专利名称：全球导航卫星系统(gnss)高精度单点定位方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星定位技术领域，具体是一种全球导航卫星系统(GNSS) 高精度单点定位方法及系统。
技术背景卫星定位技术自1993年全球定位系统GPS建成以来，在移动目标监控、 测量、导航、定时、空间技术等多方面得到了广泛应用，并成为继通信、互 联网之后的第三个IT新增长点，基于位置的信息服务(LBS)将是未来卫星导 航定位技术最广阔、最具潜力和最引人注目的发展方向之一。继GPS之后， 前苏联建立了 GOLNASS卫星定位系统，欧盟正在建设GALILEO卫星定位 系统，我国正在发展北斗(BEIDOU)导航卫星系统。国际上把各种卫星定位系 统(包括GPS、 GLONASS、 GALILEO、 BEIDOU)统称为全球导航卫星系统 (GNSS)。卫星定位的工作模式主要有传统静态定位模式，这种定位模式每点观测 时间长，精度高(可达mm级)，适用于高精度的控制点测量；实时动态差分 定位(RTK)方式，这种方式具有精度高、速度快等特点，但是作业范围受 到限制， 一般不超过15公里，并且需要建立基准站和实时数据通讯，因此使 用范围受到一定的限制；普通单点定位，使用一台仪器进行定位，工作方便、 效率高，但只能达到平面10m、高程15m的定位精度，适用于低精度导航， 不能满足高精度的测量和精确导航的需求。高精度单点定位技术(PPP)是指采用单台卫星定位接收机独立工作，对全球 范围内的任何动态目标进行高精度定位、测速和授时。基于GPS的PPP技术近几年国内外的研究热点之一，取得了较好的成果。但目前还没有基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略卫星导航系统兼容的高精度单点定位技术。 发明内容为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种全球导 航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法及系统，实现基于北斗 /GPS/GLONASS/伽利略卫星导航系统兼容的高精度单点定位，能提供更高质量 的单点定位位置信息。本发明的技术方案是全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法，包括以下步骤将对北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统具有通用性的观测值 定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互转换参数预存于双 频GPS接收机的存储模块中；双频GPS接收机通过天线接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略多个卫星 导航系统的信号，并通过信号转换单元转换为数字信号；双频GPS接收机的数据处理单元读取存储模块中的相互转换参数及观测 值定位方程对所述数字信号进行处理；采用对流层模型减弱中性大气的延迟， 利用消电离层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历 系统误差改正值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、 地球自传的影响，通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并 消去钟差，釆取算法提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三 维坐标解算；采用卡尔曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精 密星历进行精处理得到改进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观 测量和星历的联合使用；PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值，送至设置一外业数据采 集装置进行记录。该方法中，所述外业地理信息数据采集装置，还用于记录测站信息；测 站信息包括测站标识、地物点属性、天线高、观测时间。该方法中，外业地理信息数据采集装置还用于将数据导出至内业高精度 GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、GPS双频观测 值进行坐标解算。本发明的目的还在于提供一种全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位系统，包括一天线，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统的信号； 一双频GPS接收机；该双频GPS接收机包括存储模块，用于存储对北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统具 有通用性的观测值定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互 转换参数；信号转换单元，用于将接收到的各卫星导航系统的信号转换为数字信号; 数据处理单元，用于读取存储模块中所述相互转换参数及观测值定位方程对所述数字信号进行处理，采用对流层模型减弱中性大气的延迟，利用消 电离层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历系统误 差改正值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、地球自 传的影响，通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并消去钟 差，采取算法提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三维坐标 解算；采用卡尔曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精密星历 进行精处理得到改进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和星历的联合使用；所述PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值；通讯单元，用于将双频载波相位观测值、伪距观测值送至一外业数据采 集装置；.外业数据采集装置，用于记录双频载波相位观测值、伪距观测值。该系统中，所述外业数据采集装置还记录测站信息，测站信息包括测 站标识、地物点属性、天线高、观测时间。该系统中，所述外业数据采集装置设有数据导出接口，用于将数据导出 至内业高精度GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、 GPS双频观测值进行坐标解算。该系统中，所述数据输出单元与所述外业数据采集装置之间为蓝牙无线 通讯连接。本发明的有益效果是它基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略卫星导航系统 兼容的高精度单点定位技术，是对已有的基于GPS的PPP的扩展，将为地理 信息采集提供比目前普通单点定位更高质量的位置信息，并且为流动基准站 的建立提供技术保障，可以实现基于流动基准站的实时动态差分定位，为全 球用户提供各种基于位置的服务，提供动实时、动态、精确的三维位置，在 公路、铁路客货运车辆安全保障、渔业生产安全保障与信息服务、特殊人群 与个人监护服务，以及在国土资源调查与管理、生态环境监测、城乡规划与 管理监测评价、重大自然灾害与应急监测等领域具有产生很高的社会和经济 效益。基于GNSS的高精度单点定位技术是卫星导航定位领域的高新技术， 具有广阔的产业化前景。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明 图l为本发明的结构示意框图，图2为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位系统，包括 一天线，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统的信号； 一双频GPS接收机；该双频GPS接收机包括存储模块，用于存储对北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统具 有通用性的观测值定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互 转换参数；信号转换单元，用于将接收到的各卫星导航系统的信号转换为数字信号； 数据处理单元，用于读取存储模块中所述相互转换参数及观测值定位方 程对所述数字信号进行处理，采用对流层模型减弱中性大气的延迟，利用消 电离层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历系统误 差改正值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、地球自 传的影响，通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并消去钟 差，采取算法提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三维坐标 解算；采用卡尔曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精密星历 进行精处理得到改进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和 星历的联合使用；所述PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值；通讯单元，用于将双频载波相位观测值、伪距观测值送至一外业数据采 集装置；该外业数据采集装置可为一掌上电脑(PDA);外业数据采集装置，用于记录双频载波相位观测值、伪距观测值。 该系统中，所述外业数据采集装置还记录测站信息，测站信息包括测 站标识、地物点属性、天线高、观测时间。该系统中，所述外业数据采集装置设有数据导出接口，用于将数据导出至内业高精度GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、 GPS双频观测值进行坐标解算。该系统中，所述数据输出单元与所述外业数据采集装置之间为蓝牙无线 通讯连接。如图2所示，该全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法，包括 以下步骤-将对北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统具有通用性的观测值 定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互转换参数预存于双 频GPS接收机的存储模块中；双频GPS接收机通过天线接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略多个卫星 导航系统的信号，并通过信号转换单元转换为数字信号；双频GPS接收机的数据处理单元读取存储模块中的相互转换参数及观测值定位方程对所述数字信号进行处理；采用对流层模型减弱中性大气的延迟，利用消电离层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历系统误差改正值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、地球自传的影响，通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并消去钟差，采取算法提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三维坐标解算；采用卡尔曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精密星历进行精处理得到改进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和星历的联合使用；PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值，送至设置一外业数据采集装置进行记录。该方法中，所述外业地理信息数据采集装置，还用于记录测站信息；测 站信息包括测站标识、地物点属性、天线高、观测时间。该方法中，外业地理信息数据采集装置还用于将数据导出至内业高精度 GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、GPS双频观测 值进行坐标解算。
权利要求
1、全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法，其特征是包括以下步骤将对北斗、GPS、GLONASS、伽利略卫星导航系统具有通用性的观测值定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互转换参数预存于双频GPS接收机的存储模块中；双频GPS接收机通过天线接收北斗、GPS、GLONASS、伽利略多个卫星导航系统的信号，并通过信号转换单元转换为数字信号；双频GPS接收机的数据处理单元读取存储模块中的相互转换参数及观测值定位方程对所述数字信号进行处理；采用对流层模型减弱中性大气的延迟，利用消电离层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历系统误差改正值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、地球自传的影响，通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并消去钟差，采取算法提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三维坐标解算；采用卡尔曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精密星历进行精处理得到改进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和星历的联合使用；PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值，送至设置一外业数据采集装置进行记录。
2、 根据权利要求1所述的全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方 法，其特征是所述外业地理信息数据采集装置，还用于记录测站信息；测站 信息包括测站标识、地物点属性、天线高、观测时间。
3、 根据权利要求2所述的全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法，其特征是外业地理信息数据釆集装置还用于将数据导出至内业高精度GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、GPS双频观测值进行坐标解算。
4、 全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位系统，其特征是，包括 一天线，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统的信号；一双频GPS接收机；该双频GPS接收机包括存储模块，用于存储对北斗、GPS、 GLONASS、伽利略卫星导航系统具有 通用性的观测值定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互转换 参数；信号转换单元，用于将接收到的各卫星导航系统的信号转换为数字信号； 数据处理单元，用于读取存储模块中所述相互转换参数及观测值定位方程 对所述数字信号进行处理，采用对流层模型减弱中性大气的延迟，利用消电离 层延迟双频组合消去电离层延迟，采用精密星历或实时估计星历系统误差改正 值，采用多项式拟合、双频组合探测周调，改正地球固体潮、地球自传的影响， 通过星间求差、历元间求差等方法进一步减弱大气延迟并消去钟差，采取算法 提高求解病态方程的精度和可靠性，最终实现高精度三维坐标解算；采用卡尔 曼滤波、利用广播星历得到实时解，最后利用事后精密星历进行精处理得到改 进后的高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和星历的联合使用；所 述PVT结果包括双频载波相位观测值、伪距观测值；通讯单元，用于将双频载波相位观测值、伪距观测值送至一外业数据采集装置；外业数据采集装置，用于记录双频载波相位观测值、伪距观测值。
5、 根据权利要求4所述的全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位系统，其特征是，所述外业数据采集装置还记录测站信息，测站信息包括测站 标识、地物点属性、天线高、观测时间。
6、 根据权利要求4或5所述的全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定 位系统，其特征是，所述外业数据采集装置设有数据导出接口，用于将数据导 出至内业高精度GPS单点定位数据处理装置，然后利用IGS精密星历、钟差、 GPS双频观测值进行坐标解算。
7、 根据权利要求4所述的全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定〗立系 统，其特征是所述数据输出单元与所述外业数据采集装置之间为蓝牙无线通 讯连接。
全文摘要
一种全球导航卫星系统(GNSS)高精度单点定位方法及系统，其方法包括以下步骤将对北斗、GPS、GLONASS、伽利略卫星导航系统具有通用性的观测值定位方程及各卫星导航系统的坐标系统、时间系统的相互转换参数预存于双频GPS接收机的存储模块中；双频GPS接收机通过天线接收多个卫星导航系统的信号，并通过信号转换单元转换为数字信号；数据处理单元读取存储模块中的相互转换参数及观测值定位方程对所述数字信号进行处理；最终得高质量PVT结果；实现不同卫星导航系统观测量和星历的联合使用；PVT结果送至设置一外业数据采集装置进行记录。它实现基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略卫星导航系统兼容的高精度单点定位，能提供更高质量的单点定位位置信息。
文档编号G01S5/02GK101581774SQ200910016430
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者刘学伟, 司少先, 崔洪涛, 巢佰崇, 杨玉坤, 罗年学, 郭际明 申请人:山东正元地理信息工程有限责任公司