一种即时参考站定位鉴权方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种即时参考站定位鉴权方法，包括选取固定参考站，设置标准坐标位置，获取观测数据，计算伪距残差和载波相位残差并传送参考站调度中心；流动站粗定位并传给参考站调度中心；参考站调度中心匹配流动站所对应的参考站；流动站接收观测数据和标准坐标位置，完成高精度定位；流动站判断自身能否成为或继续成为即时参考站；参考站调度中心对即时参考站鉴权，并适时禁止即时参考站功能。本发明专利技术还提供了一种应用所述定位方法的系统，包括一个参考站调度中心，若干个固定参考站和流动站，以及通信链路。本发明专利技术实现流动站的高精度定位，科学调整参考站权级，大规模应用时数据处理压力小。

【技术实现步骤摘要】
一种即时参考站定位鉴权方法及系统
本专利技术具体涉及一种即时参考站定位鉴权方法及系统。
技术介绍
RTK(RealTimeKinematic)技术是一种基于载波相位差份的实时动态定位技术，它是建立在实时处理两个测站载波相位观测量的基础上，提供指定坐标系中的3维定位结果，实时定位精度可以达到厘米级，并具有实时性好、速度快等优点。RTK的基本原理为，参考站与流动站同时接收卫星信号，参考站将观测数据(主要为载波相位、伪距)和参考站标准坐标位置通过数据链(调制解调器、电台或通信网络)传输给流动站，流动站利用软件通过差分计算，降低流动站的观测误差，测算出流动站与参考站之间的相对坐标，根据参考站的标准坐标，实现精密定位，定位精度可达厘米级。RTK技术广泛应用于室外高精度定位导航相关的行业，例如，测绘，驾考，智能控制，无人驾驶，无人机，遥感等。RTK技术的核心在于考虑到参考站和流动站之间观测数据值具备相同的电离层误差、对流层误差和其它形式的公共误差，利用差分的方式消除公共误差，得到参考站与流动站之间载波相位的整周模糊度与实时相位差，进而实现高精度定位。然而，RTK技术对于参考站与流动站之间的距离有一定的限制。通常而言，参考站和流动站之间的距离不能超过20km，称之为短基线RTK。如果参考站与流动站之间的距离超过20km，则参考站和流动站具备的电离层和对流层误差的相关性会大大降低，从而使得实时定位精度大幅度降低。对于参考站与流动站之间的距离超过20km以上的RTK技术称之为长基线RTK。目前解决长基线RTK精密定位的关键技术为网络RTK技术。网络RTK技术的原理示意图如图1所示。首先，存在一个网络RTK数据中心，其利用多个参考站(CORS站)的观测数据生成不同位置下的虚拟参考站(VRS—VirtualReferenceStation)并计算得到虚拟参考站的虚拟观测值，进而建立一个虚拟参考站和虚拟观测值的列表，并且通过收集所有RTK参考站的数据，实时更新虚拟参考站的虚拟参考值。其次，流动站通过粗定位(伪距单点定位)获取10米以内精度的定位结果，将其结果送给网络RTK数据中心，RTK数据中心根据其定位结果计算出对应的虚拟参考站的位置和观测值，并将相应的虚拟参考站的虚拟观测值传送给流动站。最后，流动站利用虚拟参考站的虚拟观测值与本站观测数据做差分，再利用常规的快速模糊度解算算法获取流动站与虚拟参考站的整周模糊度与实时相位差，进一步得到厘米级的定位结果。然而，网络RTK存在一定的局限性。首先，需要建立一个RTK数据中心，数据中心与所有RTK参考站的位置需要考虑。RTK数据中心与参考站以及流动站之间能够确保实时通信，并且对通信速率有一定的要求。而在一些偏远地区，暂时没有移动通信网络或者当通信速率达不到RTK观测数据传输速率要求时，网络RTK技术就不能使用。其次，由于网络RTK技术主要针对长基线RTK存在问题提出的解决方案，因此，网络RTK技术无法通过短距离电台的方式实现，只能通过有线网络、无线蜂窝网络或者无线局域网的形式将参考站的观测信息通过internet网络汇总到网络RTK数据中心，观测数据存在一定的传输延迟和处理延迟，对于动态环境下的高精度定位有一定的局限性。最后，RTK数据中心需要维持庞大的虚拟参考站数据更新和流动站数据交互。并且，网络RTK技术算法的复杂度和虚拟参考观测值是随着流动站的数量的增加而增大，进而给数据中心服务器处理和通信网络传输带来极大的负担和压力。近年来，高精度卫星定位导航系统的应用从传统的测绘领域，延伸到了驾考，智能控制，无人驾驶，无人机，遥感等领域，从而导致高精度卫星导航终端(流动站)的数量在不断增加。不断增加的高精度卫星定位导航应用和定位终端使得网络RTK技术的弊端越来越明显。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种定位精度高、大规模应用时数据处理压力小的即时参考站定位鉴权方法。本专利技术的目的之二在于提供一种应用所述即时参考站定位鉴权方法进行定位鉴权的系统。本专利技术提供的这种即时参考站定位鉴权方法，包括如下步骤：S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；S3.依据步骤S2获取的观测数据计算固定参考站的伪距残差和载波相位残差；S4.固定参考站将步骤S3得到的伪距残差和载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置传送给参考站调度中心；S5.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S6.流动站将步骤S5得到的粗定位结果传送给参考站调度中心；S7.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的参考站包括固定参考站和即时参考站；S8.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识发送给流动站；S9.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；S10.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；S11.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；S12.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；S13.参考调度中心周期性向所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；S14.即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给参考站调度中心；S15.参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；S16.若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；S17.参考站调度中心根据步骤S16的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；S18.参考站调度中心根据步骤S17所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能。所述的即时参考站只能作为比该即时参考站的权级低的流动站的参考站。步骤S1所述的固定参考站的选取，具体为在已知精确位置的地点设置固定参考站，或者在任意位置设置固定参考站，并通过定位算法获取固定参考站的精确位置；且所述的固定参考站能够兼容现有的网络RTK技术中的CORS站。所述的通过定位算法获取固定参考站的精确位置，具体为通过PPP精密单点定位算法长时间获取固定参考站的精确位置。步骤S3所述的计算伪距残差和载波相位残差，具体为采用如下算式进行计算：式中其中，Δρc为伪距残差，Δρf为载波相位残差，第i颗卫星的每t个频点上的伪距观测值和载波相位观测值所对应的单点粗定位结果和精密定位结果分别为和站点的精确位置为(Xf,Yf,Zf)，第i颗卫星的位置为(Xi,Yi,Zi)。步骤S7所述的匹配出流动站所对应的参考站，具体为采用如下规则进行匹配：流动站所配对的参考站hj为式中argmi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种即时参考站定位鉴权方法，包括如下步骤：S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；S3.依据步骤S2获取的观测数据计算固定参考站的伪距残差和载波相位残差；S4.固定参考站将步骤S3得到的伪距残差和载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置传送给参考站调度中心；S5.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S6.流动站将步骤S5得到的粗定位结果传送给参考站调度中心；S7.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的参考站包括固定参考站和即时参考站；S8.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识发送给流动站；S9.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；S10.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；S11.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；S12.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；S13.参考调度中心周期性向所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；S14.即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给参考站调度中心；S15.参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；S16.若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；S17.参考站调度中心根据步骤S16的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；S18.参考站调度中心根据步骤S17所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能。...

【技术特征摘要】
1.一种即时参考站定位鉴权方法，包括如下步骤：S1.选取固定参考站，设置固定参考站自身的高精度标准坐标位置；S2.步骤S1选取的固定参考站实时观测并获取RTK技术所需的观测数据；S3.依据步骤S2获取的观测数据计算固定参考站的伪距残差和载波相位残差；S4.固定参考站将步骤S3得到的伪距残差和载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置传送给参考站调度中心；S5.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S6.流动站将步骤S5得到的粗定位结果传送给参考站调度中心；S7.参考站调度中心根据参考站的伪距残差、载波相位残差和标准坐标位置，以及流动站的粗定位位置结果匹配出流动站所对应的参考站；所述的参考站包括固定参考站和即时参考站；S8.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识发送给流动站；S9.流动站根据对应参考站的唯一标识，接收对应参考站的观测数据和标准坐标位置；S10.流动站根据接收到的对应参考站的观测数据与自身的观测数据，完成流动站的高精度定位；S11.流动站获取设定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断自身是否能够成为即时参考站：若判断成功，则流动站转换为即时参考站；S12.即时参考站获取一定时间内的整周模糊度解算的结果、伪距残差和载波相位残差，并联合判断本即时参考站是否能继续成为即时参考站：若判断不成功，则本即时参考站转换回流动站；S13.参考调度中心周期性向所有即时参考站发送任意参考站的精确位置信息以及对应的差分观测数据；S14.即时参考站根据接收的位置信息和差分观测数据，以及自身的精确位置和差分观测数据，解算接收的观测数据所属的参考站的精确位置，并将解算结果发送给参考站调度中心；S15.参考站调度中心接收即时参考站发送的解算结果，结合发送给该即时参考站的观测数据所属的参考站的精确位置信息，对该即时参考站进行鉴权；S16.若流动站根据所属的参考站的观测数据无法得到整周模糊度解算结果，则流动站将该参考站的唯一标识传输到参考站调度中心；S17.参考站调度中心根据步骤S16的流动站发送的唯一标识判断该参考站的类型，并调整该参考站的权级；S18.参考站调度中心根据步骤S17所述的调整权级的参考站的调整次数，禁止该站点的参考站功能。2.根据权利要求1所述的即时参考站定位鉴权方法，其特征在于所述的即时参考站只能作为比该即时参考站的权级低的流动站的参考站。3.根据权利要求1所述的即时参考站定位鉴权方法，其特征在于步骤S3所述的计算伪距残差和载波相位残差，具体为采用如下算式进行计算：式中其中，Δρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭果，蒋云翔，向为，郑彬，易文鑫，王文艺，朱增贤，刘蓉杰，张宁波，杨丽莎，
申请(专利权)人：湖南北云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43