一种基于浮空器基准站的差分增强方法
【专利说明】一种基于浮空器基准站的差分増强方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于浮空器基准站的差分增强系统 及方法。 【【背景技术】】
[0002] 随着卫星导航应用越来越广泛，单纯依赖GNSS(GlobalNavigationSatellite System，全球导航卫星系统）已经无法满足人们对于应用高精度的需求。
[0003] 为提升导航定位时定位精度，减小卫星导航信号中测量误差是可行的措施之一， 而差分GNSS是一种应用广泛并且又行之有效地降低甚至消除测量误差的方法。传统的地 基局域差分系统选择将基准站建立在离地面几十米的高楼上，而对视线范围内的流动站用 户提供差分服务。
[0004] 上述存在三方面的问题：第一、空中流动站与地面基准站的对流层延迟差异大，在 卫星仰角较低的情形下，两站对流层延迟更是在两个数量级上，通过差分无法有效消除该 对流层误差，传统差分系统不适用于空域流动站；第二、在深山区、海平面上、沙漠地区、城 市峡谷地区，由于地形复杂、气候恶劣，这些地区不适合布设地基基准站，导致无法利用传 统的差分定位方法为该区域流动站提供高精度定位服务；第三、地基基准站覆盖范围较小， 如果要为较大区域提供差分服务，需布设大量的基准站，增加了系统构建成本。
[0005] 目前，鉴于用户对高精度应用需求的增加和传统差分系统存在的问题，一种不同 于传统差分系统的构建显得尤为迫切。 【
【发明内容】
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[0006] 基于此，本发明的目的在于提供一种基于浮空器基准站的差分增强系统，克服传 统地基基准站存在的弊端，提升全球导航卫星系统导航定位精度。
[0007] 为了实现本发明的目的，提供一种基于浮空器基准站的差分增强系统，上述系统 包括浮空器基准站、流动站、GNSS;其中，上述GNSS播发卫星导航信号，上述浮空器基准站 和流动站接收上述卫星导航信号；上述浮空器基准站和流动站测算各自距海平面的高度， 并实时测算导航卫星到浮空器和流动站的对流层延迟值；上述浮空器基准站广播差分校 正信息，上述差分校正信息为浮空器基准站接收到的卫星导航信号和测算到的对流层延迟 值；上述流动站根据接收到的卫星导航信号和上述差分校正信息进行差分定位解算获得位 置信息。
[0008] 优选地，上述浮空器基准站包括第一GNSS信号接收模块、差分校正信息发射模 块、第一测高模块、第一对流层延迟估计模块；其中，上述第一GNSS信号接收模块跟踪监测 GNSS播发卫星导航信号，获得连续的卫星导航信号并发送；上述差分校正信息发射模块和 第一对流层延迟估计模块接收卫星导航信号；上述第一测高模块实时测算浮空器基准站高 度，并将高度值发送给上述第一对流层延迟估计模块；上述第一对流层延迟估计模块根据 卫星导航信号和高度值测算每个导航卫星到浮空器基准站的对流层延迟值并发送给发射 模块；上述差分校正信息发射模块接收上述对流层延迟值并在球形区域为广播。
[0009] 优选地，上述流动站包括第二GNSS信号接收模块、浮空器基准站信息接收模块、 第二测高模块、第二对流层延迟估计模块，差分定位解算模块；其中，上述第二GNSS信号接 收模块跟踪监测GNSS播发卫星导航信号，获得连续的卫星导航信号并发送；第二对流层延 迟估计模块接收卫星导航信号；上述第二测高模块实时测算流动站的高度，并将高度值发 送给上述第二对流层延迟估计模块；上述第二对流层延迟估计模块根据卫星导航信号和高 度值测算每个导航卫星到流动站的对流层延迟值并发送至上述差分定位解算模块；上述浮 空器基准站信息接收模块接收上述浮空器基准站发射模块广播的差分校正信息并发送；上 述差分定位解算模块接收所述浮空器基准站发射模块广播的差分校正信息和接收的卫星 导航信号，获得所述流动站位置信息。
[0010] 优选地，上述第一测高模块和第二测高模块、对流层延迟估计模块，根据大气参数 计算多个GNSS导航卫星到浮空器基准站和流动站的对流层延迟误差估计量。
[0011] 优选地，上述第一测高模块和第二测高模块可以采用雷达高度计或者气压高度 计。
[0012] 优选地，上述差分定位解算模块，根据对流层延迟误差估计量修正对流层延迟误 差。
[0013] 优选地，上述浮空器基准站为速度小于15km/h的浮空器。
[0014] 优选地，上述流动站为高空无人机、低轨道通信辅助卫星、非基准站浮空器、普通 民航客机、航拍飞行器、机动车、手持移动终端、远洋船只或者海洋工作平台。
[0015] 本发明还提供一种基于浮空器基准站的差分增强方法，上述GNSS播发卫星导航 信号，上述浮空器基准站和流动站接收上述卫星导航信号；上述浮空器基准站和流动站测 算各自距海平面的高度，并实时测算导航卫星到浮空器基准站和流动站的对流层延迟值； 上述浮空器基准站通过差分校正广播信息，上述信息为浮空器基准站接收到的卫星导航信 号和测算到的对流层延迟值；上述流动站根据接收到的卫星导航信号和上述广播信息进行 差分定位解算获得位置信息。
[0016] 区别于现有技术，上述差分增强系统，流动站和浮空器基准站通过对卫星导航信 号跟踪监测，连续获取卫星导航信号，浮空器基准站根据接收的卫星导航信号获得差分校 正信息，并实时播发差分校正信息，流动站通过浮空器基准站的差分校正信息和接收的卫 星导航信息获得位置信息。克服传统地基基准站存在的弊端，采用对流层修正的差分定位， 解决传统的地基差分方法中覆盖范围小，海洋、沙漠、深山区无差分基准站，以及单纯利用 GNSS定位误差大的缺陷。 【【附图说明】】
[0017] 图1为本发明实施例中浮空器基准站差分增强的流程图。 【【具体实施方式】】
[0018] 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。
[0019] -种基于浮空器基准站的差分增强系统，该系统包括浮空器基准站、流动站和 GNSS〇
[0020] 其中，GNSS播发卫星导航信号，浮空器基准站和流动站接收上述卫星导航信号； 浮空器基准站和流动站测算各自距海平面的高度，并实时测算导航卫星到浮空器基准站和 流动站的对流层延迟值；浮空器基准站通过差分校正广播信息，上述信息为浮空器基准站 接收到的卫星导航信号和测算到的对流层延迟值；流动站根据接收到的卫星导航信号和上 述广播信息进行差分定位解算获得位置信息。
[0021] 本发明的差分增强系统，流动站和浮空器基准站通过对卫星导航信号跟踪监测， 连续获取卫星导航信号，浮空器基准站根据接收的卫星导航信号获得差分校正信息，并实 时播发差分校正信息，流动站通过浮空器基准站的差分校正信息和接收的卫星导航信息获 得位置信息。克服传统地基基准站存在的弊端，采用对流层修正的差分定位，解决传统的地 基差分方法中覆盖范围小，海洋、沙漠、深山区无差分基准站，以及单纯利用GNSS定位误差 大的缺陷。
[0022] 实施例1
[0023] 请参阅图1所示，本发明实施例1提供一种基于浮空器基准站2的差分增强系统， 包括浮空器基准站2、流动站3和GNSS1。
[0024] 上述GNSS1播发卫星导航信号，上述浮空器基准站2和流动站3同时接收上述卫 星导航信号；上述浮空器基准站2和流动站3测算各自距海平面的高度，并分别实时测算导 航卫星到浮空器基准站2和流动站3的对流层延迟值；上述浮空