CN116973948A - 一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法和*** - Google Patents
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Abstract
一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法和***，包括：以虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；解算网内各接收机相对于虚拟接收机类型的偏差信息；进行多因素的综合接收机分类，以局部距离和最小作为分类判定标准；初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；将全网接收机统一至虚拟接收机类型，重新进行处理；整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程。本发明在不改变现有的产品生产体系状态下仅提供额外的校正信息消除接收机间类型间偏差所带来的影响。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航定位技术领域，特别涉及一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法。
背景技术
全球卫星导航***(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)以导航卫星广播的无线电信号为技术基础，为地面用户提供精密的位置和时间信息，进而实现全球范围内的导航、定位及授时服务。GNSS技术因其具备全天候、高精度及低成本等特点，广泛应用于板块运动监测，地震监测、滑坡预警等领域。进入21世纪，网络RTK(RealTimeKinematic)技术和精密单点定位技术(PrecisePointPositioning，PPP)日趋成熟并得到广泛应用，定位精度可达到分米级甚至厘米级。但网络RTK技术仍存在覆盖范围受限于参考网内部、数据通信负担大等缺陷，而PPP的主要问题在于首次收敛和重收敛时间比较长。区域网增强精密单点定位技术(PPP-RTK)是继RTK/网络RTK/PPP技术后出现的新一代GNSS精密定位技术，即利用稀疏区域参考网估计并生成各类状态域定位增强信息，向海量用户单向进行广播以实现快速精密单点定位。PPP-RTK技术综合了PPP和网络RTK的技术优势，在精密测量、精细农业及自动驾驶等领域具有广泛应用前景。然而，PPP-RTK技术尚未成熟，其理论及关键技术有待进一步提升。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，保障服务端产品精度以及用户端与服务端产品的严密一致性。
本发明由下述技术方案实现：
本发明提供了一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，包括如下步骤：
1)以混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；
2)解算网内各接收机相对于该虚拟接收机类型的偏差信息；
3)以接收机间偏差作为初始样本，进行多因素的综合接收机分类，采用欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准；
4)初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；
5)将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差；
6)整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程，重复步骤1)-5)，以保证接收机间偏差的精确估计。
进一步的，步骤3)中，如下式所示：
式中，代表第i簇的聚类中心，wij代表第i簇第j样本点，S代表簇类，P代表评价指标，||…||代表欧式距离，n表示样本数据个数，k表示聚类中心的个数。
进一步的，减少对聚类算法的先验参数输入，对新加入的测站，进行类型划分。
进一步的，步骤4)中，对于每个接收机，首先根据该接收机与虚拟接收机之间的偏差信息，计算出该接收机相对于虚拟接收机的偏差值，在每个簇内，将所有接收机的偏差值求平均，得到该簇的平均偏差值，将这个平均偏差值作为该簇的改正数，簇内所有接收机将公用一套改正数。
进一步的，步骤5)中，在进行数据处理时在原有伪距的基础上扣除上述改正数，得到新的伪距再进行计算，新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差估计单元产品将作为最终播发产品。
本发明还涉及一种混合类型接收机偏差精准处理***，包括：
初始模块，用于以混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；
解算模块，用于解算网内各接收机相对于该虚拟接收机类型的偏差信息；
分类模块，用于以接收机间偏差作为初始样本，进行多因素的综合接收机分类，采用欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准；
接收机簇形成模块，用于初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；
处理模块，用于将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差；
迭代处理模块，用于整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程，重复步骤1)-5)，以保证接收机间偏差的精确估计。
本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。
本发明还涉及一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行所述的方法。
本发明的技术方案能实现如下有益的技术效果：
本发明基于虚拟参考接收机类型基准生成的初始产品补充生成接收机类型间偏差校正信息，接收机类型间偏差处理单元通过低频动态校正的方式，精确解算服务端与用户端受接收机类型间偏差改正数，在不改变现有的产品生产体系状态下仅提供额外的校正信息消除接收机间类型间偏差所带来的影响。
附图说明
图1为本发明的混合类型接收机偏差精准处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
混合类型接收机偏差精准处理方法针对现有PPP-RTK云端服务所以提供的卫星钟差、卫星码/相位偏差等产品基于北斗/GNSS混合类型的基准站网的观测数据的现实情况，为保障服务端产品精度以及用户端与服务端产品的严密一致性，必须从数据处理层分析该偏差的影响并精确修正。该模块将云端混合类型接收机组成的参考网络虚拟为统一类型的虚拟接收机类型，在此基础上基于服务端或终端用户的GNSS原始观测，以及卫星钟差、信号偏差产品，通过PPP-AR手段精确提取不同类型接收机对该虚拟接收机的伪距观测偏差，并生成针对不同接收机类型的原始观测改正数，精准消除混合类型接收机建设所带来的影响。
本发明的第一方面提供了一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)保证基准网络较长时间内不会发生接收机的数量、类型、固件版本、抗多径算法等信息的变化，以该混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距/相位偏差。GNSS原始观测方程为：
式中，r表示接收机，s表示卫星，j表示发射频率，E[·]为期望算子，和/>分别为伪距和相位观测值。右侧参数包括卫地距离/>对流层延迟τr及其投影函数/>接收机钟差dtr；卫星钟差dts；电离层延迟/>及其系数uj；接收机伪距偏差/>卫星伪距偏差/>接收机相位偏差/>卫星相位偏差/>整周模糊度/>及其波长/>
2)在此基础上基于PPP-AR(PrecisePointPositioning-Aambiguity Resolution)的方法精确解算网内各接收机相对于该虚拟接收机类型的偏差信息。在PPP-AR解算中，采用基于现有的MW组合观测值辅助分离模糊度与各项偏差的公式为：
式中，表示MW组合浮点模糊度；dr,NL和δr,MW分别为接收机窄巷码偏差组合及宽巷相位偏差组合；/>和/>分别为卫星窄巷码偏差及宽巷相位偏差；λWL为宽巷模糊度波长，/>为宽巷整周模糊度。
3)以上述接收机间偏差作为初始样本，聚类分析经典算法K-means进行多因素的综合接收机分类，采用K-means常用的欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准。如公式(3)所示：
式中，代表第i簇的聚类中心，wij代表第i簇第j样本点，S代表簇类，P代表评价指标，||…||代表欧式距离，n表示样本数据个数，k表示聚类中心的个数。
针对接收机类型间偏差的实际特性以及实际应用场景的变化特性，聚类算法必须具备初始化参数最小、对增量和输入次序的不敏感性。在实际应用场景中，可能随着测站的建设以及用户端发展的需求，接收机类型和数量可能发生较大变化，因此为保证聚类的自适应能力和分类精度，需要尽可能的减少对聚类算法的先验参数输入，与此同时对与新加入的测站，在不人为设计其***次序的前提下能快速精准的进行类型划分。
4)初步划分出具有相同特性(例如接收机型号、硬件版本、工作频段、观测数据类型等)的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇，对于每个接收机，首先根据该接收机与虚拟接收机之间的偏差信息，计算出该接收机相对于虚拟接收机的偏差值，在每个簇内，将所有接收机的偏差值求平均，得到该簇的平均偏差值。将这个平均偏差值作为该簇的改正数，簇内所有接收机将公用一套改正数。
5)将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距/相位偏差，需要注意的是，在进行数据处理时在原有伪距的基础上扣除上述改正数，得到新的伪距再进行计算，新的卫星钟差估计单元、卫星伪距/相位偏差估计单元产品将作为最终播发产品。
6)整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程(按照上述步骤)，以保证接收机间偏差的精确估计。
本发明还涉及一种混合类型接收机偏差精准处理***，包括：
初始模块，用于以混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；
解算模块，用于解算网内各接收机相对于该虚拟接收机类型的偏差信息；
分类模块，用于以接收机间偏差作为初始样本，进行多因素的综合接收机分类，采用欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准；
接收机簇形成模块，用于初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；
处理模块，用于将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差；
迭代处理模块，用于整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程，重复步骤1)-5)，以保证接收机间偏差的精确估计。
本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。
本发明还涉及一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行所述的方法。
综上所述，本发明一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法和***，包括：以虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；解算网内各接收机相对于该虚拟接收机类型的偏差信息；进行多因素的综合接收机分类，以局部距离和最小作为分类判定标准；初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；将全网接收机统一至虚拟接收机类型，重新进行处理；整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程。本发明在不改变现有的产品生产体系状态下仅提供额外的校正信息消除接收机间类型间偏差所带来的影响。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)以混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；
步骤2)解算网内各接收机相对于虚拟接收机类型的偏差信息；
步骤3)以接收机间偏差作为初始样本，进行多因素的综合接收机分类，采用欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准；
步骤4)初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；
步骤5)将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差；
步骤6)整个接收机类型间偏差***要求基准网迭代两次产品处理流程，重复步骤1)-步骤5)，以保证接收机间偏差的精确估计。
2.根据权利要求1所述的混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，其特征在于，步骤3)中，如下式所示：
式中，代表第i簇的聚类中心，wij代表第i簇第j样本点，/>表示第i簇类的样本数据个数，S代表簇类，P代表评价指标，||…||代表欧式距离，n表示样本数据个数，k表示聚类中心的个数。
3.根据权利要求2所述的混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，其特征在于，减少对聚类算法的先验参数输入，对新加入的测站，进行类型划分。
4.根据权利要求3所述的混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，其特征在于，步骤4)中，对于每个接收机，首先根据该接收机与虚拟接收机之间的偏差信息，计算出该接收机相对于虚拟接收机的偏差值，在每个簇内，将所有接收机的偏差值求平均，得到该簇的平均偏差值，将这个平均偏差值作为该簇的改正数，簇内所有接收机将公用一套改正数。
5.根据权利要求4所述的混合类型卫星导航接收机偏差精准处理方法，其特征在于，步骤5)中，在进行数据处理时在原有伪距的基础上扣除改正数，得到新的伪距再进行计算，新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差估计单元产品将作为最终播发产品。
6.一种混合类型接收机偏差精准处理***，其特征在于，包括：
初始模块，用于以混合类型接收机网为基准的虚拟接收机为基准计算初始轨道、钟差、伪距偏差和相位偏差；
解算模块，用于解算网内各接收机相对于虚拟接收机类型的偏差信息；
分类模块，用于以接收机间偏差作为初始样本，进行多因素的综合接收机分类，采用欧式距离作为距离指标，以局部距离和最小作为分类判定标准；
接收机簇形成模块，用于初步划分出具有相同特性的接收机类别，形成由多种接收机类型组成的多个接收机簇；
处理模块，用于将全网接收机统一至虚拟接收机类型，按照步骤1)的数据处理方法重新进行处理以得到新的卫星钟差估计单元、卫星伪距偏差和相位偏差；
迭代处理模块，用于整个接收机类型间偏差***将要求基准网迭代两次产品处理流程，重复步骤1)-步骤5)，以保证接收机间偏差的精确估计。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述权利要求1至6中任一项所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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