一种单站差分GNSS定位的方法及装置与流程

本发明属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种单站差分gnss定位的方法及装置。

背景技术：

gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)在全球范围得到广泛发展，当前主要包括美国的gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、俄罗斯的glonass(格洛纳斯卫星导航系统)、中国的北斗和欧盟的伽利略等系统。gnss通过测量用户终端到多颗卫星的距离，从而确定用户位置。

单基站差分gnss技术利用一个位置精确已知的参考站为每个卫星观测值计算伪距改正数，并将得到的伪距改正数提供给用户终端，用户终端通过将伪距改正数作用于观测值上，从而削弱多种误差的影响。gnss误差具有很强的空间相关性，伪距改正数在较短基线上(例如15km)作用效果比较明显，质量好的用户终端甚至可以实现亚米级定位。由于单基站差分gnss技术是基于伪距进行的差分定位，具有容易实现、效果显著等优点，因此在全球得到广泛应用，例如航海、交通和测量等领域。

单基站差分gnss定位使用差分技术削弱多种误差对定位的影响，但是部分残余系统误差仍然保留在观测值中。这些系统残余误差对定位的影响程度与距离有关。当用户终端和参考站的距离较短时，系统残余误差比较小。随着用户终端与参考站的距离变长，两者误差的空间相关性会减弱，残余系统误差会增大，单基站差分gnss定位精度会随之变差。在中纬地区，当基线长度达到50km时，单基站gnss定位精度会降低至5米。在低纬地区，由于电离层延迟在空间上变化更大。在低纬地区，当基线长度为15km时，单基站gnss定位误差仍然超过2米，当基线长度为50km时，单基站定位精度更是无法保证。因此，受到残余系统误差的影响，单基站gnss定位精度和服务范围也受到很大限制。

现有技术另一种高精度定位系统根据接收机测量的高精度载波相位参数可实现厘米级的定位，但是通常需要用户配备提供高精度载波相位参数的接收机，故该定位方法成本过于昂贵。

综上所述，现有技术无法提高低成本接收机的定位精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种单站差分gnss定位的方法及装置，以解决现有技术中无法提高低成本接收机的定位精度的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种单站差分gnss定位的方法，包括：

获取单站差分gnss的伪距改正数；

获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，所述卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数；

根据所述初始位置坐标和所述卫星定位参数集合确定残余系统误差；

根据所述伪距改正数和所述残余系统误差计算修正伪距改正数。

本发明实施例的第二方面提供了一种单站差分gnss定位的装置，包括：

伪距改正数获取模块，用于获取单站差分gnss的伪距改正数；

卫星定位参数集合获取模块，用于获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，所述卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数；

残余系统误差确定模块，用于根据所述初始位置坐标和所述卫星定位参数集合确定残余系统误差；

修正伪距改正数计算模块，用于根据所述伪距改正数和所述残余系统误差计算修正伪距改正数。

本发明实施例的第三方面提供了一种单站差分gnss定位的装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述单站差分gnss定位的方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述单站差分gnss定位的方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：首先获取单站差分gnss的伪距改正数；然后获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数；再根据初始位置坐标和卫星定位参数集合确定残余系统误差；最后根据伪距改正数和残余系统误差计算修正伪距改正数；由于根据卫星定位参数集合计算出残余系统误差并对伪距改正数进行了修正，故提高了低成本接收机的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的方法的一种实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的方法的另一种实现流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置的一种示意图；

图4是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置的另一示意图；

图5是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置残余系统误差确定模块的一示意图；

图6是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置的另一示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，是本发明实施例提供一种单站差分gnss定位的方法的一种示意流程图，该单站差分gnss定位的方法可以由终端完成，也可以由服务器完成，如图所示，方法可包括以下步骤：

在步骤101中，获取单站差分gnss的伪距改正数。

检测出每个参考站对应于每个卫星的伪距改正数，服务器或者终端通过数据链路获取该伪距改正数。

其中，参考站为设置的坐标已知的点，通过利用设置在该已知的点上的gps接收机测定gps测量定位误差，以提高在一定范围内其他gps接收机的测量定位精度。服务器或者终端为完成本单站差分gnss定位的方法的实体。

伪距是通过卫星信号发射和接收时间差的计算，算出卫星和接收机的距离，由于卫星时钟和接收机时钟存在时差，因此计算出来的距离并不是真实的值，故称为伪距。可以通过设置的坐标已知的点所在位置的gps接收机测定gps测量定位误差，该定位误差称为伪距改正数。

在步骤102中，获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数。

上述载波相位差分技术参数指网络载波相位差分技术参数，即由多个参考站提供的载波相位差分技术参数。

其中，载波相位差分技术参数涵盖不同载波相位差分技术所提供的实时参数，载波相位差分技术包括参考虚拟站技术、主辅站技术和区域改正数法。初始位置坐标主要是指用户终端利用伪距进行单点定位得到的位置坐标。

在步骤103中，根据初始位置坐标和卫星定位参数集合确定残余系统误差。

当卫星定位参数集合为载波相位差分技术参数时，步骤103可以包括步骤a1和步骤b1。此外，卫星定位参数集合也可以包括实时电离层参数和卫星轨道参数，此时的残余系统误差确定方法在此不再列举。

a1.根据载波相位差分技术参数和初始位置坐标获取第一残余系统误差和第二残余系统误差；其中，第一残余系统误差由卫星轨道参数误差和对流层引起，第二残余系统误差由电离层延迟引起。

载波相位差分技术参数包括多个参考站提供的多个载波相位测量值，步骤a1可以包括步骤a1-1和步骤a1-2。

a1-1.根据多个载波相位测量值建立数学模型。

步骤a1-1具体为：根据多个载波相位测量值获取与多个第一残余系统误差和多个第二残余系统误差，根据多个第一残余系统误差和多个参考站位置坐标建立第一残余系统误差变化趋势模型，根据多个第二残余系统误差和多个参考站位置坐标建立第二残余系统误差变化趋势模型；

根据多个载波相位测量值获取与多个第一残余系统误差和多个第二残余系统误差进一步具体为：根据多个载波相位测量值确定多个载波相位整周模糊度，然后利用确定的多个载波相位整周模糊度计算多个载波相位测量值的多个第一残余系统误差和多个第二残余系统误差。

根据多个第一残余系统误差和多个参考站位置坐标建立第一残余系统误差变化趋势模型，根据多个第二残余系统误差和多个参考站位置坐标建立第二残余系统误差变化趋势模型进一步具体为：对多个第一残余系统误差和多个参考站位置坐标进行拟合以获取第一残余系统误差与位置坐标的关系函数，对多个第二残余系统误差和多个参考站位置坐标进行拟合以获取第二残余系统误差与位置坐标的关系函数。

a1-2.根据数学模型和初始位置坐标进行内插以获取第一残余系统误差和第二残余系统误差。

步骤a1-2具体为：根据第一残余系统误差变化趋势模型和初始位置坐标进行内插以获取第一残余系统误差，根据第二残余系统误差变化趋势模型和初始位置坐标进行内插以获取第二残余系统误差。

可以先设置第一残余系统误差初值，再通过迭代方法根据第一残余系统误差变化趋势模型(第一残余系统误差与位置坐标的关系函数)求取位置坐标，当位置坐标与初始位置坐标的差值小于阈值时，则判定获取到符合要求的第一残余系统误差。同样，可以先设置第二残余系统误差初值，再通过迭代方法根据第二残余系统误差变化趋势模型(第二残余系统误差与位置坐标的关系函数)求取位置坐标，当位置坐标与初始位置坐标的差值小于阈值时，则判定获取到符合要求的第二残余系统误差。

b1.根据第一残余系统误差和第二残余系统误差计算残余系统误差。

当载波相位差分技术参数为区域改正法参数时，步骤b1具体为：

根据以下算式计算残余系统误差：

其中，δprc为残余系统误差，δρ0为第一残余系统误差，δρi为第二残余系统误差，f1为gpsl1的频率(f1＝1575.42mhz)，f为可视卫星的发射频率。

在步骤104中，根据伪距改正数和残余系统误差计算修正伪距改正数。

步骤104具体为：根据以下算式计算修正伪距改正数：

prc＝prc′+δprc

其中，δprc为残余系统误差，prc为修正伪距改正数，prc′为伪距改正数。

如图2所示，在步骤104之后还可以包括步骤105。

在步骤105中，根据初始位置坐标和修正伪距改正数获取最终位置坐标。

当伪距改正数为位置(坐标)改正数，则将位置(坐标)改正数和初始位置坐标的和作为最终位置坐标。当伪距改正数为距离改正数，则根据距离改正数重新计算接收机与卫星之间的距离，并根据上述距离确定最终位置坐标。

本发明实施例通过根据载波相位差分技术参数和初始位置坐标获取第一残余系统误差和第二残余系统误差，再根据第一残余系统误差和第二残余系统误差获取残余系统误差，最后残余系统误差修正伪距改正数，故提高了低成本接收机的定位精度。

为了实现上述单站差分gnss定位的方法，本发明实施例还提供了一种单站差分gnss定位的装置，参见图3，图4为本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置的另一示意性框图。本实例中的一种单站差分gnss定位的装置30包括的各模块用于执行图1对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图1以及图1对应的实施例，此处不赘述。一种单站差分gnss定位的装置30包括伪距改正数获取模块310、卫星定位参数集合获取模块320、残余系统误差确定模块330和修正伪距改正数计算模块340。

伪距改正数获取模块310，用于获取单站差分gnss的伪距改正数。

卫星定位参数集合获取模块320，用于获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数。

残余系统误差确定模块330，用于根据初始位置坐标和卫星定位参数集合确定残余系统误差。

修正伪距改正数计算模块340，用于根据伪距改正数和残余系统误差计算修正伪距改正数。

在另一种实施例中，一种单站差分gnss定位的装置30包括的各模块用于执行图2对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图2以及图2对应的实施例，此处不赘述。

请一并参阅图4、图5，其中，图4是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置另一示意性框图，图5是本发明实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置残余系统误差确定模块一示意性框图。

本实施例与上一实施例的区别在于，本实例中的一种单站差分gnss定位的装置30还包括最终位置坐标获取模块350。其中，残余系统误差确定模块330包括残余系统误差获取模块331和残余系统误差计算模块332。

最终位置坐标获取模块350，用于根据初始位置坐标和修正伪距改正数获取最终位置坐标。

残余系统误差获取模块331，用于根据载波相位差分技术参数和初始位置坐标获取第一残余系统误差和第二残余系统误差；其中，第一残余系统误差由卫星轨道参数误差和对流层引起，第二残余系统误差由电离层延迟引起。

残余系统误差计算模块332，用于根据第一残余系统误差和第二残余系统误差计算残余系统误差。

载波相位差分技术参数包括多个参考站提供的多个载波相位测量值，残余系统误差获取模块331包括数学模型建立单元331-1和残余系统误差获取单元331-2。

数学模型建立单元331-1，用于根据多个载波相位测量值建立数学模型。

残余系统误差获取单元331-2，用于根据数学模型和初始位置坐标进行内插以获取第一残余系统误差和第二残余系统误差。

当载波相位差分技术参数为区域改正法参数时，残余系统误差计算模块332具体用于：

根据以下算式计算残余系统误差：

其中，δprc为残余系统误差，δρ0为第一残余系统误差，δρi为第二残余系统误差，f1为gpsl1的频率，f为卫星的发射频率。

一种单站差分gnss定位的装置30可以理解为一种终端，该终端包括伪距改正数获取模块310、卫星定位参数集合获取模块320、残余系统误差确定模块330和修正伪距改正数计算模块340。同时，一种单站差分gnss定位的装置30可以理解为一种服务器，该服务器也包括伪距改正数获取模块310、卫星定位参数集合获取模块320、残余系统误差确定模块330和修正伪距改正数计算模块340。

图6是本发明一实施例提供的一种单站差分gnss定位的装置的示意图。如图6所示，该一种单站差分gnss定位的装置6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如高单站差分gnss精度的程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个高单站差分gnss精度的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块331至332的功能。

示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述高单站差分gnss精度的装置6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成伪距改正数获取模块、卫星定位参数集合获取模块、残余系统误差确定模块和修正伪距改正数计算模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：

伪距改正数获取模块310，用于获取单站差分gnss的伪距改正数。

卫星定位参数集合获取模块320，用于获取初始位置坐标和卫星定位参数集合，所述卫星定位参数集合包括载波相位差分技术参数。

残余系统误差确定模块330，用于根据所述初始位置坐标和所述卫星定位参数集合确定残余系统误差。

修正伪距改正数计算模块340，用于根据所述伪距改正数和所述残余系统误差计算修正伪距改正数。

所述单站差分gnss定位的装置6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述单站差分gnss定位的装置可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是单站差分gnss定位的装置6的示例，并不构成对单站差分gnss定位的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述单站差分gnss定位的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器60可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器61可以是所述单站差分gnss定位的装置6的内部存储单元，例如单站差分gnss定位的装置6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述单站差分gnss定位的装置6的外部存储设备，例如所述单站差分gnss定位的装置6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述单站差分gnss定位的装置6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述单站差分gnss定位的装置/终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。