CN102608632A - 北斗gps双模云差分定位方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卫星导航定位***，具体涉及北斗GPS双模云差分定位方法及***。本发明的北斗GPS双模云差分定位方法，包括以下步骤：每一个基准云端向***控制中心提供基准数据，所述基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心对收到的基准数据进行预处理；当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心选取合理的差分数据，发送给普通云端；该普通云端根据接收到的差分数据进行定位。本发明应用于卫星导航定位。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航定位***，具体涉及北斗GPS双模云差分定位方法及***。
背景技术
目前单频接收机对卫星信号的对流层延时、大气层延时和多径效应无法精确估计或消除误差，在星座分布不合理时这些误差会严重影响定位精度。
为了消除或者降低这些误差，通常在定位中使用差分运算。差分定位是高精度卫星定位中一项关键技术，同时也是解决企业位置应用，增强定位导航产品服务如：危险品车辆运输管理，公交定点报站报警等的关键需求。关于提高定位精度，现有的技术基于标准基站差分定位能克服各种信号延迟效应，得到比较理想的定位精度，但是基于基站的差分定位技术存在如下缺点：1、标准基站投入大量费用、作用范围有限，一个标准基站只能在100KM范围内发挥作用；2、GPS标准基站国内数量有限，而北斗定位***目前无标准基站提供公开的差分定位服务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种北斗GPS双模云差分定位方法及***，利用众多的搭载北斗GPS双模接收机的云端，通过北斗与GPS定位结果的精度分析和相互验证确认其近似一个标准基站，输出差分信息，为云网络覆盖区域内的其它用户接收机提供差分定位，提高定位精度。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种北斗GPS双模云差分定位方法，包括以下步骤：每一个基准云端向***控制中心提供基准数据，所述基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心对收到的基准数据进行预处理；当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心选取合理的差分数据，发送给普通云端；该普通云端根据接收到的差分数据进行定位。
进一步的，当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心选取合理的差分数据，发送给该普通云端，具体包括以下步骤：
步骤一：当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心得到请求差分定位的普通云端的初始定位位置，标记为搜索基准云端的起始点；
步骤二：***控制中心在伪距差分信息表中进行搜索，当找到同时满足所有搜索条件的基准云端，则将该基准云端作为候选集，转到步骤三；否则转到步骤四；
步骤三：从候选集中选择距离最近的基准云端，读取伪距差分信息，并将该信息发送给请求差分定位的普通云端，转到步骤五；
步骤四：向请求差分定位的普通云端发送“无差分信息”的应答，转到步骤五；
步骤五：***控制中心更新数据：删除数据表中信息提交时间与当前时间较远的数据记录，更新记录新提交的差分数据。
进一步的，上述步骤二中的搜索条件为：对于基准云端位置，以步骤一得到的搜索基准云端的起始点为圆心，搜索半径为10KM范围内的云端记录；对于信息提交时间，搜索信息提交时间与当前时间之差小于网络延时的记录；对于伪距差分信息，搜索星座包含请求云端星座的基准云端。
进一步的，上述步骤中，基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述基准云端的数据处理步骤如下：
步骤一：北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由北斗接收机和GPS接收机各自的观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP均小于设定阈值时，认为此云端定位精度符合要求，取几何精度因子GDOP最小的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，并转到步骤三；当北斗接收机和GPS接收机的其中一个几何精度因子GDOP值大于设定阈值、另外一个几何精度因子GDOP值小于阈值时，取几何精度因子GDOP小于阈值的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；当北斗接收机和GPS接收机的几何精度因子GDOP均大于阈值时，该北斗GPS双模接收机视为与普通云端；
步骤三：计算北斗定位结果与GPS定位结果的差值，如果小于设定阈值，则认为该接收机能作为一个可靠的基准云端，进入步骤四，否则返回步骤一；其中该设定阈值为10M；
步骤四：基准云端向***控制中心发送差分定位数据，该差分定位数据包括定位结果、星座信息、伪距观测量、本地接收机钟飘和提交时间，返回步骤一。
进一步的，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述普通云端的数据处理步骤如下：
步骤一：搭载单模单频接收机得到定位结果，以及不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP小于设定阈值时，认为该接收机自身定位精度符合要求，将定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；否则向***控制中心提交差分定位请求；
步骤三：如果***控制中心返回“无差分信息”的应答，则返回步骤一；否则接收差分定位数据，并采用差分观测方程组求得该普通云端与基准云端的距离向量；
步骤四：利用从***控制中心收到的基准云端的位置加上步骤三所求得的距离向量，得到当前精确位置，发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一。
一种应用上述北斗GPS双模云差分定位方法的北斗GPS双模云差分定位***，包括：
基准云端，由符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
普通云端，由搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
***控制中心，包括存储基准数据的数据存储器、对接收到的基准数据进行处理的数据处理器、控制基准云端、普通云端和***控制中心进行通讯的通信器，
所述***控制中心通过通信器与基准云端和普通云端建立数据联系。
进一步的，上述通信器是GPRS网络通信模块或者3G网络通信模块。
本发明应用上述方法及***，与现有技术相比，具有以下优点：
1. 本发明利用搭载北斗GPS双模接收机的云端，通过北斗与GPS定位结果的精度分析和相互验证确认其近似一个标准基站，输出差分信息。通过云端数据共享，可以使基准云端附近的普通云端利用基准云端的差分数据提高定位精度。该方法缩短了定位时间，提高了定位速度；
2. 本发明中由于基准云端自身同时也是用户，差分网络随着用户分布而自然生成，既不需要建设传统基站的成本，又扩大了差分定位网的覆盖范围；
3. 利用本发明的方法，在前期投入一定数量的搭载双模接收机的基准云端用户，那么网络覆盖稳定的条件下，后期只需在网络中投入成本较低的单模单频接收机，就能保证良好的定位精度，节约了运营成本。
附图说明
图1是本发明北斗GPS双模云差分定位***的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明一种北斗GPS双模云差分定位方法，包括以下步骤：每一个基准云端向***控制中心提供基准数据，所述基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心对收到的基准数据进行预处理；当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心选取合理的差分数据，发送给普通云端；该普通云端根据接收到的差分数据进行定位。
进一步的，当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心选取合理的差分数据，发送给该普通云端，具体包括以下步骤：
步骤一：当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心得到请求差分定位的普通云端的初始定位位置，标记为搜索基准云端的起始点；
步骤二：***控制中心在伪距差分信息表中进行搜索，搜索条件为：对于基准云端位置，以步骤一得到的搜索基准云端的起始点为圆心，搜索半径为10KM范围内的云端记录；对于信息提交时间，搜索信息提交时间与当前时间之差小于网络延时的记录；对于伪距差分信息，搜索星座包含请求云端星座的基准云端；当找到同时满足上述三个搜索条件的基准云端，则将该基准云端作为候选集，转到步骤三；否则转到步骤四；
步骤三：从候选集中选择距离最近的基准云端，读取伪距差分信息，并将该信息发送给请求差分定位的普通云端，转到步骤五；
步骤四：向请求差分定位的普通云端发送“无差分信息”的应答，转到步骤五；
步骤五：***控制中心更新数据：删除数据表中信息提交时间与当前时间较远的数据记录，更新记录新提交的差分数据。
进一步的，上述步骤中，基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述基准云端的数据处理步骤如下：
步骤一：北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由北斗接收机和GPS接收机各自的观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP均小于设定阈值时，认为此云端定位精度符合要求，取几何精度因子GDOP最小的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，并转到步骤三；当北斗接收机和GPS接收机的其中一个几何精度因子GDOP值大于设定阈值、另外一个几何精度因子GDOP值小于阈值时，取几何精度因子GDOP小于阈值的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；当北斗接收机和GPS接收机的几何精度因子GDOP均大于阈值时，该北斗GPS双模接收机视为与普通云端；
步骤三：计算北斗定位结果与GPS定位结果的差值，如果小于设定阈值，则认为该接收机能作为一个可靠的基准云端，进入步骤四，否则返回步骤一；一般来说，该设定阈值设为10M，本发明中设为2M；
步骤四：基准云端向***控制中心发送差分定位数据，该差分定位数据包括定位结果、星座信息、伪距观测量、本地接收机钟飘和提交时间，返回步骤一。
进一步的，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述普通云端的数据处理步骤如下：
步骤一：搭载单模单频接收机得到定位结果，以及不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP小于设定阈值时，认为该接收机自身定位精度符合要求，将定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；否则向***控制中心提交差分定位请求；
步骤三：如果***控制中心返回“无差分信息”的应答，则返回步骤一；否则接收差分定位数据，并采用差分观测方程组求得该普通云端与基准云端的距离向量；
步骤四：利用从***控制中心收到的基准云端的位置加上步骤三所求得的距离向量，得到当前精确位置，发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一。
如图1所示，一种应用上述北斗GPS双模云差分定位方法的北斗GPS双模云差分定位***，包括：
基准云端，由符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
普通云端，由搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
***控制中心，包括存储基准数据的数据存储器、对接收到的基准数据进行处理的数据处理器、控制基准云端、普通云端和***控制中心进行通讯的通信器，
所述***控制中心通过通信器与基准云端和普通云端建立数据联系。所述通信器实现云端用户与***控制中心的通信，采用GPRS或3G网络通信，负责接收云端定位请求和数据，向云端发送数据。
其中***控制中心是云差分***的核心部分, 它既是通信控制中心, 也是数据存储和处理中心。***控制中心利用通信器与各云端建立数据联系，保存各基准云端提交的差分信息，响应普通云端用户的差分信息请求，从数据库中选取合理的差分数据，同时通过现代无线网络(GPRS或者3G)将差分信息发送给用户云端。
基准云端自动评估北斗与GPS双模接收机定位精度并相互验证，对符合精度的云端视为一个基站，将该云端的差分信息提交到***控制中心。当基准云端在北斗与GPS定位精度都不满足要求时可视为一个普通云端用户，向***控制中心请求差分数据以实现自身精确定位。
普通云端在定位精度不足时向***控制中心发送差分定位请求，根据中心返回的差分数据实现差分定位。
在一个典型的实现中，上述通信器是GPRS网络通信模块；在另外一个典型的实现中，上述通信器是3G网络通信模块。
具体实现中，***控制中心的数据存储器的主要数据库表设计如下：
那么***控制中心在伪距差分信息表中进行搜索，搜索条件为：
基准云端位置字段：以搜索基准云端的起始点为圆心，搜索半径为10KM范围内的云端记录；
信息提交时间字段：搜索信息提交时间与当前时间之差小于网络延时的记录；
伪距差分信息字段：搜索星座包含请求云端星座的基准云端；
当找到同时满足上述三个搜索条件的基准云端，则将该基准云端作为候选集。从候选集中选择距离最近的基准云端，读取伪距差分信息，并将该信息发送给请求差分定位的普通云端。普通云端根据接收到的信息进行定位。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：包括以下步骤：每一个基准云端向***控制中心提供基准数据，所述基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心对收到的基准数据进行预处理；当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机；***控制中心选取合理的差分数据，发送给普通云端；该普通云端根据接收到的差分数据进行定位。
2.根据权利要求1所述的北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心选取合理的差分数据，发送给该普通云端，具体包括以下步骤：
步骤一：当普通云端在定位精度不足时，向***控制中心发送差分定位请求，***控制中心得到请求差分定位的普通云端的初始定位位置，标记为搜索基准云端的起始点；
步骤二：***控制中心在伪距差分信息表中进行搜索，当找到同时满足所有搜索条件的基准云端，则将该基准云端作为候选集，转到步骤三；否则转到步骤四；
步骤三：从候选集中选择距离最近的基准云端，读取伪距差分信息，并将该信息发送给请求差分定位的普通云端，转到步骤五；
步骤四：向请求差分定位的普通云端发送“无差分信息”的应答，转到步骤五；
步骤五：***控制中心更新数据：删除数据表中信息提交时间与当前时间较远的数据记录，更新记录新提交的差分数据。
3.根据权利要求2所述的北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：步骤二的搜索条件为：对于基准云端位置，以步骤一得到的搜索基准云端的起始点为圆心，搜索半径为10KM范围内的云端记录；对于信息提交时间，搜索信息提交时间与当前时间之差小于网络延时的记录；对于伪距差分信息，搜索星座包含请求云端星座的基准云端。
4.根据权利要求1或2所述的北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：基准云端是符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述基准云端的数据处理步骤如下：
步骤一：北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由北斗接收机和GPS接收机各自的观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP均小于设定阈值时，认为此云端定位精度符合要求，取几何精度因子GDOP最小的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，并转到步骤三；当北斗接收机和GPS接收机的其中一个几何精度因子GDOP值大于设定阈值、另外一个几何精度因子GDOP值小于阈值时，取几何精度因子GDOP小于阈值的定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；当北斗接收机和GPS接收机的几何精度因子GDOP均大于阈值时，该北斗GPS双模接收机视为与普通云端；
步骤三：计算北斗定位结果与GPS定位结果的差值，如果小于设定阈值，则认为该接收机能作为一个可靠的基准云端，进入步骤四，否则返回步骤一；
步骤四：基准云端向***控制中心发送差分定位数据，该差分定位数据包括定位结果、星座信息、伪距观测量、本地接收机钟飘和提交时间，返回步骤一。
5.根据权利要求4所述的北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：步骤三中计算北斗定位结果与GPS定位结果的差值，其设定阈值为10M。
6.根据权利要求1或2所述的北斗GPS双模云差分定位方法，其特征在于：所述普通云端是搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机，所述普通云端的数据处理步骤如下：
步骤一：搭载单模单频接收机得到定位结果，以及不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机的北斗接收机和GPS接收机各自独立得到定位结果；
步骤二：由观测矩阵计算定位几何精度因子GDOP，当几何精度因子GDOP小于设定阈值时，认为该接收机自身定位精度符合要求，将定位结果发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一；否则向***控制中心提交差分定位请求；
步骤三：如果***控制中心返回“无差分信息”的应答，则返回步骤一；否则接收差分定位数据，并采用差分观测方程组求得该普通云端与基准云端的距离向量；
步骤四：利用从***控制中心收到的基准云端的位置加上步骤三所求得的距离向量，得到当前精确位置，发送给请求差分定位的普通云端，返回步骤一。
7.一种应用上述北斗GPS双模云差分定位方法的北斗GPS双模云差分定位***，其特征在于，包括：
基准云端，由符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
普通云端，由搭载单模单频接收机或者不符合定位精度要求的搭载北斗GPS双模接收机组成，
***控制中心，包括存储基准数据的数据存储器、对接收到的基准数据进行处理的数据处理器、控制基准云端、普通云端和***控制中心进行通讯的通信器，
所述***控制中心通过通信器与基准云端和普通云端建立数据联系。
8.根据权利要求7所述的北斗GPS双模云差分定位***，其特征在于：所述通讯器是GPRS网络通信模块或者3G网络通信模块。
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