一种蜂窝网络RTK定位计费方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蜂窝网络RTK定位计费方法，包括选取固定参考站，设置标准坐标，获取观测数据并发送集中控制中心；集中控制中心分配参考站调度中心；固定参考站计算定位数据并发送参考站调度中心；流动站粗定位并发送集中控制中心；集中控制中心分配参考站调度中心；参考站调度中心匹配参考站；流动站并定位；集中控制中心更新配对信息；流动站和即时参考站相互转换；参考站调度中心对参考站鉴权评级，计算参考站收入和支出并上报集中控制中心；集中控制中心综合管理。本发明专利技术还公开了应用所述定位方法定位计费的系统。本发明专利技术定位速度快、精度高、成本低、大规模应用时数据处理压力小，且定位终端能够获取一定的经济利益。

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝网络RTK定位计费方法及系统
本专利技术具体涉及一种蜂窝网络RTK定位计费方法及系统。
技术介绍
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高精度的网络RTK技术的需求越来越明显。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主要是三种误差：大气层传播误差、卫星星历误差、星钟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，解算出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，则参考站和流动站接收数据存在的电离层误差的相关性会大大降低，从而无法得到有效的RTK定位结果，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技术的原理如图1所示，具体如下：首先，存在一个网络RTK数据中心，其利用多个参考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。(1)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。(2)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。(3)接着，网络RTK技术需要建设大量的参考站(也称为CORS站)，CORS站建设费用极高，且CORS站每年需要付出大量的维护费用。(4)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。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种定位速度快、定位精度高、成本低廉、大规模应用时数据处理压力小、而且的使得应用本定位方法进行定位的终端可以在获得高精度定位的同时获得一定的经济收益的蜂窝网络RTK定位计费方法。本专利技术的目的之二在于提供一种应用所述蜂窝网络RTK定位计费方法进行定位计费的系统。本专利技术提供的这种蜂窝网络RTK定位计费方法，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.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；S10.参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；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；S12.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；S13.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；S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；S16.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；S17.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；S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝网络RTK定位计费方法，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.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；S10.参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；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；S12.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；S13.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；S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；S16.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；S17.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；S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理。...

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝网络RTK定位计费方法，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.固定参考站将自身的标准坐标位置发送至集中控制中心；S4.集中控制中心根据步骤S3获取的固定参考站的标准坐标位置，分配固定参考站所属的参考站调度中心；S5.固定参考站依据步骤S2获取的观测数据计算自身的伪距残差和载波相位残差；S6.固定参考站将步骤S5得到的伪距残差、载波相位残差以及步骤S1设置的标准坐标位置发送给所属的参考站调度中心；S7.流动站通过伪距观测值计算得到自身当前的粗定位结果；S8.流动站将步骤S7得到的粗定位结果传送给集中控制中心；S9.集中控制中心根据步骤S8获取的流动站的粗定位结果分配流动站所属的参考站调度中心；S10.参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；所述的流动站所对应的参考站包括固定参考站和即时参考站；S11.参考站调度中心将流动站所配对的参考站唯一标识(在通信网络中为唯一的IP地址或MAC地址)发送给流动站；S12.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；S13.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；S14.集中控制中心接收流动站的粗定位定位，判断流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，并更新参考站调度中心所属的流动站集合；S15.参考站调度中心更新参考站和流动站的配对信息；S16.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；S17.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；S18.参考站调度中心对下属的即时参考站进行鉴权和权级评定；S19.参考站调度中心根据下属参考站的权级、服务的用户数和服务时间长度，计算下属参考站的收入；同时，参考站调度中心根据所服务的流动站的服务时间长度计算流动站所需承担的支出；S20.参考站调度中心依据各个参考站的收入和支出计算各个参考站在所属参考站调度中心的收益，并上报集中控制中心；S21.集中控制中心根据各个参考站的收益对参考站进行综合管理。2.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S5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)。3.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S10所述的参考站调度中心匹配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argmin()为取最大值所在的索引，γ＝{h＝1,...,3,ΔDj,h＜SD}；其中第h个参考站的精密位置为伪距残差和载波相位残差为和第j个流动站的粗定位位置为SD的取值与短基线RTK的精度的有关，SD取值越大则RTK定位精度越小。4.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S14所述的更新参考站调度中心所属的流动站集合，具体为采用如下步骤进行更新：A.参考站调度中心接收流动站的粗定位信息，并上报集中控制中心；B.集中控制中心根据流动站所在位置与其所属的参考站调度中心的管理区域之间的关系，采用如下规则更新参考站调度中心所属的流动站集合：若流动站已经越区并切换到其他参考站调度中心的管理区域，则更新流动站所属的参考站调度中心信息，并将更新信息发送至流动站和更新前后的参考站调度中心；C.更新前的参考站调度中心从下属的流动站集中删除流动站信息，且更新后的参考站调度中心将流动站信息添加到自身下属的流动站集。5.根据权利要求1所述的蜂窝网络RTK定位计费方法，其特征在于步骤S16所述的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑彬，蒋云翔，向为，彭果，易文鑫，朱增贤，刘蓉杰，张宁波，
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