CN106851606A - 一种蜂窝网络rtk定位计费方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝网络RTK定位计费方法，包括选取固定参考站，设置标准坐标，获取观测数据并发送集中控制中心；集中控制中心分配参考站调度中心；固定参考站计算定位数据并发送参考站调度中心；流动站粗定位并发送集中控制中心；集中控制中心分配参考站调度中心；参考站调度中心匹配参考站；流动站并定位；集中控制中心更新配对信息；流动站和即时参考站相互转换；参考站调度中心对参考站鉴权评级，计算参考站收入和支出并上报集中控制中心；集中控制中心综合管理。本发明还公开了应用所述定位方法定位计费的***。本发明定位速度快、精度高、成本低、大规模应用时数据处理压力小，且定位终端能够获取一定的经济利益。

Description

一种蜂窝网络RTK定位计费方法及***

技术领域

本发明具体涉及一种蜂窝网络RTK定位计费方法及***。

背景技术

近年来，高精度卫星定位导航***的应用从传统的测绘领域，延伸到了驾考，智能控制，无人驾驶，无人机，遥感等领域，从而导致高精度卫星导航终端(流动站)的数量在不断增加。不断增加的高精度卫星定位导航应用和定位终端使得高精度的网络RTK技术的需求越来越明显。

RTK(Real Time Kinematic)技术是一种基于载波相位差份的实时动态定位技术，它是建立在实时处理两个测站载波相位观测量的基础上，提供指定坐标系中的3维定位结果，实时定位精度可以达到厘米级，并具有实时性好、速度快等优点。RTK的基本原理为，参考站与流动站同时接收卫星信号，参考站将观测数据(主要为载波相位、伪距)和参考站标准坐标位置通过数据链(调制解调器、电台或通信网络)传输给流动站，流动站利用软件通过差分计算，降低流动站的观测误差，测算出流动站与参考站之间的相对坐标，根据参考站的标准坐标，实现精密定位，定位精度可达厘米级。RTK技术广泛应用于室外高精度定位导航相关的行业，例如，测绘，驾考，智能控制，无人驾驶，无人机，遥感等。

RTK技术的核心在于考虑到参考站和流动站之间观测数据值具备相同的主要是三种误差：大气层传播误差、卫星星历误差、星钟误差和其它形式的公共误差，利用差分的方式消除公共误差，解算出参考站与流动站之间载波相位的整周模糊度与实时相位差，进而实现高精度定位。然而，RTK技术对于参考站与流动站之间的距离有一定的限制。通常而言，参考站和流动站之间的距离不能超过20km，称之为短基线RTK。如果参考站与流动站之间的距离超过20km，则参考站和流动站接收数据存在的电离层误差的相关性会大大降低，从而无法得到有效的RTK定位结果，使得实时定位精度大幅度降低。对于参考站与流动站之间的距离超过20km以上的RTK技术称之为长基线RTK。目前解决长基线RTK精密定位的关键技术为网络RTK技术。网络RTK技术的原理如图1所示，具体如下：首先，存在一个网络RTK数据中心，其利用多个参考站的观测数据生成不同位置下的虚拟参考站(VRS—VirtualReference Station)并计算得到虚拟参考站的虚拟观测值，进而建立一个虚拟参考站和虚拟观测值的列表，并且通过收集所有RTK参考站的数据，实时更新虚拟参考站的虚拟参考值。其次，流动站通过粗定位(伪距单点定位)获取10米以内精度的定位结果，将其结果送给网络RTK数据中心，RTK数据中心根据其定位结果计算出对应的虚拟参考站的位置和观测值，并将相应的虚拟参考站的虚拟观测值传送给流动站。最后，流动站利用虚拟参考站的虚拟观测值与本站观测数据做差分，再利用常规的快速模糊度解算算法获取流动站与虚拟参考站的整周模糊度与实时相位差，进一步得到厘米级的定位结果。

然而，网络RTK存在一定的局限性。(1)首先，需要建立一个RTK数据中心，数据中心与所有RTK参考站的位置需要考虑。RTK数据中心与参考站以及流动站之间能够确保实时通信，并且对通信速率有一定的要求。而在一些偏远地区，暂时没有移动通信网络或者当通信速率达不到RTK观测数据传输速率要求时，网络RTK技术就不能使用。(2)其次，由于网络RTK技术主要针对长基线RTK存在问题提出的解决方案，因此，网络RTK技术无法通过短距离电台的方式实现，只能通过有线网络、无线蜂窝网络或者无线局域网的形式将参考站的观测信息通过internet网络汇总到网络RTK数据中心，观测数据存在一定的传输延迟和处理延迟，对于动态环境下的高精度定位有一定的局限性。(3)接着，网络RTK技术需要建设大量的参考站(也称为CORS站)，CORS站建设费用极高，且CORS站每年需要付出大量的维护费用。(4)最后，RTK数据中心需要维持庞大的虚拟参考站数据更新和流动站数据交互。并且，网络RTK技术算法的复杂度和虚拟参考观测值是随着流动站的数量的增加而增大，进而给数据中心服务器处理和通信网络传输带来极大的负担和压力。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种定位速度快、定位精度高、成本低廉、大规模应用时数据处理压力小、而且的使得应用本定位方法进行定位的终端可以在获得高精度定位的同时获得一定的经济收益的蜂窝网络RTK定位计费方法。

本发明的目的之二在于提供一种应用所述蜂窝网络RTK定位计费方法进行定位计费的***。

本发明提供的这种蜂窝网络RTK定位计费方法，包括如下步骤：

S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；

S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；

S3.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；

S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；

S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；

S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；

S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；

S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；

S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；

S10.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；

S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；

S12.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；

S13.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；

S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；

S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；

S16.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；

S17.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；

S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；

S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；

S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；

S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理。

步骤S1所述的固定参考站的选取，具体为在已知精确位置的地点设置固定参考站，或者在任意位置设置固定参考站，并通过定位算法获取固定参考站的精确位置；且所述的固定参考站能够兼容现有的网络RTK技术中的CORS站。

所述的通过定位算法获取固定参考站的精确位置，具体为通过PPP精密单点定位算法长时间获取固定参考站的精确位置。

步骤S5所述的计算伪距残差和载波相位残差，具体为采用如下算式进行计算：

式中

其中，Δρ^c为伪距残差，Δρ^f为载波相位残差，第i颗卫星的每t个频点上的伪距观测值和载波相位观测值所对应的单点粗定位结果和精密定位结果分别为和站点的精确位置为(X^f,Y^f,Z^f)，第i颗卫星的位置为(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)。

步骤S9所述的集中控制中心分配流动站所属的参考站调度中心，具体为采用就近分配原则，即集中控制中心选择距离流动站最近的那个参考站调度中心为流动站归属的参考站调度中心。

步骤S10所述的参考站调度中心匹配流动站所对应的参考站，具体为采用如下规则进行匹配：

流动站所配对的参考站h_j为式中argmin()为取最大值所在的索引，γ＝{h＝1,...,3,ΔD_j,h＜SD}；其中第h个参考站的精密位置为伪距残差和载波相位残差为和第j个流动站的粗定位位置为SD的取值与短基线RTK的精度的有关，SD取值越大则RTK定位精度越小。

步骤S14所述的更新参考站调度中心所属的流动站集合，具体为采用如下步骤进行更新：

A.参考站调度中心接收流动站的粗定位信息，并上报集中控制中心；

B.集中控制中心根据流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，采用如下规则更新参考站调度中心所属的流动站集合：

若流动站已经越区并切换到其他参考站调度中心的管理区域，则更新流动站所属的参考站调度中心信息，并将更新信息发送至流动站和更新前后的参考站调度中心；

C.更新前的参考站调度中心从下属的流动站集中删除流动站信息，且更新后的参考站调度中心将流动站信息添加到自身下属的流动站集。

步骤S15所述的参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息，具体为采用如下两种方式之一进行更新：

方式A-流动站请求更新：当流动站在所配对的当前的参考站环境下均无法得到固定解算结果，则流动站请求参考站调度中心进行参考站更新；

方式B-固定时间更新：在事先设定的固定时间周期，所述固定时间周期计时到达则立即更新参考站和流动站的配对信息；所述固定时间周期为根据环境的动态性进行设置，或根据用户行为分析进行设置。

步骤S16所述的流动站判断自身是否能够成为即时参考站，具体为采用如下规则进行判断：

若流动站连续N次整周模糊度解算成功，并且每次解算的伪距残差值不大于2米，且载波相位残差值不大于2厘米，则流动站模式能够成为即时参考站。

步骤S17所述的判断即时参考站是否能继续成为即时参考站，具体为若即时参考站有连续M次整周模糊度解算不成功，则即时参考站转换为流动站。

步骤S18所述的参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定，具体为采用如下规则进行鉴权和权级评定：

1)参考调度中心周期性向下属所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；

2)即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给所属的参考站调度中心；

3)参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；

4)若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；

5)参考站调度中心根据步骤4)的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；

6)参考站调度中心根据步骤5)所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能。

所述的即时参考站只能作为比该即时参考站的权级低的流动站的参考站。

步骤3)所述的对即时参考站进行鉴权，具体为采用如下规则进行鉴权：

若该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差小于事先设定的阈值A，则认为该即时参考站为正常的即时参考站；

若该即时参考站没有向参考站调度中心反馈解算结果，或该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差大于事先设定的阈值A，且累计次数达到设定的阈值B，则认定该即时参考站为伪造的即时参考站，并立即取消该站点的即时参考站功能。

步骤5)所述的判断参考站的类型并调整该参考站的权级，具体为若该参考站为即时参考站，并且该参考站被流动站上报无法得到整周模糊度解算结果的次数大于事先设定的阈值C，则参考站调度中心降低该即时参考站一个权级。

步骤6)所述的参考站调度中心根据参考站的权级调整次数禁止该站点的参考站功能，具体为参考站调度中心判断该被降级的参考站总共被降级的次数：若该参考站总共被降级的次数达到事先设定的阈值D，则参考站调度中心将该站点的参考站功能禁止，则该参考站只能工作为流动站模式。

步骤S19所述的参考站调度中心计算下属参考站的收入，具体为采用如下方式计算收入：

式中In_i为第i个参考站的服务收入；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为服务的流动站的权级；T_u为所服务的第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元。

步骤S19所述的参考站调度中心计算流动站所需承担的支出，具体为采用如方式计算支出：

OUT_u＝α_uT_uC

式中OUT_u为第u个流动站的支出；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为流动站的权级；T_u为第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元。

步骤S21所述的对参考站进行综合管理，具体为集中控制中心定义任何参考站的总缴费和参照站的收益之和为该站点的余额；当某参考站的余额为负时，提醒该参考站及时缴费，并在该参照站超过设定的缴费时限而仍未缴费时，停止该参考站的定位服务直至该参考站的余额为正数。

本发明还提供了一种应用所述蜂窝网络RTK定位计费方法进行定位计费的***，包括一个集中控制中心、若干个RTK蜂窝小区以及集中控制中心与RTK蜂窝小区进行数据交互的通信链路；所述一个RTK蜂窝小区包括一个参考站调度中心，若干个固定参考站和若干个流动站，以及参考站调度中心、固定参考站和流动站之间进行数据交换的通信链路；所述集中控制中心用于接收固定参考站的位置信息、判断流动站与参考站调度中心的位置关系、分配流动站所属的参考站调度中心和更新流动站和参考站调度中心的数据信息、以及计算参考站的收益并对参考站进行管理；参考站调度中心用于匹配流动站所对应的参考站信息，将所述匹配信息通过通信链路发送流动站，对下属即时参考站进行鉴权和评级，并计算下属参考站的收入和支出；流动站为需要进行精确定位的流动站；固定参考站用于获取自身所在位置的精确位置，计算自身的伪距残差和载波相位残差并发送参考站调度中心，还用于与流动站进行匹配和定位流动站的位置；所述流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站，所述即时参考站由高精度定位后的流动站转换而来。

本发明提供的这种蜂窝网络RTK定位计费方法和定位计费***，利用基于流动站/参考站可动态切换的模式，提供一种共享经济式的计费方法，使得接入到本蜂窝网络RTK中的终端可以在获得高精度定位位置的同时获得一定的经济收益。本发明需要一个集中控制中心和多个参考站调度中心，集中控制中心用于分配流动站所属的参考站调度中心，而参考站调度中心的作用是根据流动站的粗定位结果执行参考站调度算法，对流动站实现参考站分配，其分配的参考站为本参考站调度中心所属，每一个参考站归属于一个参考站调度中心，当参考站的位置发生一定改变时，会导致所属的参考站调度中心也发生改变。在完成对流动站的参考站配对，参考站对配对的所有流动站发送数据，以便流动站实现高精度定位。一个流动站只与一个参考站配对。其次，流动站在接收到候选参考站群的唯一标识以后，利用候选参考站群的数据进行协作，选取最优的基准参考站，执行定位解算算法，最终实现流动站的精密定位。最后，每一个流动站在完成高精度定位之后，通过一定的鉴权和判决准则，可以成为候选参考站以供其他的流动站做参考。本发明提供的是一种蜂窝网络RTK基于共享经济模式的计费方法，不需要进行大规模的集中式的CORS站网络建设，也不需要强大和复杂的RTK数据中心，可以利用现有的无线蜂窝网络架构，组成蜂窝网络RTK的基本架构。与此同时，使用本发明提供的高精度定位终端越多，网络的鲁棒性就越强，能有效地解决基于虚拟参考站的网络RTK技术存在的关键问题，并且还能够为接入到本蜂窝网络RTK中的终端在获取高精度定位结果的同时还能取得一定的收益，非常有利于高精度定位导航的大规模应用。

附图说明

图1为现有的网络RTK技术的定位原理示意图。

图2为本发明的定位计费***工作示意图。

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式

如图2所示为本发明的定位计费***工作示意图：本发明提供的这种应用所述蜂窝网络RTK定位计费方法进行定位的定位计费***，包括一个集中控制中心、若干个RTK蜂窝小区以及集中控制中心与RTK蜂窝小区进行数据交互的通信链路；所述一个RTK蜂窝小区包括一个参考站调度中心，若干个固定参考站和若干个流动站，以及参考站调度中心、固定参考站和流动站之间进行数据交换的通信链路；所述集中控制中心用于接收固定参考站的位置信息、判断流动站与参考站调度中心的位置关系、分配流动站所属的参考站调度中心和更新流动站和参考站调度中心的数据信息、以及计算参考站的收益并对参考站进行管理；参考站调度中心用于匹配流动站所对应的参考站信息，将所述匹配信息通过通信链路发送流动站，对下属即时参考站进行鉴权和评级，并计算下属参考站的收入和支出；流动站为需要进行精确定位的流动站；固定参考站用于获取自身所在位置的精确位置，计算自身的伪距残差和载波相位残差并发送参考站调度中心，还用于与流动站进行匹配和定位流动站的位置；所述流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站，所述即时参考站由高精度定位后的流动站转换而来。

如图3所示为本发明的方法流程图：本发明提供的这种蜂窝网络RTK定位计费方法，包括如下步骤：

S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；具体为在已知精确位置的地点设置固定参考站，或者在任意位置设置固定参考站，并通过PPP精密单点定位算法长时间获取固定参考站的精确位置；且所述的固定参考站能够兼容现有的网络RTK技术中的CORS站；

S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；

S3.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；

S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；

S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；所述的计算伪距残差和载波相位残差，具体为采用如下算式进行计算：

式中

其中，Δρ^c为伪距残差，Δρ^f为载波相位残差，第i颗卫星的每t个频点上的伪距观测值和载波相位观测值所对应的单点粗定位结果和精密定位结果分别为和站点的精确位置为(X^f,Y^f,Z^f)，第i颗卫星的位置为(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)；

S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；

S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；

S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；

S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；具体为采用就近分配原则，即集中控制中心选择距离流动站最近的那个参考站调度中心为流动站归属的参考站调度中心；

S10.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；具体为采用如下规则进行匹配：

流动站所配对的参考站h_j为式中argmin()为取最大值所在的索引，γ＝{h＝1,...,3,ΔD_j,h＜SD}；其中第h个参考站的精密位置为伪距残差和载波相位残差为和第j个流动站的粗定位位置为其中SD的取值决定了短基线RTK的精度，SD取值过大会使得RTK定位精度下降甚至得不到解算结果。SD取值过小会导致可能不存在与当前流动站配对的参考站；一种比较合适的方式是，首先将SD设置为5km，若发现有参考站，则配对，若没有发现可以配对的参考站，再将SD增加5km，直到发现有配对的参考站为止，其中SD最多累加到20km；

S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；

S12.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；

S13.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；

S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；具体为采用如下步骤进行更新：

A.参考站调度中心接收流动站的粗定位信息，并上报集中控制中心；

B.集中控制中心根据流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，采用如下规则更新参考站调度中心所属的流动站集合：

若流动站已经越区并切换到其他参考站调度中心的管理区域，则更新流动站所属的参考站调度中心信息，并将更新信息发送至流动站和更新前后的参考站调度中心；

C.更新前的参考站调度中心从下属的流动站集中删除流动站信息，且更新后的参考站调度中心将流动站信息添加到自身下属的流动站集；

S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；具体为采用如下两种方式之一进行更新：

方式A-流动站请求更新：当流动站在所配对的当前的参考站环境下均无法得到固定解算结果，则流动站请求参考站调度中心进行参考站更新；

方式B-固定时间更新：在事先设定的固定时间周期，所述固定时间周期计时到达则立即更新参考站和流动站的配对信息；所述固定时间周期为根据环境的动态性进行设置，或根据用户行为分析进行设置，一般设置固定时间周期为5～30分钟；

S16.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；具体为采用如下规则进行判断：

若流动站连续N次整周模糊度解算成功，并且每次解算的伪距残差值不大于2米，且载波相位残差值不大于2厘米，则流动站模式能够成为即时参考站；其中，N可取任意整数值。N取值过小，容易造成即时参考站的虚警误判，进而导致错误累积，使得改即时参考站所配对的流动站都产生定位错误，对整个RTK网络造成错误的蔓延式扩散。N取值过大，容易造成极少数流动站能成为参考站，使得RTK网络中可以使用的即时参考站过少。因此，N的取值根据不同的场景有不同的选择方式。例如，在无人机，无人驾驶环境下，需要亚米级定位精度环境下，N取值可以为100-200左右，假设1秒的更新频率，则流动站成为即时参考站需要经过2-3分钟的判决时间。在测绘环境下，需要厘米级定位精度，N的取值可以为1000-3000左右，假设1秒的更新频率，则流动站成为即时参考站需要经过20-60分钟左右的判决时间；

S17.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；具体为若即时参考站有连续M次整周模糊度解算不成功，则即时参考站转换为流动站，在具体实施时，M设置为10～20次左右比较合适；

S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；具体为采用如下规则进行鉴权和权级评定：

1)参考调度中心周期性向下属所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；

2)即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给所属的参考站调度中心；

3)参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；具体为采用如下规则进行鉴权：

若该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差小于事先设定的阈值A(比如2厘米)，则认为该即时参考站为正常的即时参考站；

若该即时参考站没有向参考站调度中心反馈解算结果，或该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差大于事先设定的阈值A，且累计次数达到设定的阈值B(比如10次)，则认定该即时参考站为伪造的即时参考站，并立即取消该站点的即时参考站功能；

4)若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；

5)参考站调度中心根据步骤4)的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；具体为若该参考站为即时参考站，并且该参考站被流动站上报无法得到整周模糊度解算结果的次数大于事先设定的阈值C(比如10次)，则参考站调度中心降低该即时参考站一个权级；

6)参考站调度中心根据步骤5)所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能；具体为参考站调度中心判断该被降级的参考站总共被降级的次数：若该参考站总共被降级的次数达到事先设定的阈值D(比如10次)，则参考站调度中心将该站点的参考站功能禁止，则该参考站只能工作为流动站模式；

S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；具体为采用如下方式计算收入：

式中In_i为第i个参考站的服务收入；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为服务的流动站的权级；T_u为所服务的第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元；

同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；具体为采用如方式计算支出：

OUT_u＝α_uT_uC

式中OUT_u为第u个流动站的支出；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为流动站的权级；T_u为第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元；

S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；

S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理，具体为集中控制中心定义任何参考站的总缴费和参照站的收益之和为该站点的余额；当某参考站的余额为负时，提醒该参考站及时缴费，并在该参照站超过设定的缴费时限而仍未缴费时，停止该参考站的定位服务直至该参考站的余额为正数。

Claims (11)

1.一种蜂窝网络RTK定位计费方法，包括如下步骤：

S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；

S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；

S3.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；

S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；

S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；

S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；

S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；

S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；

S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；

S10.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；

S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；

S12.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；

S13.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；

S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；

S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；

S16.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；

S17.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；

S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；

S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；

S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；

S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理。

2.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S5所述的计算伪距残差和载波相位残差，具体为采用如下算式进行计算：

${\mathrm{\Δ\ρ}}^c=\sqrt{\frac{1}{IT}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{\mathrm{\Σ}}_{t=1}^T{\left({\mathrm{\Δ\ρ}}_{i,t}^c\right)}^2}$

${\mathrm{\Δ\ρ}}^f=\sqrt{\frac{1}{IT}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{\mathrm{\Σ}}_{t=1}^T{\left({\mathrm{\Δ\ρ}}_{i,t}^f\right)}^2}$

式中

${\mathrm{\Δ\ρ}}_{i,t}^c=\sqrt{{(X_{i,t}^c-X^i)}^2+{(Y_{i,t}^c-Y^i)}^2+{(Z_{i,t}^c-Z^i)}^2}-\sqrt{{(X^f-X^i)}^2+{(Y^f-Y^i)}^2+{(Z^f-Z^i)}^2}$

${\mathrm{\Δ\ρ}}_{i,t}^f=\sqrt{{(X_{i,t}^f-X^i)}^2+{(Y_{i,t}^f-Y^i)}^2+{(Z_{i,t}^f-Z^i)}^2}-\sqrt{{(X^f-X^i)}^2+{(Y^f-Y^i)}^2+{(Z^f-Z^i)}^2}$

其中，Δρ^c为伪距残差，Δρ^f为载波相位残差，第i颗卫星的每t个频点上的伪距观测值和载波相位观测值所对应的单点粗定位结果和精密定位结果分别为和站点的精确位置为(X^f,Y^f,Z^f)，第i颗卫星的位置为(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)。

3.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S10所述的参考站调度中心匹配流动站所对应的参考站，具体为采用如下规则进行匹配：

流动站所配对的参考站h_j为式中argmin()为取最大值所在的索引，γ＝{h＝1,...,3,ΔD_j,h＜SD}；其中第h个参考站的精密位置为伪距残差和载波相位残差为和第j个流动站的粗定位位置为SD的取值与短基线RTK的精度的有关，SD取值越大则RTK定位精度越小。

4.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S14所述的更新参考站调度中心所属的流动站集合，具体为采用如下步骤进行更新：

A.参考站调度中心接收流动站的粗定位信息，并上报集中控制中心；

B.集中控制中心根据流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，采用如下规则更新参考站调度中心所属的流动站集合：

若流动站已经越区并切换到其他参考站调度中心的管理区域，则更新流动站所属的参考站调度中心信息，并将更新信息发送至流动站和更新前后的参考站调度中心；

C.更新前的参考站调度中心从下属的流动站集中删除流动站信息，且更新后的参考站调度中心将流动站信息添加到自身下属的流动站集。

5.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S16所述的流动站判断自身是否能够成为即时参考站，具体为采用如下规则进行判断：

若流动站连续N次整周模糊度解算成功，并且每次解算的伪距残差值不大于2米，且载波相位残差值不大于2厘米，则流动站模式能够成为即时参考站。

6.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S17所述的判断即时参考站是否能继续成为即时参考站，具体为若即时参考站有连续M次整周模糊度解算不成功，则即时参考站转换为流动站。

7.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S18所述的参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定，具体为采用如下规则进行鉴权和权级评定：

1)参考调度中心周期性向下属所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；

2)即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给所属的参考站调度中心；

3)参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；

4)若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；

5)参考站调度中心根据步骤4)的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；

6)参考站调度中心根据步骤5)所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能。

8.根据权利要求7所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤3)所述的对即时参考站进行鉴权，具体为采用如下规则进行鉴权：

若该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差小于事先设定的阈值A，则认为该即时参考站为正常的即时参考站；

若该即时参考站没有向参考站调度中心反馈解算结果，或该即时参考站发送的解算结果与发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置之间的误差大于事先设定的阈值A，且累计次数达到设定的阈值B，则认定该即时参考站为伪造的即时参考站，并立即取消该站点的即时参考站功能。

9.根据权利要求8所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤5)所述的判断参考站的类型并调整该参考站的权级，具体为若该参考站为即时参考站，并且该参考站被流动站上报无法得到整周模糊度解算结果的次数大于事先设定的阈值C，则参考站调度中心降低该即时参考站一个权级；且步骤6)所述的参考站调度中心根据参考站的权级调整次数禁止该站点的参考站功能，具体为参考站调度中心判断该被降级的参考站总共被降级的次数：若该参考站总共被降级的次数达到事先设定的阈值D，则参考站调度中心将该站点的参考站功能禁止，则该参考站只能工作为流动站模式。

10.根据权利要求1～9之一所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S19所述的参考站调度中心计算下属参考站的收入，具体为采用如下方式计算收入：

${\mathrm{In}}_i={\mathrm{\Σ}}_{u=1}^U{\mathrm{\α}}_u{T}_{u}C$

式中In_i为第i个参考站的服务收入；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为服务的流动站的权级；T_u为所服务的第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元；

所述的参考站调度中心计算流动站所需承担的支出，具体为采用如方式计算支出：

OUT_u＝α_uT_uC

式中OUT_u为第u个流动站的支出；α_u为所服务的第u个流动站的服务权级所对应的系数，其中α_u＝1+0.1D，D为流动站的权级；T_u为第u个流动站的服务时间长度；C为最小计费单元；

且步骤S21所述的对参考站进行综合管理，具体为集中控制中心定义任何参考站的总缴费和参照站的收益之和为该站点的余额；当某参考站的余额为负时，提醒该参考站及时缴费，并在该参照站超过设定的缴费时限而仍未缴费时，停止该参考站的定位服务直至该参考站的余额为正数。

11.一种应用权利要求1～10所述的蜂窝网络RTK定位计费方法进行定位计费的***，其特征在于包括一个集中控制中心、若干个RTK蜂窝小区以及集中控制中心与RTK蜂窝小区进行数据交互的通信链路；所述一个RTK蜂窝小区包括一个参考站调度中心，若干个固定参考站和若干个流动站，以及参考站调度中心、固定参考站和流动站之间进行数据交换的通信链路；所述集中控制中心用于接收固定参考站的位置信息、判断流动站与参考站调度中心的位置关系、分配流动站所属的参考站调度中心和更新流动站和参考站调度中心的数据信息、以及计算参考站的收益并对参考站进行管理；参考站调度中心用于匹配流动站所对应的参考站信息，将所述匹配信息通过通信链路发送流动站，对下属即时参考站进行鉴权和评级，并计算下属参考站的收入和支出；流动站为需要进行精确定位的流动站；固定参考站用于获取自身所在位置的精确位置，计算自身的伪距残差和载波相位残差并发送参考站调度中心，还用于与流动站进行匹配和定位流动站的位置；所述流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站，所述即时参考站由高精度定位后的流动站转换而来。