一种网络RTK实时地方基准服务方法与流程

一种网络rtk实时地方基准服务方法
技术领域
1.本发明涉及测绘定位技术领域，具体为一种网络rtk实时地方基准服务方法。


背景技术：

2.现有技术中，连续运行参考站系统(cors系统)作为重要的地理空间基础设施，基于2000国家大地坐标(chinageodeticcoordinatesystem2000，cgcs2000)为城市建设发展提供实时、高精度空间基准服务，在测绘、勘察、电力、水利、海洋等领域得到了广泛的应用。由于历史原因和城市建设需要，大、中城市普遍建立了地方独立坐标，并在城市规划、建设、运营、管理中普遍采用地方独立坐标系成果，但由于cgcs2000坐标与地方独立坐标转换参数敏感，按相关保密政策无法直接提供给用户使用，导致用户获取cgcs2000坐标后，需要通过邮件服务器或网络服务的方式将测量的cgcs2000坐标成果转换为地方独立坐标系成果。这种滞后的地方基准服务方式不但限制了城市cors在实时城市测量领域的应用，而且坐标转换工作的繁琐给用户带来诸多不便，严重影响作业效率，浪费人力、财力，甚至在一定程度上导致用户放弃使用已有城市cors服务而建设自己的单基站rtk系统；与此同时，坐标转换服务也给城市cors数据中心的运营维护带来一定负担。
3.针对城市cors系统地方基准服务滞后问题，城市cors管理部门、相关企业和科研机构一直在积极探索适合本地区的实时地方基准服务模式。现有技术方法主要有以下3种：
4.方法1：通过定制软硬件保护坐标转换参数并实现实时地方基准服务，如广州规划勘测设计研究院与华测公司联合开发了一套软件为用户提供实时地方坐标和高程服务，用户可直接获取地方独立坐标系成果，但该软件仅适用于华测设备，无法兼容其它品牌rtk终端。
5.方法2：将坐标转换参数封装为软件并通过软件狗保护直接提供给用户使用，用户在本地调用坐标转换软件转换获取地方独立坐标系成果，转换效率高。坐标转换软件存在反编译风险，安全性差。
6.方法3：将坐标转换参数封装为服务器端软件并提供web服务接口，用户获取cgcs2000坐标后，通过web服务接口进行坐标转换获取地方独立坐标系成果。这种方式坐标转换参数不必分发给用户，安全性好，但是转换效率低，用户端需要较好的网络环境，对数据中心服务器和网络带宽也有较高要求。
7.综上，方法1需要请专业公司定制，费用高、周期长，无法兼容主流厂商rtk设备；方法2需要将坐标转换参数分发给用户，安全性差；方法3转换效率低，且对数据中心服务器和用户端网络环境有较高要求。
8.经公开检索，发现以下相关专利：
9.cn108260203b公开了一种用于网络rtk定位的方法和装置，该方法包括：获取终端设备的第一网络rtk技术的请求消息；根据所述请求消息确定网络设备是否支持所述第一网络rtk技术；当所述网络设备不支持所述第一网络rtk技术时，将所述网络设备支持的第二网络rtk技术的定位参数转换成所述第一网络rtk技术的定位参数；将所述第一网络rtk
技术的定位参数发送给所述终端设备，以便于所述终端设备根据所述第一网络rtk技术的定位参数利用所述第一网络rtk技术进行定位，可以提高网络rtk技术的兼容性，进一步可以使得终端设备能够正常使用网络rtk服务。
10.经分析，上述网络rtk定位的方法，在应用领域、定位精度、具体步骤及实现功能上均存在不同点，因此不影响本技术的新颖性。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种网络rtk实时地方基准服务方法，该方法在保证坐标转换参数安全的前提下，使用户能够采用主流rtk设备实时获取实时地方独立坐标系测量结果，其兼容性更好，且工作效率更高。
12.一种网络rtk实时地方基准服务方法，包括以下步骤：
13.步骤1：针对cors系统授权用户，定义一组服务端转换参数[t1,r1,s1],其中t为沿x轴、y轴、z轴平移向量，r为绕x轴、y轴、z轴旋转角度向量，s为尺度因子；
[0014]
步骤2：根据cgcs2000坐标至地方独立坐标转换参数[t2,r2,s2]，计算用户端转换参数[t3,r3,s3]：
[0015][0016][0017][0018]
步骤3：采用网络rtk信息交换格式和协议构建服务器软件，截获和处理用户与vrs服务软件的差分数据流
[0019]
步骤4：将用户端转换参数[t3,r3,s3]配置到rtk手簿中；
[0020]
步骤5：用户通过标准ntrip协议连接服务器，并按照步骤3中的协议构建服务器软件获取差分数据流，rtk主机即可输出地方独立坐标系定位结果。
[0021]
而且，步骤1中平移参数t的三个坐标分量大小随机分配，但总平移量控制在10m以内；绕x轴、y轴、z轴旋转角度≤0.01rad；尺度因子s为1.0。
[0022]
而且，步骤3的具体实现方法为：
[0023]
步骤3.1：以ntripcaster协议监听服务端口，等待用户请求差分数据流；
[0024]
步骤3.2：接收用户差分数据流请求后，按ntripclient协议解析用户请求，验证用户身份，身份验证失败，则断开连接；验证成功则创建ntripcliet向vrs软件请求数据流，并等待用户以nmea-0183格式上报概略位置；
[0025]
步骤3.3：接收到用户上报的概略位置后，转发给vrs软件，等待vrs软件返回该位置的rtcm3格式差分数据流；
[0026]
步骤3.4：接收到vrs软件返回数据流后，按rtcm3数据格式解析数据包，对1005数据包，获取虚拟参考站位置，并利用服务端转换参数[t1,r1,s1]对其进行转换，将转换后的坐标重新打包1005数据包，并转发给用户；对其他数据包，直接转发给用户；
[0027]
步骤3.5：当用户断开连接，则同时断开与之对应的vrs软件连接。
[0028]
本发明的优点和技术效果是：
[0029]
1、本发明的一种网络rtk实时地方基准服务方法，相比于现有技术具有安全性更好的优势，将cgcs2000坐标至地方独立坐标系的转换参数，拆分为服务端参数和用户端参数，只需将用户端转换参数分发给用户，且不同用户的用户端参数各不相同，可保证坐标转换参数安全。
[0030]
2、本发明的一种网络rtk实时地方基准服务方法，相比于现有技术具有兼容性更好的优势，可充分利用现有网络rtk通讯协议，能够兼容tribmle、华测、南方、中海达等主流rtk设备，且不改变用户作业方式和作业习惯。
[0031]
3、本发明的一种网络rtk实时地方基准服务方法，相比于现有技术具有工作效率更高的优势，用户可直接获取地方独立坐标系测量结果，即不需要安装本地坐标转换软件，也不需要额外调用远程服务，没有网络负担，大幅提升工作效率。
附图说明
[0032]
图1为本发明的服务端软件vrsrelay窗口示意图；
[0033]
图2为本发明的测试用天津市c级点分布示意图；
[0034]
图3为本发明的实时定位结果与天津市gnss大地控制网成果数据比较示意图。
具体实施方式
[0035]
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
[0036]
本发明的一种网络rtk实时地方基准服务方法，基于天津市gnss连续运行参考站系统(简称tjcors)，并以1990年天津市任意直角坐标实时地方基准服务为例，详细说明本发明的具体实施方式：
[0037]
步骤1：针对tjcors系统授权用户sysuser1，定义一组服务端转换参数[t1,r1,s1],其中t为沿x轴、y轴、z轴平移向量,t
x
＝3.0,ty＝4.0，tz＝5.0,总平移量7.07m；r为旋转矩阵r
x
＝ry＝rz＝0.001rad，s为尺度因子，s＝1.0；
[0038]
步骤2：根据cgcs2000坐标至1990年天津市任意直角坐标系转换参数[t2,r2,s2](参数敏感，具体数值)，按下列公式计算用户端转换参数[t3,r3,s3]。
[0039][0040][0041][0042]
步骤3：按照网络rtk信息交换格式和协议构建服务器软件vrsrelay，如图1所示，用于截获和处理用户sysuser1与tjcorsvrs服务软件的差分数据流，具体实现方法为：
[0043]
步骤3.1：以ntripcaster协议监听服务端口2103，等待用户请求差分数据流；
[0044]
步骤3.2：接收用户差分数据流请求后，按ntripclient协议解析用户请求，验证用户身份，身份验证失败，则断开连接；验证成功则创建ntripcliet向vrs软件请求数据流，并等待用户以nmea-0183格式上报概略位置；
[0045]
步骤3.3：接收到用户上报的概略位置后，转发给tjcorsvrs软件，等待vrs软件返回该位置的rtcm3格式差分数据流；
[0046]
步骤3.4：接收到vrs软件返回数据流后，按rtcm3数据格式解析数据包，对1005数据包，获取虚拟参考站位置，并利用服务端转换参数[t1,r1,s1]对其进行转换，将转换后的坐标重新打包1005数据包，并转发给用户；对其他数据包，直接转发给用户；
[0047]
步骤3.5：当用户断开连接，则同时断开与之对应的vrs软件连接。
[0048]
步骤4：将用户端转换参数[t3,r3,s3]配置到rtk手簿中。
[0049]
步骤5：用户rtk设备通过连接服务端软件vrsrelay获取差分数据流，ip地址202.99.107.125,端口2103，挂载点tjcors-rtcm31，rtk主机即可输出天津市1990年任意直角坐标系定位结果。
[0050]
本发明的一种网络rtk实时地方基准服务方法，从天津市gnss大地控制网c级控制点中，在全市范围内均匀选取了11个作为测试点，分布情况如图2所示。采用天宝、华测rtk终端设备，获取1990年天津市任意直角坐标系坐标测量结果，并将其与天津市gnss大地控制网成果比较，如图3所示，x方向偏差最大值为0.018m，均方根误差为0.009m，y方向偏差最大值为0.023m，均方根误差为0.010m，水平方向最大偏差0.029m，均方根误差0.008m.
[0051]
综上，本发明能够满足实时厘米级1990年天津市任意直角坐标基准服务需求。
[0052]
最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
[0053]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。