CN115826011B - 一种图层动态格网化网络rtk方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图层动态格网化网络RTK方法及装置，该方法包括为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级；提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。本发明公开的图层动态格网化网络RTK方法及装置，可以根据实际生产过程需要，灵活叠加不同密度网格层，以实现服务数据生产的动态调整。

Description

一种图层动态格网化网络RTK方法及装置

技术领域

本发明涉及一种图层动态格网化网络RTK方法及装置，属于定位技术领域。

背景技术

RTK（Real - time kinematic），指实时动态载波相位差分，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑。网络RTK又分为两种，一种是非格网化网络RTK服务，为所有在线定位终端生产服务数据，服务端计算量与用户数量正相关；当大量用户集中作业时，服务端有很大的计算资源浪费；

另一种是格网化网络RTK服务，将基准站网进行格网化处理，得到格的坐标，实时向网络RTK算法请求所有格的虚拟参考站服务数据，并将所有格的服务数据写入格网数据缓存中。格网化算法应用的前提是需要在基准站网内生成格网点，并且为了保证可以为用户提供实时服务，格网化算法必须连续计算基准站网内所有格点的虚拟参考站数据，造成了计算资源的浪费。虚拟参考站（Virtual Reference Station，简称VRS）也称虚拟基准站技术，是一种网络实时动态测量（RTK）技术，通过在某一区域内建立构成网状覆盖的多个GPS基准站，在流动站附近建立一个虚拟基准站，根据周围各基准站上的实际观测值算出该虚拟基准站的虚拟观测值，实现用户站的高精度定位。

为此，现有技术开发出了一种动态格网化网络RTK服务，将用户接入与网络RTK计算完全分离，只为所有在线定位终端所在格点位置计算网络RTK，即“点亮”格，而不需要全天时为所有格点生产服务数据。服务端为“点亮”的格点生产服务数据，服务端的计算量与定位终端在服务网内的集中程度负相关（用户越集中，服务端的计算量越小），新登录的定位终端对应的格点若已经“点亮”，服务端直接为新登录的定位终端播发该格点的服务数据，无需重新进行网络RTK计算。

但是，此种方式下，同一格内用户获得的定位精度均相同，若要保证所有用户均满足其需要的定位精度，格网密度需要按照最高密度要求进行设置，网络RTK需要计算大量格的数据，导致计算资源浪费，若格网密度设置过小，则又无法保证部分用户的定位精度。

由于上述原因，有必要提出一种能够动态调整网络RTK服务数据的方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了深入研究，设计出一种图层动态格网化网络RTK方法，包括

S1、为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级；

S2、提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

S3、根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

S4、根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

优选地，S1中将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

优选地，所述格点坐标通过以下方式获得：

S11、根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

S12、获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

S13、根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下子步骤：

S131、将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站作为参考格点；

S132、根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

优选地，S3中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

优选地，S4包括以下子步骤：

S41、根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

S42、通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

S43、以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

本发明还提供了一种图层动态格网化网络RTK装置，包括：

格网设置模块，为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级；

坐标获取模块，提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

级别获取模块，根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

服务获取模块，根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

优选地，格网设置模块中，将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

优选地，所述格点表中的格点坐标通过以下子模块获得：

格点平面坐标子模块，用于根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

基础格点坐标子模块，用于获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

格点高程值获取子模块，用于根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下单元：

参考格点单元，用于将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站设置为参考格点；

高程求解单元，用于根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

优选地，级别获取模块中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

优选地，服务获取模块包括以下单元：

编码获取单元，用于根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

服务点坐标获取单元，用于通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

服务请求单元，用于以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

本发明所具有的有益效果包括：

（1）可以根据实际生产过程需要，灵活叠加不同密度网格层，以实现服务数据生产的动态调整；

（2）定位精度的调节灵活、便捷，用户服务体验好。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的图层动态格网化网络RTK方法流程示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的图层动态格网化网络RTK方法中设置有具有两层网格层的格网；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的图层动态格网化网络RTK方法中待求解格与参考格的关系示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种图层动态格网化网络RTK方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级，如图2所示，某区域设置有具有两层网格层的格网；

S2、提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

S3、根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

S4、根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

传统的无网络RTK方法，仅设置一层网格，在本发明中，引入网格层的概念，通过在不同地区叠加不同密度格网层，为每个格网层设置优先级，使得可以根据实际需要，为不同地区设置不同的定位精度，实现不同地区定位精度可调的效果，从而实现根据实际生产过程需要进行服务数据生产的动态调整。

进一步地，根据本发明，S1中，优先级越高的网格层，其网格密度越大，即单位面积内格的数量越多，从而提高服务数据的精度。

定位终端使用服务数据进行高精度定位时，定位误差主要受到残余对流延迟和残余电离层延迟影响，即主要由定位终端所处地理位置处的大气活跃程度以及终端用户与基准站的距离有关。

为保证格网点处的虚拟站服务数据对于真实用户具有更高的有效性，在一个优选的实施方式中，在电离层不活跃的高纬度地区叠加高优先级的网格层，使得其网格密度较稀疏；在电离层较活跃的低纬度地区不叠加或叠加低优先级的网格层，使得该地区网格较稠密。

由于VRS服务数据生产过程中，对流层延迟的模型化、虚拟观测量的生产，都对格的高程非常敏感。在一个优选的实施方式中，在高差较大的山区，通常需要设置更加稠密的网格层。

根据本发明，不同网格层的边界不同，优选地，采用网格层对角坐标表示网格层的大小，例如通过网格层左下角坐标、右上角坐标来表示该网格的大小。

根据本发明一个优选的实施方式，S1中将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

优选地，根据实际需要，对格网中的网格层数进行增减，从而调整定位精度。

优选地，所述格点表中的格点坐标通过以下方式获得：

S11、根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

S12、获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

在本发明中，对基础格点高程值的具体获取方式不做特别限定，本领域技术人员可根据实际需要自由获取，例如采用传统的DEM模式获取，DEM（Digital ElevationModel），数字高程模型，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，为本领域常用的一种模型。

S13、根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下子步骤：

S131、将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站作为参考格点；

S132、根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

在一个优选的实施方式中，S132中待求解格与参考格之间的高程差表示为：

其中，

下标 U表示待求解格， A、B、C、D、E表示不同的参考格， 表示关于下标的高程差，表示关于下标在平面坐标系X轴上的差，表示关于下标在平面坐标系Y轴上的差，上标 T表示转置。

优选地，所述参考格为3-4个。

传统的格点高程获取方式，需要引入大量的外部数据、计算过程较慢，不便实现自动化需求，在本申请中，通过设置独特的格点高程获取方法，解决了计算过程无法自动化的问题，提高了格网的设置效率以及降低了设置成本。

S3中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

传统的格网化网络RTK服务，不同地区的网格密度是固定的，当需要调整该地区网格密度时，需要中断该地区的网络RTK服务，影响用户使用，且调整成本较高、无法做到灵活的变动。

在本发明中，通过增加网格层，从而实现对服务精度的灵活调整，无需停止RTK服务，只需增减网格层、调整网格层的优先级，即可对实际的服务精度进行调整。

优选地，将用户概略坐标与不同网格层的对角坐标比对，若概略坐标的大于网格层左下角坐标且小于网格层右上角坐标，则所述概略坐标被该网格层覆盖。

在一个优选的实施方式中，S4包括以下子步骤：

S41、根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

S42、通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

S43、以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

S41中，用户对应的格点的编码（Bg，Lg）表示为：

Bg=INT((B*60)/dB+0.5)*dB

Lg=INT((L*60)/dL+0.5)*dL

其中，B表示用户概略坐标的纬度，L表示用户概略坐标的经度，INT（）表示取整，dB表示服务网格层的划分纬度步长，dL表示服务网格层的经度划分步长。

S42中，格点的平面坐标表示为：（Bg/60、Lg/60）；

格点的高程坐标通过查询格点表获得。

S43中，优选地，将一段时间内已计算出的虚拟参考站服务数据以及对应的格坐标缓存，当网络RTK再次收到该格坐标请求时，将缓存的虚拟参考站服务数据发送给用户。

本发明还提供了一种动态格网化网络RTK装置，包括：

格网设置模块，为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级；

坐标获取模块，提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

级别获取模块，根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

服务获取模块，根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

优选地，格网设置模块中不同网格层的边界不同，采用网格层对角坐标表示网格层的大小，例如通过网格层左下角坐标、右上角坐标来表示该网格的大小。

根据本发明一个优选的实施方式，格网设置模块中将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

优选地，所述格点表中的格点坐标通过以下子模块获得：

格点平面坐标子模块，用于根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

基础格点坐标子模块，用于获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

格点高程值获取子模块，用于根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下单元：

参考格点单元，用于将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站设置为参考格点；

高程求解单元，用于根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

在一个优选的实施方式中，高程求解单元中待求解格与参考格之间的高程差表示为：

其中，

下标 U表示待求解格， A、B、C、D、E表示不同的参考格，表示关于下标的高程差，表示关于下标在平面坐标系X轴上的差， 表示关于下标在平面坐标系Y轴上的差，上标 T表示转置。

优选地，所述参考格为3-4个。

优选地，所述格网设置模块还能够根据实际需要，对格网中的网格层数进行增减，从而调整定位精度。

在一个优选的实施方式中，级别获取模块中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

优选地，级别获取模块中，将用户概略坐标与不同网格层的对角坐标比对，若概略坐标的大于网格层左下角坐标且小于网格层右上角坐标，则所述概略坐标被该网格层覆盖。

在一个优选的实施方式中，服务获取模块包括以下单元：

编码获取单元，用于根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

服务点坐标获取单元，用于通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

服务请求单元，用于以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

在一个优选的实施方式中，编码获取单元中，用户对应的格点的编码（Bg，Lg）表示为：

Bg=INT((B*60)/dB+0.5)*dB

Lg=INT((L*60)/dL+0.5)*dL

其中，B表示用户概略坐标的纬度，L表示用户概略坐标的经度，INT（）表示取整，dB表示服务网格层的划分纬度步长，dL表示服务网格层的经度划分步长。

在一个优选的实施方式中，服务请求单元中，格点的平面坐标表示为：（Bg/60、Lg/60）；

格点的高程坐标通过查询格点表获得。

服务获取模块中，优选地，将一段时间内已计算出的虚拟参考站服务数据以及对应的格坐标缓存，当网络RTK再次收到该格坐标请求时，将缓存的虚拟参考站服务数据发送给用户。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，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”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种图层动态格网化网络RTK方法，其特征在于，包括

S1、为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级；

S2、提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

S3、根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

S4、根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据；

S1中，优先级越高的网格层，其网格密度越大；

S3中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

2.根据权利要求1所述的图层动态格网化网络RTK方法，其特征在于，

S1中将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

3.据权利要求2所述的图层动态格网化网络RTK方法，其特征在于，

所述格点坐标通过以下方式获得：

S11、根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

S12、获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

S13、根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下子步骤：

S131、将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站作为参考格点；

S132、根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

4.根据权利要求1所述的图层动态格网化网络RTK方法，其特征在于，

S4包括以下子步骤：

S41、根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

S42、通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

S43、以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

5.一种图层动态格网化网络RTK装置，其特征在于，包括：

格网设置模块，为区域设置具有多层网格层的格网，每层网格层具有不同的密度和优先级，优先级越高的网格层，其网格密度越大；

坐标获取模块，提取用户定位请求信息中的用户的概略坐标；

级别获取模块，根据用户的概略坐标，确定用户对应的服务网格层；

服务获取模块，根据服务网格层，获取服务点坐标，向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据；

级别获取模块中，根据用户的概略坐标，从所有覆盖该概略坐标的网格层中，选择优先级最高的网格层作为该用户的服务网格层。

6.根据权利要求5所述的图层动态格网化网络RTK装置，其特征在于，

格网设置模块中，将不同网格层中格点坐标存储成的格点表。

7.据权利要求6所述的图层动态格网化网络RTK装置，其特征在于，

所述格点表中的格点坐标通过以下子模块获得：

格点平面坐标子模块，用于根据各网格层的边界坐标，以及划分纬度步长和划分经度步长，获得网格层中各格点的平面坐标；

基础格点坐标子模块，用于获取基础格点高程值，所述基础格点是指优先级最低网格层中的格点;

格点高程值获取子模块，用于根据基础格点的高程值或基准站高程值，求解其它网格层中格点的高程值，包括以下单元：

参考格点单元，用于将与待求解格点相邻的多个基础格点或基准站设置为参考格点；

高程求解单元，用于根据多个参考格点的高程值，获得待求解格点与任一参考格点之间的高程差，从而获得待求解格点的高程值。

8.根据权利要求5所述的图层动态格网化网络RTK装置，其特征在于，

服务获取模块包括以下单元：

编码获取单元，用于根据服务网格层的划分纬度步长和划分经度步长，获得用户对应的格点的编码；

服务点坐标获取单元，用于通过格点编码，获得格点的坐标，将格点的坐标作为用户服务点坐标；

服务请求单元，用于以用户服务点坐标向网络RTK发送请求，获得该服务点坐标虚拟参考站服务数据。

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