一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，网络RTK数据处理中心利用CORS基准站精确坐标构建Delaunay三角网，用户接入数据处理中心后选取用户所在位置最优三角单元及次优三角单元，扩充大气误差内插基线数量，建立了MLIM电离层内插模型和RELIM对流层内插模型，提出了一种网内流动站大气内插完备性监测方法，MLIM电离层内插模型内插精度是传统模型的3倍，RELIM对流层内插模型内插精度是传统模型的6～30倍，且这两种模型在基站高程差异大地区仍能够保持很高内插精度。区域CORS电离层对流层完备性指标可达到厘米级内插精度，能用于网络RTK用户实时定位完备性监测。使用本发明专利技术提供的方法，可充分利用用户周围的CORS基站，有效提升区域大气延迟内插精度，保障用户快速高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法
本专利技术涉及全球导航卫星系统GNSS(GlobalNavigationSystem)卫星定位领域，特别涉及基于地基增强系统的网络RTK(Real-TimeKinematic)大气误差内插与完备性监测，是GNSS实时高精度RTK定位技术研究的重要组成部分。
技术介绍
全球导航系统(GNSS)的不断完善以及卫星导航与互联网技术的融合极大拓展了高精度卫星定位技术应用的深度和广度。以虚拟参考站技术VRS(virtualreferencestation)为代表的网络RTK技术可提供厘米级的定位精度，有效推进了卫星导航系统的广泛应用，各行业对定位精度和可信度的要求也更加苛刻。VRS的核心技术之一是利用内插模型拟合出虚拟站处的大气误差，为此，构建最优参考站网络极为关键，现有的VRS技术一般采用Delaunay三角解算单元进行空间误差建模，这种解算单元既能保证最优的网络构建又能保证各单元独立解算，然而由于三角单元本身结构的局限性，无法充分利用周围冗余基站信息，限制了可选择的内插模型。对流层误差不仅受水平方向的影响，而且受高程方向的影响，当流动站在水平方向强约束与由参考站所构成的区域内时，在高程方向却可能远离模型区域内插面，因此对于流动站对流层延迟改正数必须采用高程因子的影响。受限于三角解算单元仅有两条内插基线，当高程差异大时，对流层内插精度低，且无法对内插结果进行有效检核。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，能够解决目前网络RTK技术无法充分利用用户周边冗余基站，在高程差异大地区对流层内插精度低、且无法进行完备性检核的问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，网络RTK数据处理中心利用CORS基准站平面坐标构建Delaunay三角网，用户接入网络RTK数据处理中心后选取用户所在位置最优三角形及次优三角形，扩充大气误差内插基线数量，建立新型电离层和对流层内插模型；同时，采用距离加权模型，综合各单元大气延迟值，实时生成用户位置VRS完备性监测信息，监测用户定位情况。具体包括以下步骤：步骤1，网络RTK数据处理中心利用CORS基准站平面坐标，构建基础Delaunay三角网；步骤2，用户接入到网络RTK数据处理中心后，根据用户上传的GGA信息中的用户概略坐标选取内插三角形和内插基线，具体包括如下具体步骤：步骤21：选取最优三角形和主站：(1)当用户处于三角网覆盖范围内时，选取用户所在三角形作为最优三角形，距离用户最近的一个基站作为主站。(2)当用户处于三级网覆盖范围外时，选取与用户距离最近的三角形重心所对应的三角形作为最优三角形，最优三角形中距离用户最近的一个站作为主站。步骤22：确定次优三角形和冗余内插基线：(1)当主站位于网内时，有两个三角形与最优三角形共享内插基线，因此有两个次优三角形，根据两个次优三角形可获得两条冗余内插基线。(2)当主站位于三角网边界上且有一个三角形与最优三角形共享内插基线时，可将此三角形作为次优三角形，根据此次优三角形可得到一条冗余基线。(3)当主站位于三角网边界且没有三角形与最优三角形共享内插基线时，无次优三角形，因此无冗余基线。步骤3，用户通过步骤2确定内插基线后，分别建立多冗余电离层内插模型(Multi-redundantLinearInterpolationModel,MLIM)和修正高程的对流程内插模型(ReviseElevationLinearInterpolationModel,RELIM)；步骤4，在用户电离层和对流层内插的同时，采用冗余基线和主内插基线一对主内插基线二利用MLIM和RELIM法分别进行电离层和对流层内插计算，比较主内插基线二上所有卫星的估计值和内插值的差值，计算出每一历元所有卫星的加权，记为ARMS。然后，采用冗余基线和主内插基线二对主内插基线一利用MLIM和RELIM法分别进行电离层和对流层内插基线，比较主内插基线一上所有卫星的估计值和内插值的差值，计算出每一历元所有卫星的加权，记为BRMS。根据ARMS和BRMS，采用LIM方法进行距离加权，计算用户处电离层完备性指标(Real-TimeIonosphericResidualIntegrityMonitoring,RTIRIM)和对流层完备性指标(Real-TimetroposphericResidualIntegrityMonitoring,RTTRIM)。所述步骤3中建立电离层内插模型MLIM和对流层内插模型RELIM的方法：步骤31，网络RTK基线上双差电离层可由下式确定:；确定双差电离层延迟后，建立电离层内插模型MLIM：a＝[a1,a2]＝(B1TB1)-1B1TL(3)L＝[ΔI1,nΔI2,n…ΔIn-1,n]T(5)为基线上双差电离层，f1表示载波φ1的频率，f2表示载波φ2的频率，λ1是载波φ1波长，λ2是载波φ2波长，代表双差载波φ1观测值，代表双差载波φ2观测值，代表φ1上双差模糊度，代表φ2上双差模糊度，1,…,n表示参考站数量，1,2,…,n-1表示辅助参考站，n表示主参考站，u代表流动站，a1、a2为线性内插系数，Δx、Δy表示辅助参考站与主参考站之间的平面坐标差，ΔI代表基线上电离层延迟值；步骤32，网络RTK基线上双差对流层可由下式确定：确定每条内插基线上双差对流层之后，建立对流层内插模型RELIM：a＝[a1,a2,a3]＝(B2TB2)-1B2TL(8)L＝[ΔT1,nΔT2,n…ΔTn-1,n]T(10)式中：为双差对流层延迟值，c表示光速，f1表示载波φ1的频率，f2表示载波φ2的频率，代表双差载波φ1观测值，代表双差载波φ2观测值，代表φ1上双差模糊度，代表φ2上双差模糊度，ρ为卫星与接收机之间的几何距离，1,…,n表示参考站数量，1,2,…,n-1表示辅助参考站，n表示主参考站，u代表流动站，a1、a2、a3为线性内插系数，Δx、Δy、Δh表示辅助参考站与主参考站之间的平面与高程坐标差；ΔT代表基线上对流层延迟值。步骤4中，用户处电离层和对流层完备性监测指标公式如下：RIM＝a1Δxu,n+a2Δyu,n(11)a＝[a1,a2]＝(B1TB1)-1B1TL(12)L＝[ARMSBRMS]T(14)每颗卫星的定权方法如下：P(z)＝Cos2(z)(15)式中，RIM代表RTIRIM与RTTRIM，a1、a2为线性内插系数，1,2分别代表两个辅站，n表示主参考站，u代表流动站，Δx、Δy表示辅助参考站与主参考站之间的平面坐标差，P(Z)表示每颗卫星的权值，Z为卫星在参考站上的高度角。本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术提出的一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，通过选取次优三角形，扩充了网络RTK软件大气内插时的基站数目，增加了冗余基线，解决了网路RTK软件无法利用冗余基线的难题。基于主内插基线和冗余内插基线，对网络RTK大气误差进行分类建模，提出的MLIM模型内插精度是传统模型的3倍，R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，其特征在于：网络RTK数据处理中心利用CORS基准站平面坐标构建Delaunay三角网，用户接入网络RTK数据处理中心后选取用户所在位置最优三角单元及次优三角单元，扩充大气误差内插基线数量，建立新型电离层和对流层内插模型；同时，采用距离加权模型，综合各单元大气延迟值，实时生成用户位置VRS完备性监测信息，监测用户定位情况。

【技术特征摘要】
1.一种基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，其特征在于：网络RTK数据处理中心利用CORS基准站平面坐标构建Delaunay三角网，用户接入网络RTK数据处理中心后选取用户所在位置最优三角单元及次优三角单元，扩充大气误差内插基线数量，建立新型电离层和对流层内插模型；同时，采用距离加权模型，综合各单元大气延迟值，实时生成用户位置VRS完备性监测信息，监测用户定位情况。2.根据权利要求1所述基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，网络RTK数据处理中心利用CORS基准站平面坐标，构建基础Delaunay三角网；步骤2，用户接入到网络RTK数据处理中心后，根据用户上传的GGA信息中的用户概略坐标选取内插三角形，确定内插基线，具体包括如下具体步骤：步骤21：选取主参考站：(1)当用户处于三角网覆盖范围内时，选取用户所在三角形作为最优三角形，距离用户最近的一个基站作为主站；(2)当用户处于三级网覆盖范围外时，选取与用户距离最近的三角形重心所对应的三角形作为最优三角形，最优三角形中距离用户最近的一个站作为主站；步骤22：确定次优三角形：(1)当主站位于网内时，有两个三角形与最优三角形共享内插基线，因此有两个次优三角形，根据两个次优三角形可获得两条冗余内插基线；(2)当主站位于三角网边界上且有一个三角形与最优三角形共享内插基线时，可将此三角形作为次优三角形，根据此次优三角形可得到一条冗余基线；(3)当主站位于三角网边界且没有三角形与最优三角形共享内插基线时，无次优三角形，因此无冗余基线；步骤3，用户通过步骤2确定内插基线后，分别建立多冗余电离层内插模型MLIM和修正高程的对流程内插模型RELIM；步骤4，在用户电离层和对流层内插的同时，采用冗余基线和主内插基线一对主内插基线二利用多冗余电离层内插模型MLIM和修正高程的对流程内插模型RELIM分别进行电离层和对流层内插计算，比较主内插基线二上所有卫星的估计值和内插值的差值，计算出每一历元所有卫星的加权，记为ARMS；然后，采用冗余基线和主内插基线二对主内插基线一利用MLIM和RELIM法分别进行电离层和对流层内插计算，比较主内插基线一上所有卫星的估计值和内插值的差值，计算出每一历元所有卫星的加权，记为BRMS；根据ARMS和BRMS，采用LIM方法进行距离加权，计算用户处电离层完备性指标和对流层完备性指标。3.根据权利要求1所述基于Delaunay三角网的多冗余网络RTK大气误差内插方法，其特征在于：所述步骤3中建立电离层内插模型MLIM和对流层内插模型RELIM的方法：步骤31，网络RTK基线上双差电离层可由下式确定:；确定双差电离层延迟后，建立电离层内插模型MLIM：a＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：高成发，尚睿，潘树国，汪登辉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32