通讯基站规划的星地一体化PPP-RTK精密定位服务方法及系统

本发明属于卫星导航定位系统（global navigation satellite system, gnss），特别涉及一种结合星基ppp-rtk（precise point positioning real-timekinematic）状态域ssr（state space representation）产品，基于通讯基站位置规划的地基osr（observation space representation）格网点虚拟观测值生成及终端定位技术。

背景技术：

1、随着近年来gnss的不断发展，其应用领域也在不断扩大，并不再局限于传统测绘行业，而是渐渐向各行各业辐射开来。

2、目前，根据增强服务数据产品类型和服务方式可以分为以下几类：观测域差分（observation space representation，osr）增强服务和状态域差分（state spacerepresentation，ssr）增强服务。其中观测域差分osr增强服务以载波动态差分（real-timekinematic，rtk）技术为代表，通过与基准站组成双差观测值，采用地面通讯基站等地基播发链路实现百公里范围内快速厘米级服务。传统状态域差分以精密单点定位（precisepoint positioning，ppp）技术为代表，可通过卫星广播式播发，采用非差观测值实现全国乃至全球高精度服务。然而不同于传统测绘行业的市场应用，大众应用往往伴随着更为复杂的环境以及多样的需求，在这样的背景下，单独依赖传统gnss设备往往并不能满足上述场景的定位性能需求，因此需要融合多类增强服务实现高精度、高可靠的实时定位。在该背景下，相关学者发展出ppp-rtk技术。

3、目前已有研究在2005年首次正式提出了ppp-rtk的概念，通过cors网数据处理将gnss各类误差在“状态域”建模，采用非差ppp实现与rtk相当的定位效果。还有研究将星基ssr信息等价变换为常规rtk用户可使用的osr观测信息。该增强方式一方面可以避免因终端和服务端模型不统一造成的计算误差，另一方面具有统一的模糊度基准，因此在参考站切换时不会产生周跳。并且在无网络场景下，支持观测域osr差分rtk模式与状态域ssr差分ppp模式之间的转换，满足一些特殊场景下的连续定位需求（wang et al., 2019）。

4、然而目前ppp-rtk服务中主要误差项的改正都基于区域差分思想展开，例如电离层大气延迟改正，该服务通过在区域内选取某个电离层延迟作为基准，获取区域内所有电离层延迟的相对值，通过上述方式获取的电离层在不同子网间切换时会存在基准跳变的问题，难以满足大范围跨区域服务。此外，当前最常用的电离层模型，如国际gnss服务组织及其分析中心等，提供的电离层产品通常基于非差模型解算获得，因此上述基于差分大气延迟产品的状态域ssr与观测域osr兼容的高精度定位服务方法难以充分利用已有非差大气延迟产品，且跨区域电离层产品基准不统一也难以满足星基广域广播式服务，因此也不适用于星地一体化服务。此外，与ssr产品广域广播式服务相比，osr产品一般面向区域范围，采用点对点式服务，用户需将概略坐标发送至服务端，服务端根据用户站概略位置，为用户匹配最近“基准站”的osr观测值产品使用，因此不利于用户隐私保护，此外当将其扩展到广域范围，面向海量用户精密定位服务请求时，还需要逐一为各用户从服务端大规模“基准站”中扫描寻找最匹配站，如何从大规模“基准站网”中为用户快速匹配到最近“基准站”观测值，也是影响osr高精度定位服务的关键因素之一。

技术实现思路

1、针对ppp-rtk星基状态域ssr与地基观测域osr兼容高精度定位服务需求，以及广域范围内实现osr服务基准站高效动态匹配的难题，本发明采用非差电离层延迟改正产品，提供了一种结合状态域非差ppp-rtk产品，以通讯基站位置为参考生成观测域osr产品，实现免参考基准站扫描检索、星基卫星-地基通讯基站播发自动切换的一体化服务方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明提出一种通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法，包括以下步骤，

3、步骤1，数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；

4、步骤2，结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；

5、步骤3，将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合步骤1和步骤2所得结果，计算虚拟测站伪距相位osr观测值，得到虚拟观测值osr产品；

6、步骤4，用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发ssr产品，采用ppp-rtk定位模式实现高精度定位，或者利用ssr产品生成用户概略位置处虚拟观测值osr产品进行rtk定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值osr产品，采用网络rtk定位模式实现高精度定位。

7、而且，步骤1采用无电离层组合网解方式解算状态域增强产品时，形成不含宽巷模糊度的无电离层组合观测方程，解算得到构建窄巷模糊度向量的法方程矩阵，并按不同接收机展开，对的对角线子矩阵采用并行运算方式，实现基于lambda算法的模糊度高效可靠固定。

8、而且，窄巷模糊度向量的法方程矩阵的对角线子矩阵为对应基准站的模糊度法方程，采用并行运算方式，实现基于lambda算法的模糊度高效可靠固定时，对各对角线子矩阵分别处理，包括求逆计算得到基准站的窄巷模糊度协因数阵，然后计算相应窄巷双差模糊度协因数阵，之后将窄巷双差模糊度浮点值及协因数阵输入，采用lambda算法进行模糊度固定，解算出窄巷双差模糊度固定值。

9、而且，步骤3的实现方式为，获取服务范围内通讯基站列表，采用并行处理，对每一个通讯基站单独考虑，根据精密轨道星历确定卫星位置，通过通讯基站概略位置确定可视卫星；对每一个卫星，利用对应的ssr产品并行计算各卫星的大气延迟量，用于生成对应卫星的虚拟观测值；各通讯基站的虚拟观测值生成流程相互独立，采用并行处理减少虚拟观测值生成的时间。

10、而且，终端用户根据实际通讯接入情况，在星基ssr产品或地基osr产品无缝切换。

11、另一方面，本发明还提供一种通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务系统，用于实现如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法。

12、而且，包括以下模块，

13、第一模块，用于数据处理中心接收基准站网播发的实时观测值数据流，采用无电离层组合网解方式解算实时状态域增强产品；

14、第二模块，用于结合所得实时状态域增强产品，接收更密集、数量更多的基准站网实时观测数据，采用非差非组合精密单点定位模型进一步提取固定解电离层延迟、对流层延迟，得到大气延迟产品；

15、第三模块，用于将各通讯基站编号、通讯基站接入点，以及通讯基站位置上传至数据处理中心，以通讯基站位置为参考，将通讯基站作为虚拟测站，结合第一模块和第二模块所得结果，计算虚拟测站伪距相位osr观测值，得到虚拟观测值osr产品；

16、第四模块，用于用户端在无地面通讯网支持条件下，接收卫星播发ssr产品，采用ppp-rtk定位模式实现高精度定位，或者利用ssr产品生成用户概略位置处虚拟观测值osr产品进行rtk定位；在有地面通讯网支持条件下，接收对应接入点基站的虚拟观测值osr产品，采用网络rtk定位模式实现高精度定位。

17、或者 ，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法。

18、或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法。

19、与现有技术相比，本发明具有如下特点：

20、1.基于非差ssr状态域ppp-rtk产品生成osr观测域虚拟观测值产品，实现了ssr和osr服务模式的兼容以及时空服务产品基准的统一，解决了传统以差分电离层等产品为基础生成osr产品难以跨区域无缝服务的问题，以及ssr和osr服务连续平滑切换的问题，适用于广域区域融合的星地一体化增强服务，满足了用户大范围连续定位的需求。

21、2.根据通讯基站位置生成osr虚拟观测值产品，用户接入通讯基准后即可直接获得对应osr服务产品，显著提高了海量用户场景下广域范围osr服务基准站动态检索效率。此外考虑上述ssr状态域和osr观测域产品基准统一，其中ssr可通过卫星播发实现广播式服务，osr可通过通讯基准实现网络播发服务，当用户接入某个通讯基站时可直接使用osr产品，当在沙漠、海洋等通讯基准无覆盖的区域，用户将自动切换为星基ssr服务，实现了星基卫星-地基通讯基站自动切换、协同播发服务。

22、本发明方案实施简单方便，实用性强，解决了相关技术存在的实用性低及实际应用不便的问题，能够提高用户体验，具有重要的市场价值。