值多路径效应，
Figure FDA0003525744400000029
Figure FDA00035257444000000210
为两个频率上的相位观测值噪声。
6.根据权利要求5所述的实时定位方法，其特征在于，所述无电离层组合IF模型公式为：
Figure FDA00035257444000000211
Figure FDA00035257444000000212
其中，PIF为无电离层组合的伪距，LIF为无电离层组合的相位观测值，f1、f2表示两种观测频率，BIF为无电离层组合模糊度，dm表示伪距组合观测值的多路径效应，δm表示载波组合观测值的多路径效应，εP表示伪距观测值组合噪声，εL表示载波观测值组合噪声。
7.根据权利要求1所述的实时定位方法，其特征在于，所述步骤(5)中不存在基准站时，双频观测值进行无电离层组合，得到双频观测方程，单频观测值进行非差非组合，得到单频观测方程；在进行步骤(6)的卡尔曼滤波计算中，双频观测方程的方差小于单频观测方程的方差。
8.一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位系统，其特征在于，包括raw数据获取解析模块、广播星历产品、SSR产品、外部产品数据获取解析模块、判断模块、数据匹配模块、PPP-RTK滤波解算模块；其中：
raw数据获取解析模块用于获取Android移动设备底层raw数据，解析得到GNSS观测值，包括双频观测值和单频观测值；
外部产品数据获取解析模块用于获得广播星历产品、SSR产品的实时产品参数，以及电离层预报产品生成的可靠性较低的大气产品的产品参数；同时实时接收基准站数据生成的可靠性较高的大气产品的产品参数；
判断模块用于判断是否接收到可靠性较高的大气产品的产品参数；
数据匹配模块用于将得到的GNSS观测值与实时产品参数进行匹配，得到匹配后的数据，包括预测SSR产品中的精密钟差和精密轨道；以及对大气产品进行空间插值；若接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较高的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值、对流层值；若未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数，则对可靠性较低的大气产品进行空间插值得到Android移动设备位置处的电离层值；
PPP-RTK滤波解算模块用于对接收到可靠性较高的大气产品的产品参数得到的电离层值、对流层值作为观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层、对流层的影响；对未接收到可靠性较高的大气产品的产品参数得到的双频观测值使用无电离层组合IF模型进行PPP-RTK解算，将匹配后得到的单频观测值使用非组合模型进行PPP-RTK解算，消除电离层影响，并对PPP-RTK解算得到的观测值通过模糊度固定模块进行宽窄巷判断，获取Android移动设备高精度位置。
CN202210196063.3A 2022-03-01 2022-03-01 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统 Pending CN114563806A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210196063.3A CN114563806A (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210196063.3A CN114563806A (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114563806A true CN114563806A (zh) 2022-05-31

Family

ID=81716215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210196063.3A Pending CN114563806A (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114563806A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116540279A (zh) * 2023-07-06 2023-08-04 中国科学院空天信息创新研究院 一种ppp-rtk可信改正产品回路监测的方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116540279A (zh) * 2023-07-06 2023-08-04 中国科学院空天信息创新研究院 一种ppp-rtk可信改正产品回路监测的方法及装置
CN116540279B (zh) * 2023-07-06 2023-09-08 中国科学院空天信息创新研究院 一种ppp-rtk可信改正产品回路监测的方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109709591B (zh) 一种面向智能终端的gnss高精度定位方法
CN111045034B (zh) 基于广播星历的gnss多系统实时精密时间传递方法及系统
CN112014860A (zh) 一种基于北斗ppp-rtk的低轨卫星时空基准建立方法
EP3035080A1 (en) Navigation satellite system positioning involving the generation of correction information
CN111190203A (zh) 基于非差观测模型和消秩亏的ppp-rtk定位方法
WO2008008099A2 (en) Gnss signal processing methods and apparatus
CN110531387B (zh) 用于利用热启动提供卫星校正信号的方法和系统
Liu et al. An efficient undifferenced method for estimating multi-GNSS high-rate clock corrections with data streams in real time
CN113325446B (zh) 一种多模共频gnss载波相位时间传递方法及系统
CN103543454B (zh) 一种嵌入在移动通讯网中的卫星定轨系统
Wang et al. Evaluating the impact of CNES real-time ionospheric products on multi-GNSS single-frequency positioning using the IGS real-time service
CN115373005A (zh) 卫星导航信号间高精度产品转化方法
CN117388881B (zh) 一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法及系统
CN115933356B (zh) 一种虚拟原子钟的高精度时间同步系统和方法
Landau et al. Trimble’s RTK and DGPS solutions in comparison with precise point positioning
CN111352137A (zh) 一种顾及广播星历误差的多模gnss异步rtk定位方法
CN116047555A (zh) 一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统
Aggrey Multi-GNSS precise point positioning software architecture and analysis of GLONASS pseudorange biases
CN114895336A (zh) 一种gnss实时动态定位系统中参考站观测值的预报方法
CN112630811B (zh) 一种实时ppp-rtk组合定位方法
CN114563806A (zh) 一种Android移动设备的PPP-RTK实时定位方法和系统
Bisnath Relative Positioning and Real‐Time Kinematic (RTK)
Bisnath PPP: Perhaps the natural processing mode for precise GNSS PNT
CN116540280B (zh) 多频卫星导航数据状态域改正信息综合处理方法和系统
Bisnath et al. Innovation: Examining precise point positioning now and in the future

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination