CN117471511A - 通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP‑RTK精密定位服务方法及系统，包括数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；将通讯基站作为虚拟测站，得到虚拟观测值OSR产品；在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP‑RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航定位系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）技术领域，特别涉及一种结合星基PPP-RTK（Precise Point Positioning Real-TimeKinematic）状态域SSR（State Space Representation）产品，基于通讯基站位置规划的地基OSR（Observation Space Representation）格网点虚拟观测值生成及终端定位技术。
背景技术
随着近年来GNSS的不断发展，其应用领域也在不断扩大，并不再局限于传统测绘行业，而是渐渐向各行各业辐射开来。
目前，根据增强服务数据产品类型和服务方式可以分为以下几类：观测域差分（Observation Space Representation，OSR）增强服务和状态域差分（State SpaceRepresentation，SSR）增强服务。其中观测域差分OSR增强服务以载波动态差分（Real-TimeKinematic，RTK）技术为代表，通过与基准站组成双差观测值，采用地面通讯基站等地基播发链路实现百公里范围内快速厘米级服务。传统状态域差分以精密单点定位（PrecisePoint Positioning，PPP）技术为代表，可通过卫星广播式播发，采用非差观测值实现全国乃至全球高精度服务。然而不同于传统测绘行业的市场应用，大众应用往往伴随着更为复杂的环境以及多样的需求，在这样的背景下，单独依赖传统GNSS设备往往并不能满足上述场景的定位性能需求，因此需要融合多类增强服务实现高精度、高可靠的实时定位。在该背景下，相关学者发展出PPP-RTK技术。
目前已有研究在2005年首次正式提出了PPP-RTK的概念，通过CORS网数据处理将GNSS各类误差在“状态域”建模，采用非差PPP实现与RTK相当的定位效果。还有研究将星基SSR信息等价变换为常规RTK用户可使用的OSR观测信息。该增强方式一方面可以避免因终端和服务端模型不统一造成的计算误差，另一方面具有统一的模糊度基准，因此在参考站切换时不会产生周跳。并且在无网络场景下，支持观测域OSR差分RTK模式与状态域SSR差分PPP模式之间的转换，满足一些特殊场景下的连续定位需求（Wang et al., 2019）。
然而目前PPP-RTK服务中主要误差项的改正都基于区域差分思想展开，例如电离层大气延迟改正，该服务通过在区域内选取某个电离层延迟作为基准，获取区域内所有电离层延迟的相对值，通过上述方式获取的电离层在不同子网间切换时会存在基准跳变的问题，难以满足大范围跨区域服务。此外，当前最常用的电离层模型，如国际GNSS服务组织及其分析中心等，提供的电离层产品通常基于非差模型解算获得，因此上述基于差分大气延迟产品的状态域SSR与观测域OSR兼容的高精度定位服务方法难以充分利用已有非差大气延迟产品，且跨区域电离层产品基准不统一也难以满足星基广域广播式服务，因此也不适用于星地一体化服务。此外，与SSR产品广域广播式服务相比，OSR产品一般面向区域范围，采用点对点式服务，用户需将概略坐标发送至服务端，服务端根据用户站概略位置，为用户匹配最近“基准站”的OSR观测值产品使用，因此不利于用户隐私保护，此外当将其扩展到广域范围，面向海量用户精密定位服务请求时，还需要逐一为各用户从服务端大规模“基准站”中扫描寻找最匹配站，如何从大规模“基准站网”中为用户快速匹配到最近“基准站”观测值，也是影响OSR高精度定位服务的关键因素之一。
发明内容
针对PPP-RTK星基状态域SSR与地基观测域OSR兼容高精度定位服务需求，以及广域范围内实现OSR服务基准站高效动态匹配的难题，本发明采用非差电离层延迟改正产品，提供了一种结合状态域非差PPP-RTK产品，以通讯基站位置为参考生成观测域OSR产品，实现免参考基准站扫描检索、星基卫星-地基通讯基站播发自动切换的一体化服务方法及系统。
为了实现上述目的，本发明提出一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，包括以下步骤，
步骤1，数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；
步骤2，结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；
步骤3，将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合步骤1和步骤2所得结果，计算虚拟测站伪距相位OSR观测值，得到虚拟观测值OSR产品；
步骤4，用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
而且，步骤1采用无电离层组合网解方式解算状态域增强产品时，形成不含宽巷模糊度的无电离层组合观测方程，解算得到构建窄巷模糊度向量的法方程矩阵/>，并按不同接收机展开，对/>的对角线子矩阵采用并行运算方式，实现基于LAMBDA算法的模糊度高效可靠固定。
而且，窄巷模糊度向量的法方程矩阵的对角线子矩阵/>为对应基准站/>的模糊度法方程，采用并行运算方式，实现基于LAMBDA算法的模糊度高效可靠固定时，对各对角线子矩阵分别处理，包括求逆计算得到基准站/>的窄巷模糊度协因数阵，然后计算相应窄巷双差模糊度协因数阵，之后将窄巷双差模糊度浮点值及协因数阵输入，采用LAMBDA算法进行模糊度固定，解算出窄巷双差模糊度固定值。
而且，步骤3的实现方式为，获取服务范围内通讯基站列表，采用并行处理，对每一个通讯基站单独考虑，根据精密轨道星历确定卫星位置，通过通讯基站概略位置确定可视卫星；对每一个卫星，利用对应的SSR产品并行计算各卫星的大气延迟量，用于生成对应卫星的虚拟观测值；各通讯基站的虚拟观测值生成流程相互独立，采用并行处理减少虚拟观测值生成的时间。
而且，终端用户根据实际通讯接入情况，在星基SSR产品或地基OSR产品无缝切换。
另一方面，本发明还提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务系统，用于实现如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
而且，包括以下模块，
第一模块，用于数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；
第二模块，用于结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；
第三模块，用于将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合第一模块和第二模块所得结果，计算虚拟测站伪距相位OSR观测值，得到虚拟观测值OSR产品；
第四模块，用于用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
或者 ，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1.基于非差SSR状态域PPP-RTK产品生成OSR观测域虚拟观测值产品，实现了SSR和OSR服务模式的兼容以及时空服务产品基准的统一，解决了传统以差分电离层等产品为基础生成OSR产品难以跨区域无缝服务的问题，以及SSR和OSR服务连续平滑切换的问题，适用于广域区域融合的星地一体化增强服务，满足了用户大范围连续定位的需求。
2.根据通讯基站位置生成OSR虚拟观测值产品，用户接入通讯基准后即可直接获得对应OSR服务产品，显著提高了海量用户场景下广域范围OSR服务基准站动态检索效率。此外考虑上述SSR状态域和OSR观测域产品基准统一，其中SSR可通过卫星播发实现广播式服务，OSR可通过通讯基准实现网络播发服务，当用户接入某个通讯基站时可直接使用OSR产品，当在沙漠、海洋等通讯基准无覆盖的区域，用户将自动切换为星基SSR服务，实现了星基卫星-地基通讯基站自动切换、协同播发服务。
本发明方案实施简单方便，实用性强，解决了相关技术存在的实用性低及实际应用不便的问题，能够提高用户体验，具有重要的市场价值。
附图说明
图1为本发明实施例的整体实施示意图。
图2为本发明实施例的整体实施流程图。
图3为本发明实施例的三维定位误差示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例具体说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种状态域与观测域兼容的，基于通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，利用地面基准站网解算得到高精度SSR产品，利用通讯基站坐标将SSR产品等价转换成OSR产品；将SSR产品播发至卫星，将对应的OSR产品播发至通讯基站，最终实现OSR/SSR增强定位的平滑切换和星基卫星与地基通讯基站协同播发服务。
进一步地，本发明提出首先获取得到地面基准站网解算的轨道、钟差、信号偏差、大气延迟改正等产品，结合通讯基站位置，通过轨道产品计算卫星与基站位置站点间距离；通过大气延迟改正产品计算所得虚拟参考站点处大气延迟改正值；通过信号偏差产品计算得到不同频段上信号偏差改正值，并在此基础上结合其他改正产品实现对观测中各个误差的精度改正，以此生成通讯基站位置处的OSR高精度虚拟观测值产品。本发明通过非差电离层产品生成的虚拟观测值实现SSR和OSR产品基准统一，通过地基通讯基站虚拟观测值实现星地一体化增强。
本发明实施例提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，建立了OSR/SSR兼容精密定位增强与星基卫星与地基通讯基站系统播发服务，整体架构如图1所示，主要包含以下处理流程：
步骤1：数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时轨道、钟差、信号（包括伪距、相位）偏差产品等状态域增强产品。
步骤2：结合步骤1中所得实时高精度卫星轨道、钟差、以及信号偏差产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟。此类大气延迟产品同样可以视为状态域增强产品。
步骤3：将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，结合服务端轨道、钟差、相位偏差、电离层、对流层延迟产品，计算虚拟测站（通讯基站）伪距相位OSR观测值产品。
步骤4：用户端在无地面通讯网支持条件下（如海洋、沙漠等偏远地区），可接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
步骤1所得状态域产品主要包括卫星轨道、钟差以及信号偏差产品；步骤2在步骤1产品基础上，生成各基准站处大气延迟产品；步骤3结合步骤1、步骤2的状态域增强产品，生成通信基站处观测域增强产品；步骤4中用户根据通讯链路接入状态，在星基SSR增强和不同地基通讯基站OSR增强自动无缝切换。
参见图2，下面结合非差非组合以及无电离层组合基本观测方程，给出实施例的生成OSR产品并提供无缝切换定位服务的具体实现过程说明如下：
GNSS的非差非组合观测方程可以写为：
式中，、/>分别为频率f上卫星s至接收机r，考虑天线相位中心、相对论效应、地球自转、潮汐、相位缠绕等误差后的伪距和相位观测值；/>为卫星s至接收机r的几何距离，为卫星位置/>与接收机位置/>的函数，即/>；/>为接收机r对应GNSS系统的接收机钟差参数；/>为卫星接收机钟差参数；/>为测站天顶对流层延迟，/>为对流层从天顶至斜路径的投影函数；/>为单层电离层模型穿刺点处天顶电离层延迟，/>为电离层从天顶至斜路径的投影函数，/>为对应信号频率；/>为卫星端伪距偏差；/>为接收机端伪距偏差；/>为整数模糊度参数，/>为卫星端相位偏差；/>为接收机端相位偏差，/>为频率/>对应的载波波长。
由双频非差非组合观测方程可得无电离层组合观测方程：
式中，、/>分别为卫星s至接收机r，考虑天线相位中心、相对论效应、地球自转、潮汐、相位缠绕等误差后的无电离层组合伪距和相位观测值；/>、/>分别为两个载波相位观测值的频率，/>为第一个载波相位观测值的波长，/>、/>分别为两个载波相位观测值的频率浮点模糊度，/>为宽巷模糊度，/>；卫星钟和接收机钟分别吸收了卫星端和接收机端无电离层组合伪距偏差，即
式中，、/>分别为接收机端和卫星端无电离层组合伪距偏差。
在以上理论基础上，进行以下步骤：
1、结合公式（2），采用全球分布跟踪站网数据处理生成卫星轨道、钟差与信号偏差产品，具体过程如下
1.1）由宽巷观测值获取宽巷模糊度固定解以及对应/>颗卫星宽巷相位偏差产品/>，其中，/>分别是卫星/>的宽巷相位偏差值，/>的取值由具体观测到的可视卫星数而定。
1.2）将宽巷模糊度固定解带入公式（2），形成不含宽巷模糊度的无电离层组合观测方程
式中，参数的系数为窄巷波长，因此/>被称为窄巷模糊度，c是光速。
1.3）假设观测网中有个基准站坐标，固定基准站坐标，以公式（4）为基础获得轨道、钟差、模糊度参数网解法方程
式中为对应轨道向量、卫星钟差向量、接收机钟差向量、对流层延迟向量和模糊度向量；/>为法方程矩阵，其中对角线子矩阵/>为对应参数向量法方程，值得注意的是法方程矩阵/>中非对角线元素并不是零，可通过最小二乘法估计获得，但其具体表达式并不影响本发明方法，因此不具体写出；/>为对应新息向量。
结合（5）式采用实时网解算法生成卫星轨道、钟差以及模糊度参数浮点解。上述1.1）至1.3）所涉及实现过程可采用目前GNSS高精度数据处理领域所熟知算法，本发明不再赘述。
1.4）本发明在1.1）至1.3）基础上，进一步提出从公式（5）中获取模糊度向量的法方程矩阵，并将其按不同接收机展开
式中，是模糊度向量/>的法方程矩阵，/>的对角线子矩阵为对应基准站/>的模糊度法方程，/>为对应基准站/>的浮点模糊度参数，/>为基准站编号；/>为模糊度参数对应新息向量。与（5）式中/>矩阵一样，中非对角线元素为非零元素。
传统算法直接由浮点解模糊度向量组合生成双差模糊度进而采用取整方法固定，最后映射至非差并获得卫星窄巷相位偏差产品/>，然而取整方法模糊度固定存在效率低、可靠性差的问题。此外一种可能的方法是直接对/>求逆，并根据双差组合变换矩阵，按照方差协方差传播定律获得双差模糊度的协因素阵，在此基础上采用LAMBDA算法，提高模糊度固定效率和可靠性，然而该方法中/>求逆，以及双差模糊度的协因素阵的获取运算量大，因此该方法在实时GNSS高精度服务鲜有采用。
为此，本发明提出一种新技术方案，直接利用（6）式中的对角线子矩阵，采用并行运算的方法，实现基于LAMBDA算法的模糊度高效可靠固定。
式中，为对应测站/>的窄巷模糊度协因素阵；/>为按照双差组合，通过方差协方差传播定律计算得到的双差窄巷模糊度协因素阵，其中/>为双差模糊度个数，其具体数字不影响本发明的实施，/>为双差模糊度编号；/>为窄巷双差模糊度固定值。
前文提到的对角线子矩阵/>为对应基准站/>的模糊度法方程，因此并行运算方式如上式，可以对各对角线子矩阵分别处理，求逆计算得到基准站/>的窄巷模糊度协因数阵。窄巷模糊度进行站间星间双差可以得到窄巷双差模糊度，因此根据方差协方差传播定律，可以计算得到窄巷双差模糊度协因数阵/>。之后将窄巷双差模糊度浮点值及其协因数阵输入LAMBDA方法进行模糊度固定，即可解算出窄巷双差模糊度固定值/>。
由于本发明中只对对角线子矩阵进行处理，其算法复杂度大大降低。以/>，/>，即100个跟踪站各观测到20颗卫星为例，直接对/>处理算法复杂度为/>，采用本发明方法算法复杂度为，此外考虑本发明各子矩阵相互独立，可通过并行加速，因此其复杂度可进一步降低为/>。
获得双差模糊度固定解后即可按照传统方法映射至非差，并解算获得卫星窄巷相位偏差产品/>。将整数模糊度回代至方程（4），即可获得固定解轨道钟差产品，至此获得卫星轨道、钟差与相位偏差产品。此外，卫星伪距偏差/>可通过全球电离层建模或非差非组合PPP方法求得，具体可参考文献“GU S, WANG Y, ZHAO Q, et al. BDS-3 differential code biasestimation with undifferenced uncombined model based on triple-frequencyobservation [J]. Journal of Geodesy, 2020, 94(4): 45.”，本发明不再赘述。
因此可形成服务端卫星轨道、钟差、伪距/相位信号偏差产品，并采用但不限于RTCM SSR等电文格式编码对外播发服务。
2、结合步骤1所得卫星轨道、钟差与信号偏差，接收更大规模准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟产品
2.1）将宽巷与窄巷卫星相位偏差产品、/>转化为非差非组合L1，L2模糊度相位偏差/>、/>
2.2）将卫星轨道、钟差/>、伪距偏差/>以及（8）式中所得相位偏差/>（即/>、/>），以及基准站已知坐标带入公式（1）得非差非组合PPP模型
传统以（9）式为基础的电离层延迟提取算法中，由于与/>线性相关，模型秩亏，直接利用（9）式求解的电离层中吸收了伪距信号偏差/>，因此当在不同子网间切换时会存在基准跳变的问题，难以满足大范围跨区域电离层延迟增强服务。本发明提出引入电离层时空约束模型，例如DESIGN模型：
式中分别为DESIGN电离层模型系统部分，描述了电离层延迟系统性变化；/>为视线方向电离层延迟残差部分，描述了电离层延迟随机性变化；/>、/>分别为各卫星穿刺点与测站概略位置经纬度差异。需要说明的是，除DESIGN模型约束外，也可引入其他电离层延迟约束条件，使电离层延迟和伪距信号偏差分离。
联合（9）式和（10）式，并通过非差模糊度固定实现电离层和对流层延迟的统一滤波固定解，由此形成电离层延迟产品，以及对流层延迟产品，并采用但不限于RTCM、RTCA等电文格式对外播发服务。其中，/>为卫星总数，/>为对应卫星编号，/>为用于进行大气建模的测站总数，/>为对应测站编号。
3、结合步骤1、2所得非差SSR产品，生成通讯基站网位置处的虚拟观测OSR产品
3.1）本发明提出，首先获取服务范围内通讯基站列表，其中/>、/>、/>分别为通讯基站编号，通讯基站接入点，以及通讯基站位置，/>表示数据库中管理的不同通讯基站。其中，/>为数据库中管理的通讯基站总数，/>为各通讯基站标识。
3.2）根据通讯基站位置，以及精密轨道产品/>，确定通讯基站/>处可观测卫星集合/>，/>表示通讯基站/>处分别可观测到的卫星。
3.3）由服务端电离层延迟、对流层延迟产品，内插通讯基站处观测到的各卫星电离层延迟/>和，内插时/>为/>卫星集合中的各卫星。服务端提供的产品原则上更加全面，卫星集合中的卫星只是通讯基站可观测到的不同卫星。
3.4）进一步结合服务端产品生成各通讯基站位置处各可视卫星伪距和相位观测值
式中，、/>分别为生成的通讯基站处频率f上卫星s至接收机r的伪距和相位虚拟观测值。
需要指出的是在（11）式中还需要进行其他如天线相位中心、地球自转等误差项的改正，可参考相应改正模型。该部分为GNSS从业人员所熟知，本发明不再赘述。
本发明进一步提出，步骤3.2）至3.4）在实际处理中可完全采用并行处理：
式中为通讯基站/>位置；/>为通讯基站/>处可视卫星集合；/>为通讯基站/>处各可视卫星电离层、对流层改正值；/>为通讯基站/>处各可视卫星伪距和相位虚拟观测值。
首先对每一个通讯基站单独考虑，根据精密轨道星历确定卫星位置，通过通讯基站概略位置确定可视卫星。对每一个卫星，利用对应的SSR产品并行计算各卫星的大气延迟量，用于生成对应卫星的虚拟观测值。另外，因为各通讯基站的虚拟观测值生成流程相互独立，因此，各通讯基站也可以采用并行处理减少虚拟观测值生成的时间。
至此为各基准站解算获得虚拟观测值产品，并采用但不限于RTCM OSR等电文格式编码对外播发服务。
4、终端用户根据实际通讯接入情况，在星基SSR产品或地基OSR产品无缝切换，实现终端PPP-RTK或RTK算法一体化增强
参见图2，实施例的步骤4具体优选实现方式如下，
4.1）设用户收到卫星观测值，包括伪距与相位观测值/>、/>，建立观测方程如下：
式中下角标表用户接收机，/>、/>分别为频率f上卫星s至用户/>，考虑天线相位中心、相对论效应、地球自转、潮汐、相位缠绕等误差后的伪距和相位观测值；/>为卫星s至用户/>的几何距离，为卫星位置/>与用户接收机位置/>的函数，即/>；/>为用户/>对应GNSS系统的接收机钟差参数；/>为卫星接收机钟差参数；/>为测站天顶对流层延迟，/>为对流层从天顶至斜路径的投影函数；/>为单层电离层模型穿刺点处天顶电离层延迟，/>为电离层从天顶至斜路径的投影函数，/>为对应信号频率；/>为卫星端伪距偏差；为接收机端伪距偏差；/>为整数模糊度参数，/>为卫星端相位偏差；/>为接收机端相位偏差，/>为频率/>对应的载波波长。通过标准单点定位SPP可获得用户概略坐标/>。
4.2）在步骤4.1）基础上，本发明进一步提出以下步骤：
当用户周边没有通讯基站，直接接收卫星通讯链路产品时，可以利用星基SSR产品，实现PPP-RTK增强定位。另外也可采用步骤3中相应算法，利用SSR产品生成用户概略位置处/>虚拟观测值OSR产品/>。如果用户同时支持RTK模式的解算和PPP-RTK模式的解算，则直接使用SSR产品进行PPP-RTK增强定位。如果用户仅支持RTK模式解算，则需要在用户端生成用户概略位置的OSR产品，再利用此产品进行RTK定位。
当用户接入某通讯基站时，直接根据接入点信息获取该通讯基站虚拟观测值OSR产品/>。
具体实施时，用户根据实际通讯链路（周边无通讯基站/有通讯基站），采用虚拟观测值OSR产品，或/>进行定位。本发明重点在于，用户在周边无通讯基站的情况下仅考虑用户端生成OSR产品进行RTK定位的模式，因为有关SSR产品进行PPP-RTK定位的算法为本领域专业人员所熟知，此处不再赘述。
以为例，由（11）式、（13）式形成站间单差观测值：
其中，为单差伪距观测值；/>为单差相位观测值；/>为卫星/>相对于用户/>和对应通讯基站/>距离的差值。其他如卫星钟差/>、卫星信号偏差/>、/>在组成单差方程时消除；此外，考虑用户接入的通讯基站位置/>，或由SPP求得的概略位置/>一般距离用户较近，大气延迟误差相关性强，因此可认为/>与/>已通过站间单差消除。求解（14）式可得浮点模糊度参数/>，进而得到站间单差宽巷模糊度，具体可以写为：
式中为浮点宽巷模糊度；/>为整周宽巷模糊度；/>为接收机端宽巷相位偏差，即/>、/>分别是频率1，2上的整周模糊度，/>、/>分别是频率1，2上的接收机端相位偏差。进一步通过星间差分，消除接收机端宽巷相位偏差，构成双差宽巷模糊度
式中为双差浮点宽巷模糊度；/>为双差整周宽巷模糊度；/>为参考卫星，即/>为参考星/>的整周宽巷模糊度，参考星的选取可根据卫星高度角等方法确定。求解（14）式可获得模糊度方差协方差矩阵，进而可结合（15）式，采用一定的整数估计算法：如LAMBDA（最小二乘模糊度降相关平差法）、Integer Bootstrapping（整数引导法）、IntegerRounding（整数固定法）等，得到双差整周宽巷模糊度固定解/>。
双差窄巷模糊度可通过下式获得
式中，、/>分别是参考星/>两个频率相位观测值的整周模糊度。
同样通过对采用一定的整数估计算法即可得到其整数估值，进而带入（14）式获得固定解的高精度位置信息。
由于用户概略位置处，或不同通讯基站/>处的虚拟观测值OSR产品都是采用同一套服务端产品获得，因此保障了用户在切换不同虚拟观测值产品时增强定位的连续性。此外，上述方法在模糊度固定相关环节中采用了先宽巷、后窄巷的处理策略，实际上也可直接固定不同频率上的非组合模糊度，这样更利用推广至多频率观测数据处理。该部分算法为本领域专业人员所熟知，因此这里不再赘述。
参见图1中移动载体在（a）、（b）、（c）三处的定位场景以及图3中移动载体在（a）、（b）、（c）三处的三维定位误差，（a）场景下车辆在通讯基站附近运动，因此接收通讯基站的OSR观测值进行RTK定位，定位误差如图3中左侧部分，可以看出在连续运行100分钟左右的时间段，三维定位误差在5cm以下；（b）场景下车辆驶离通讯基站/>能覆盖到的区域，驶入通讯基站/>覆盖的区域，见图3的中间部分。在定位场景切换时，由误差图可以看出误差没有发生跳变，且定位误差大小与左侧部分类似；（c）场景下车辆驶离通讯基站/>覆盖的区域，同时无法接收到其他通讯基站的信号，此时车辆直接接收卫星播发的SSR产品，同时在用户端使用本发明的方法生成用户概略位置的OSR产品，再使用该OSR产品进行RTK定位，定位误差如图3右侧部分所示，从图中可以看出整体误差效果和有通讯基站时相差不大，出现微小跳变的原因可能是接收卫星播发的SSR产品出现中断。该误差示意图验证了本发明的有效性，尤其是对于复杂环境下的无缝定位需求。
具体实施时，本发明技术方案提出的方法可由本领域技术人员采用计算机软件技术实现自动运行流程，实现方法的系统装置例如存储本发明技术方案相应计算机程序的计算机可读存储介质以及包括运行相应计算机程序的计算机设备，也应当在本发明的保护范围内。
在一些可能的实施例中，提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务系统，包括以下模块，
第一模块，用于数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；
第二模块，用于结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；
第三模块，用于将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合第一模块和第二模块所得结果，计算虚拟测站伪距相位OSR观测值，得到虚拟观测值OSR产品；
第四模块，用于用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
在一些可能的实施例中，提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务系统，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
在一些可能的实施例中，提供一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；
步骤2，结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；
步骤3，将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合步骤1和步骤2所得结果，计算虚拟测站伪距相位OSR观测值，得到虚拟观测值OSR产品；
步骤4，用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
2.根据权利要求1所述通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，其特征在于：步骤1采用无电离层组合网解方式解算状态域增强产品时，形成不含宽巷模糊度的无电离层组合观测方程，解算得到构建窄巷模糊度向量的法方程矩阵/>，并按不同接收机展开，对/>的对角线子矩阵采用并行运算方式，实现基于LAMBDA算法的模糊度高效可靠固定。
3.根据权利要求2所述通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，其特征在于：窄巷模糊度向量的法方程矩阵的对角线子矩阵/>为对应基准站/>的模糊度法方程，采用并行运算方式，实现基于LAMBDA算法的模糊度高效可靠固定时，对各对角线子矩阵分别处理，包括求逆计算得到基准站/>的窄巷模糊度协因数阵，然后计算相应窄巷双差模糊度协因数阵，之后将窄巷双差模糊度浮点值及协因数阵输入，采用LAMBDA算法进行模糊度固定，解算出窄巷双差模糊度固定值。
4.根据权利要求1所述通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，其特征在于：步骤3的实现方式为，获取服务范围内通讯基站列表，采用并行处理，对每一个通讯基站单独考虑，根据精密轨道星历确定卫星位置，通过通讯基站概略位置确定可视卫星；对每一个卫星，利用对应的SSR产品并行计算各卫星的大气延迟量，用于生成对应卫星的虚拟观测值；各通讯基站的虚拟观测值生成流程相互独立，采用并行处理减少虚拟观测值生成的时间。
5.根据权利要求1或2或3或4所述通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法，其特征在于：终端用户根据实际通讯接入情况，在星基SSR产品或地基OSR产品无缝切换。
6.一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务系统，其特征在于：包括以下模块，
第一模块，用于数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；
第二模块，用于结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；
第三模块，用于将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合第一模块和第二模块所得结果，计算虚拟测站伪距相位OSR观测值，得到虚拟观测值OSR产品；
第四模块，用于用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发SSR产品，采用PPP-RTK定位模式实现高精度定位，或者利用SSR产品生成用户概略位置处虚拟观测值OSR产品进行RTK定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值OSR产品，采用网络RTK定位模式实现高精度定位。
7.一种电子设备，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-5任一项所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的一种通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法。
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