基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種衛(wèi)星定位導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】的基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位方法及系統(tǒng)，通過從基站的增強(qiáng)信息中解析得到的該基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距及其精確坐標(biāo)，根據(jù)計(jì)算得出的衛(wèi)星離基站的真實(shí)距離與基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距之差對用戶終端系統(tǒng)與衛(wèi)星之間的偽距進(jìn)行更新，最后基于更新后的偽距和用戶終端系統(tǒng)的當(dāng)前的概要位置信息得到當(dāng)前精確位置。本發(fā)明可以完全消除衛(wèi)星鐘差及星歷誤差，消除大部分電離層及對流層誤差，只需要獲得偽距，即可以獲得更高的精度；對終端的要求更低，傳輸數(shù)據(jù)量小，更適合民用。
【專利說明】基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種衛(wèi)星定位導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】的方法及系統(tǒng)，具體是一種 DGNSS (差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）方法：通過在基準(zhǔn)站連續(xù)觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)基準(zhǔn)站已知 精準(zhǔn)坐標(biāo)，計(jì)算出位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)，利用位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)提高終端定位精度的定位方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 偽距差分定位技術(shù)的基本原理是：偽距差分技術(shù)通過在基準(zhǔn)站連續(xù)觀測衛(wèi)星數(shù) 據(jù)，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精準(zhǔn)坐標(biāo)，計(jì)算出位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)，利用位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)提高終端定位精 度。
[0003] 當(dāng)前偽距差分的編碼方式主要有兩種，第一種是在基站計(jì)算偽距改正數(shù)，通過 RTCM2. X (Radio Technical Commission for Maritime Services，國際海運(yùn)事業(yè)無線電技 術(shù)委員會）數(shù)據(jù)格式播發(fā)，這種方式因終端和基準(zhǔn)站偽距改正數(shù)計(jì)算模型不同，以及對星 歷使用的問題，對定位精度造成一定程度的影響；第二種是直接通過RTCM3. 0播發(fā)偽距載 波等信息，在終端計(jì)算和運(yùn)用偽距改正數(shù)；而RTCM3. 0對于偽距差分算法而言，有大量的冗 余數(shù)據(jù)。RTCM3.0中每顆衛(wèi)星包含了兩個(gè)波段（北斗三個(gè)波段）的偽距，載波相位模糊度， 載噪比，鎖定時(shí)間等數(shù)據(jù)，其中大部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用于載波相位計(jì)算，差分算法只需要其中L1/ B1上的偽距值就能完成計(jì)算了。
[0004] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN103852774A公開（公告）日 2014.06. 11，公開了一種GNSS接收器及其用于偽距和位置確定的計(jì)算方法。提供用于在全 球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器中計(jì)算偽距和位置的方法和設(shè)備。計(jì)算衛(wèi)星的第一偽距以用于全球 導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)接收器的位置確定。計(jì)算衛(wèi)星的第二偽距以用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的 位置校正。使用第一偽距和第二偽距執(zhí)行差分運(yùn)算以消除誤差。但該技術(shù)無法消除接收機(jī) 公共誤差如衛(wèi)星鐘差，星歷誤差等，此外，該技術(shù)定位模塊需要獲得第二偽距，對終端要求 更高。
[0005] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN103559805A公開（公告）日 2014. 02. 05,公開了一種基于北斗及慣性導(dǎo)航的高精度3G視頻車載定位系統(tǒng)，包含車載視 頻終端和視頻位置服務(wù)監(jiān)控平臺，車載視頻終端的視頻主處理單元連接有行駛記錄單元、 3G傳輸單元、定位信號處理單元以及慣性導(dǎo)航處理單元；通過3G傳輸單元與C0RS控制中 心建立通訊鏈路，接收差分?jǐn)?shù)據(jù)，解算后得到精確的位置信息，該技術(shù)使視頻車載系統(tǒng)不需 要額外的接收模塊，利用任何有3G網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域均可快速獲取差分定位信號，具備高精度定 位的能力，同時(shí)，通過慣性導(dǎo)航處理單元，在北斗信號遮蔽區(qū)域仍可無縫定位，在駕培系統(tǒng)、 飛機(jī)場運(yùn)輸、港口運(yùn)輸、停車場誘導(dǎo)、國防車輛運(yùn)輸?shù)确矫鎸⒕哂泻艽髢?yōu)勢。但其使用的RTK 數(shù)據(jù)提高定位精度，不僅數(shù)據(jù)量大，同時(shí)需要定位終端具有載波相位差分的能力，且對提供 RTK數(shù)據(jù)的服務(wù)端性能也有較高的要求，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也較大，這些因素綜合導(dǎo)致其因終端 和運(yùn)營成本高而很難大規(guī)模民用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提出一種基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位 方法及系統(tǒng)，可以完全消除衛(wèi)星鐘差及星歷誤差，消除大部分電離層及對流層誤差，只需要 獲得偽距，即可以獲得更高的精度；對終端的要求更低，傳輸數(shù)據(jù)量小，更適合民用。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 本發(fā)明涉及一種基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位方法，通過從基站的增強(qiáng)信息中解 析得到的該基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距及其精確坐標(biāo)，根據(jù)計(jì)算得出的衛(wèi)星離基站的真實(shí)距 離與基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距之差對用戶終端系統(tǒng)與衛(wèi)星之間的偽距進(jìn)行更新，最后基于 更新后的偽距和用戶終端系統(tǒng)的當(dāng)前的概要位置信息得到當(dāng)前精確位置。
[0009] 該定位方法具體包括以下步驟：
[0010] 步驟1 :用戶終端系統(tǒng)與位置增強(qiáng)系統(tǒng)建立連接，并向位置增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)送用戶名 密碼以及服務(wù)類型信息；
[0011] 步驟2:用戶終端系統(tǒng)獲得位置增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)送的ICY 200 0K指令后，向位置增強(qiáng) 系統(tǒng)發(fā)送當(dāng)前的概要位置信息；位置增強(qiáng)系統(tǒng)返回增強(qiáng)信息給終端用戶；
[0012] 步驟3 :用戶終端收到增強(qiáng)信息后，通過解析其內(nèi)容，可以獲得基站所有可見衛(wèi)星 的偽距P1及基站的精確坐標(biāo)（\，Yb，z b);
[0013] 步驟4 :用戶終端系統(tǒng)通過其采集的衛(wèi)星星歷，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻衛(wèi)星的坐標(biāo)（Xi， Yi，Zi);
[0014] 步驟5 :終端用戶計(jì)算得到當(dāng)前衛(wèi)星離基站的真實(shí)距離

【權(quán)利要求】
1. 一種基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位方法，其特征在于，通過從基站的增強(qiáng)信息中解 析得到的該基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距及其精確坐標(biāo)，根據(jù)計(jì)算得出的衛(wèi)星離基站的真實(shí)距 離與基站對應(yīng)可見衛(wèi)星的偽距之差對用戶終端系統(tǒng)與衛(wèi)星之間的偽距進(jìn)行更新，最后基于 更新后的偽距和用戶終端系統(tǒng)的當(dāng)前的概要位置信息得到當(dāng)前精確位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，具體包括以下步驟： 步驟1 :用戶終端系統(tǒng)與位置增強(qiáng)系統(tǒng)建立連接，并向位置增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)送用戶名密碼 以及服務(wù)類型信息； 步驟2:用戶終端系統(tǒng)獲得位置增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)送的ICY 200 0K指令后，向位置增強(qiáng)系統(tǒng) 發(fā)送當(dāng)前的概要位置信息；位置增強(qiáng)系統(tǒng)返回增強(qiáng)信息給終端用戶； 步驟3 :用戶終端收到增強(qiáng)信息后，通過解析其內(nèi)容，可以獲得基站所有可見衛(wèi)星的偽 距P1及基站的精確坐標(biāo)（Xb，Yb，Zb); 步驟4:用戶終端系統(tǒng)通過其采集的衛(wèi)星星歷，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻衛(wèi)星的坐標(biāo)％，Υρ Zj)； 步驟5 :終端用戶計(jì)算得到當(dāng)前衛(wèi)星離基站的真實(shí)距離 R=彳洗-XbF + ft - Yb)2 + (? - Z|J)2; 步驟6 :用戶終端系統(tǒng)計(jì)算改正數(shù)G = R-pi ; 步驟7:將用戶終端系統(tǒng)解析出的終端與衛(wèi)星間的原始偽距P°ld加上改正數(shù)G得到更新 后的偽距; 步驟8 :終端利用更新后的偽距，通過三角定位法聯(lián)立方程即可求出其當(dāng)前所在的 位置。
3. -種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述方法的基于偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼的定位系統(tǒng)，其特征在 于，包括：服務(wù)側(cè)的位置增強(qiáng)系統(tǒng)以及用戶側(cè)的用戶終端系統(tǒng)，位置增強(qiáng)系統(tǒng)包括：Ntrip 服務(wù)模塊、用于與基站進(jìn)行通訊的基站通訊模塊、解碼模塊及編碼模塊；用戶終端系統(tǒng)包 括：終端通訊模塊、數(shù)據(jù)解析模塊及定位模塊；其中：位置增強(qiáng)系統(tǒng)的Ntrip服務(wù)模塊通過 Internet與用戶終端系統(tǒng)相連，并根據(jù)用戶終端系統(tǒng)中用戶最后一次上傳的坐標(biāo)及掛載點(diǎn) 類型，在基站中挑選離其最近的基站并向其發(fā)送對應(yīng)掛載點(diǎn)類型的數(shù)據(jù)，Ntrip服務(wù)模塊與 編碼模塊相連并接收位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)，基站通訊模塊實(shí)時(shí)獲取基站觀測的原始數(shù)據(jù)并推送至 解碼模塊，解碼模塊根據(jù)基站類型和原始數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解碼并封裝到統(tǒng)一格式 的結(jié)構(gòu)體后輸出至編碼單元，編碼單元基于RTCM3的數(shù)據(jù)編碼方式，僅對結(jié)構(gòu)體中的調(diào)制 在L1和B1上的偽距進(jìn)行編碼，編碼單元將編碼后的位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中更 新；終端通訊模塊通過與位置增強(qiáng)系統(tǒng)建立連接并取得認(rèn)證授權(quán)以獲得位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)解析模塊解析協(xié)議數(shù)據(jù)并獲得解算所需要的包括L1和B1的增強(qiáng)數(shù)據(jù)，定位服務(wù)模塊根 據(jù)偽距差分算法得到定位結(jié)果。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，當(dāng)鏈路故障時(shí)，基站通訊模塊將進(jìn)行重連，5 次重連未果后基站通訊模塊向運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)對在偽距差分中不會用到的L2、 B2、B3上的數(shù)據(jù)以及載波相位數(shù)據(jù)不進(jìn)行編碼。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的編碼是指：計(jì)算剔除異常值后的GPS 衛(wèi)星的偽距值所對應(yīng)的合格衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)，并以衛(wèi)星數(shù)生成數(shù)組并填入來自于統(tǒng)一格式的 結(jié)構(gòu)體中的每顆衛(wèi)星的整周模糊度和偽距數(shù)值，最后進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的合格衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)為4顆以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)組是指：字節(jié)大小等于13+5*合格 衛(wèi)星的數(shù)目個(gè)的數(shù)組，該數(shù)組長度即為數(shù)據(jù)報(bào)頭信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的整周模糊度等于原始偽距除以 2299792. 458后向下取整，所述的偽距數(shù)值等于原始偽距減去整周模糊度與2299792. 458 的乘積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的Ntrip服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)了 Ntrip協(xié)議， 根據(jù)終端用戶所申請的服務(wù)類型和最后一次上報(bào)的位置信息，每秒向終端用戶返回離其最 近基站的位置增強(qiáng)數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01S19/41GK104267418SQ201410445281
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】孫長虹, 陳大吾, 朱峰, 余張民, 朱曉婷 申請人:上海北斗衛(wèi)星導(dǎo)航平臺有限公司