一种区域高精度位置增强系统及方法
【专利说明】一种区域高精度位置増强系统及方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种区域高精度位置增强系统及方法。 【【背景技术】】
[0002] 随着我国卫星导航事业的蓬勃发展，卫星导航的应用越来越广，人们对于导航位 置服务的需要也越来越紧密。现阶段，手机导航、车载导航等设备应用的普及，导航位置服 务已经逐步走向大众应用。
[0003]目前，我国卫星导航设备的定位精度约为15米以内；但是，随着导航位置服务应 用不断深入，面向更高精度的位置服务越来越迫切。现有方法中，主要是修改GNSS(Global NavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统）接收机硬件以及软件，提升定位精度， 将大幅增加终端复杂度和成本。 【
【发明内容】
】
[0004] 基于此，本发明的目的在于提供一种区域高精度位置增强系统，提升导航位置服 务的定位精度。
[0005] 为了实现本发明的目的，提供一种区域高精度位置增强系统，所述系统包括GNSS 基准站、数据处理模块和卫星导航终端；其中，
[0006] 所述GNSS基准站对卫星导航信号连续监测，获取原始观测数据和导航电文参数， 并将所述原始观测数据和所述导航电文参数发送至数据处理模块；
[0007] 所述卫星导航终端实时接收所述卫星导航信号，获取原始用户位置信息，并将所 述原始用户位置信息发送至数据处理模块；
[0008] 所述数据处理模块根据接收的所述原始观测数据、所述导航电文参数及所述原始 用户位置信息进行数据处理，实时产生优化后的用户位置信息，并将所述优化后的用户位 置信息发送给用户终端和远端服务平台。
[0009] 优选地，所述数据处理模块包括观测量生成子模块、伪距误差计算子模块和定位 解算子模块。
[0010] 优选地，所述观测量生成子模块实时接收外部发送的GNSS基准站位置信息、卫星 导航终端位置信息、所述原始观测数据和所述导航电文参数，生成GNSS基准站仿真观测数 据和卫星导航终端仿真观测数据；
[0011] 所述伪距误差计算子模块根据所述GNSS基准站仿真观测数据和接收的所述GNSS 基准站观测数据相减得到残差，并将所述残差修正到所述卫星导航终端仿真观测数据中， 生成修正的卫星导航终端观测数据，发送至所述定位解算子模块；
[0012] 所述定位解算子模块根据所述修正的卫星导航终端观测数据和所述导航电文参 数，进行定位解算生成优化后的定位信息。
[0013] 优选地，所述GNSS基准站位置信息包括GNSS基准站的经度、炜度、高度、WGS-84坐 标系下的X轴、Y轴、Z轴坐标和UTC时间信息；
[0014] 所述卫星导航终端位置信息包括卫星导航终端的经度、炜度、高度和和UTC时间 信息；
[0015] 所述导航电文信息包括导航卫星星历参数、导航卫星钟差参数和电离层参数；
[0016] 所述GNSS基准站仿真观测数据和卫星导航终端仿真观测数据包括可见卫星编 号、伪距、功率、方位角和俯仰角。
[0017] 优选地，所述导航卫星钟差参数包括三个卫星时钟校正参数af。、afpaf2;所述电 离层参数包括四个振幅参数α。、αρα2、α3，所述四个振幅参数为β。、βρβ2、β3。
[0018] 优选地，所述修正的卫星导航终端观测数据包括伪距、可见卫星信息。
[0019] 优选地，所述优化后的定位信息包括经度、炜度、高度和UTC时间信息。
[0020] 优选地，所述伪距误差计算子模块包括伪距单差计算单元和伪距单差补偿单元。
[0021] 本发明还提供一种区域高精度位置增强方法，包括GNSS基准站对卫星导航信号 连续监测，获取原始观测数据和导航电文参数，并将所述原始观测数据和所述导航电文参 数发送至数据处理模块；卫星导航终端实时接收所述卫星导航信号，获取原始用户位置信 息，并将所述原始用户位置信息发送至数据处理模块；数据处理模块根据接收的所述原始 观测数据、所述导航电文参数及所述原始用户位置信息进行数据处理，实时产生优化后的 用户位置信息，并将所述优化后的用户位置信息发送给用户终端和远端服务平台。
[0022] 区别于现有技术，上述区域高精度位置增强系统，通过内部集成GNSS基准站、高 精度位置服务数据处理模块和通用卫星导航终端，各模块可以同时正常工作，完成区域高 精度位置服务；通过采用高精度位置服务数据处理模块，相比较现有技术，不需要改变通用 卫星导航终端硬件，仅在位置数据处理后台增加相应高精度位置服务数据处理模块，完成 亚米级精度位置服务。 【【附图说明】】
[0023]图1为本发明一个实施例中区域高精度位置增强系统的示意图。
[0024]图2为本发明一个实施例中区域高精度位置增强系统的数据处理模块组成示意 图。
[0025]图3为本发明一个实施例中区域高精度位置增强系统的观测量生成子模块示意 图。
[0026]图4为本发明一个实施例中区域高精度位置增强系统的伪距误差计算子模块示 意图。 【【具体实施方式】】
[0027] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用来限 定本发明。
[0028] 一种区域高精度位置增强系统，所述系统包括GNSS基准站、数据处理模块和卫星 导航终端。卫星导航终端包括车载导航终端、手机卫星导航、人员导航。
[0029] 所述GNSS基准站对卫星导航信号连续监测，获取原始观测数据和导航电文参数， 并将所述原始观测数据和导航电文参数发送至数据处理模块；所述卫星导航终端实时接收 所述卫星导航信号，获取原始用户位置信息，并将所述原始用户位置信息发送至数据处理 模块；所述数据处理模块根据接收的原始观测数据和导航电文参数、所述用户位置信息，实 时产生高精度位置信息，并将所述高精度位置信息发送给用户终端和远端服务平台。
[0030] 本发明的区域高精度位置增强系统，通过内部集成GNSS基准站、高精度位置服务 数据处理模块和卫星导航终端，各模块可以同时正常工作，完成区域高精度位置服务；通过 采用高精度位置服务数据处理模块，相比较现有技术，不需要改变通用卫星导航终端硬件， 仅在位置数据处理后台增加相应高精度位置服务数据处理模块，完成亚米级精度位置服 务。
[0031] 如图1所示，本发明实施例中，提供一种区域高精度位置增强系统该系统包括 GNSS基准站1、数据处理模块2和卫星导航终端3。
[0032] 其中，GNSS基准站1对卫星导航信号连续监测，获取原始观测数据和导航电文参 数，并将上述原始观测数据和导航电文参数发送至数据处理模块2 ;该GNSS基准站1可以 采用标准的GPS、BDS、GLONASS或Galileo高精度接收机。
[0033] 卫星导航终端3实时接收所述卫星导航信号，获取原始用户位置信息，并将所述 用户位置信息发送至数据处理模块2。
[0034] 数据处理模块2根据实时接收的原始观测数据、导航电文参数及上述原始用户位 置信息进行数据处理，实时产生优化后的高精度用户位置信息，并将该优化后的高精度用 户位置信息发送给用户终端和远端服务平台4 (用户App)。其中，该数据处理模块2为高精 度位置服务数据处理模块2。
[0035] 在进一步优化方案中，如图2所示，该数据处理模块2包括观测量生成子模块21、 伪距误差计算子模块22和定位解算子模块23,根据实时接收的原始观测数据和导航电文 参数、上述用户位置信息，实时产生优化后的高精度用户位置信息，并将该高精度位置信息 发送给用户终端和远端服务平台。
[0036]该观测量生成子模块21实时接收外部发送的GNSS基准站位置信息、卫星导航终 端位置信息、观测数据和导航电文参数，生成GNSS基准站仿真观测数据和卫星导航终端仿 真观测数据；其中该GNSS基准站位置信息、卫星导航终端位置信息为用户位置信息。
[0037]可选择的，上述GNSS基准站位置信息包括基准站的经度、炜度、高度、WGS-84坐标 系下的X轴、Y轴、Z轴坐标和UTC时间信息；卫星导航终端位置信息包括终端的经度、炜度、 高度和和UTC时间信息；GNSS基准站仿真观测数据和卫星导航终端仿真观测数据包括可见 卫星编号、伪距、功率、方位角和俯仰角。
[0038] 导航电文信息包括导航卫星星历参数、导航卫星钟差参数和电离层参数；其中，该 导航卫星钟差参数包括三个卫星时钟校正参数电离层参数包括四个振幅参数 α。、α^α2、α3，上述四个振幅参数为β。、β^β2、β3;导航卫星星历参数详见表1所示。
[0039]表1
[0040]
[0041] 在进一步优化方案中，该观测量生成子模块21包括卫星轨道计算单元211、卫星 钟差计算单元212、相对论效应计算单元213、电离层延迟计算单元214、对流层延迟计算单 元215、观测量生成单元216。如图3所示，
[0042] S1、卫星轨道计算单元211 :采用卫星星历方式，产生卫星位置、速度信息。并在该 步骤后计算可见性。
[0043] S2、卫星钟差计算单元212:该卫星钟差采用二次多项式拟合计算：
[0044] Δt=af〇+af! (t-toc) +af2 (t-toc)2
[0045] 其中，t。。为钟差参考时间；af。、af\、afA卫星时钟校正参数。
[0046] S3、相对论效应计算单元213:相对论引起的误差校正量如下：
[0047] Δ/ -F^^Tsinf,
[0048] 其中，F= -4. 442807633X101。[s/m1/2]
[0049] S4、电离层延迟计算单元214 :电离层模型采用I⑶公布的8参数的K0LBUCHAR模 型
[0050]
[0051] 其中，振幅A由参数α。，αρα2,α3计算