基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法制造技术
BDS/GPS broadcast network RTK algorithm based on star network
The invention discloses a BDS/GPS broadcast network RTK algorithm based on star network. The Delaunay triangulation algorithm is used to compose all the reference stations into triangulation networks. On this basis, a star controlled network composed of several star network elements is generated. The datum station data are obtained in real time to calculate the network element, and the baseline atmospheric error is generated. At the same time, the server uses the UDP protocol to a star network as a unit will master observations, reference station coordinates and baseline atmospheric error broadcast to the user, the user according to their approximate position and the master position selection element, and the user with the master station consisting of baseline station single difference interpolation error of air, the atmosphere will be error correction to the master station observations are baseline. Users can also upload an outline coordinate through two-way communication to broadcast the differential data of the user's network element by the server. At the same time, it also supports the use of ground equipment, aircraft or satellites and other equipment for differential data broadcasting.
【技术实现步骤摘要】
基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法
本专利技术涉及一种基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法，特别涉及一种基于星型网络的BDS兼容GPS的广播模式并兼容双向通讯的网络RTK(RealTimeKinematic,实时动态定位技术)实现技术，属于GNSS实时高精度快速定位领域。
技术介绍
网络RTK技术已成为目前使用最为广泛的GNSS精密定位技术之一，可以实时为用户提供米级、分米级、厘米级等多尺度定位服务[1-3]。根据差分数据播发方法，目前，主流的网络RTK技术可分为VRS(VirtualReferenceStation，虚拟参考站)技术，MAC(MasterAuxiliaryConcept，主辅站)技术与FKP(FlachenKorrekturParameter,区域改正参数)技术[4]。VRS技术中，用户首先上传自身概率坐标，CORS(ContinuouslyOperatingReferenceSystem，连续运行参考站系统)中心解算软件(以下简称中心软件)根据用户概率位置在用户附近生成一个虚拟的参考站，用户与虚拟参考站形成超短基线进行解算。这种技术的缺点在于：①需要双向通讯，增加了数据时延②当用户位置变化较大时(超过5km)，虚拟参考站会发生变化，用户需要重新初始化；③中心软件需要根据用户概略位置为每个用户生成虚拟参考站信息，限制了用户容量；④由于使用了虚拟的信息，差分改正信息无法追踪；⑤虽然VRS技术本身并未对网元中参考站的数量进行限制，但是目前的软件基本上基于三角网实现，缺少冗余信息；⑥大气误差处理方式仅由中心软件决定，使...
【技术保护点】
基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，从数据库获取基准站坐标，利用Delaunay三角剖分算法生成Delaunay三角网，在三角网的基础上生成由若干个星型网元组成的可控制全区域的星型网络，其中，每个星型网元由一个主站与若干与之对应的辅站组成；步骤2，实时获取基准站数据，以Delaunay三角网中的基线为单元形成双差观测值，构建第一卡尔曼滤波器，实时估计基线双差模糊度及天顶对流层湿延迟ZTD，然后生成每条基线的基线双差大气误差；步骤3，将步骤2生成的基线双差大气误差赋给相应的星型网元基线，以星型网元为单元统一参考星，生成星型网元每条基线共视卫星站间单差大气误差；步骤4，以星型网元为单元，对星型网元的每条基线共视卫星站间单差大气误差、所有基准站坐标及主站观测值进行编码，编码后的数据利用UDP协议进行广播或使用双向通讯进行播发，其中，UDP协议广播所有数据后进入步骤5；使用双向通讯时，首先由用户上传概略位置信息，然后中心软件根据用户位置通过Ntrip协议或TCP/IP仅向用户播发用户所在星型网元的数据，进入步骤6；步骤5，用户实时接收数据并判...
【技术特征摘要】
1.基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，从数据库获取基准站坐标，利用Delaunay三角剖分算法生成Delaunay三角网，在三角网的基础上生成由若干个星型网元组成的可控制全区域的星型网络，其中，每个星型网元由一个主站与若干与之对应的辅站组成；步骤2，实时获取基准站数据，以Delaunay三角网中的基线为单元形成双差观测值，构建第一卡尔曼滤波器，实时估计基线双差模糊度及天顶对流层湿延迟ZTD，然后生成每条基线的基线双差大气误差；步骤3，将步骤2生成的基线双差大气误差赋给相应的星型网元基线，以星型网元为单元统一参考星，生成星型网元每条基线共视卫星站间单差大气误差；步骤4，以星型网元为单元，对星型网元的每条基线共视卫星站间单差大气误差、所有基准站坐标及主站观测值进行编码，编码后的数据利用UDP协议进行广播或使用双向通讯进行播发，其中，UDP协议广播所有数据后进入步骤5；使用双向通讯时，首先由用户上传概略位置信息，然后中心软件根据用户位置通过Ntrip协议或TCP/IP仅向用户播发用户所在星型网元的数据，进入步骤6；步骤5，用户实时接收数据并判断其所在网元，根据所在网元的差分数据内插得到自身与主站间的站间单差大气误差，并修正至主站观测值，进入步骤7；步骤6，用户实时接收数据，根据所在网元的差分数据内插得到自身与主站间的站间单差大气误差，并修正至主站观测值，进入步骤7；步骤7，用户利用经步骤5或6修正后的主站观测值与用户观测值组成双差观测值，构建包含用户位置参数及模糊度参数的第二卡尔曼滤波器，进行基线解算。2.根据权利要求1所述的基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：步骤11，利用Delaunay三角剖分算法生成三角网；步骤12，提取三角网整网边界基准站与非边界基准站，其中，若与某基准站相连的所有三角形中以此基准站为顶点的内角的角度之和大于设定阈值，则该基准站为非边界基准站，否则为边界基准站；步骤13，初始化星型网元集合：以所有非边界基准站作为主站，与之相连的所有基准站作为相应的辅站；步骤14，在边界基准站中寻找未参与星型网络组网的基准站集合；步骤15，在未参与组网的基准站集合中选取与之相连的基准站数最多的基准站作为新的主站，与之连接的基准站作为相应的辅站，更新星型网络集合及未参与星型网络组网的基准站集合；步骤16，重复步骤15，直至未参与星型网络组网的基准站数为0。3.根据权利要求1所述的基于星型网络的BDS/GPS广播式网络RTK算法，其特征在于，所述步骤2中包括以下步骤：步骤21，基准站k接收到卫星s的伪距与载波观测信号，则载波与伪距观测方程表示为：式中：表示基准站站k接收到的卫星s的第j个频点上以周为单位的载波观测值，j＝1,2，表示基准站k到卫星s的站星距，表示基准站k接收到的卫星s的第j个频点上的整周模糊度，c表示光速，dTk表示基准站k的接收机钟差，dTs表示卫星s的卫星钟差，表示基准站k接收到的卫星s的对流层延迟，表示基准站k接收到的卫星s第1个频点上电离层延迟，fj表示卫星s对应的卫星系统第j个频点上的频率值，f1表示卫星s对应的卫星系统第1个频点上的频率值，rels表示卫星s的相对论效应，表示基准站k接收到的卫星s的第j个频点上以米为单位的载波多路径效应，表示基准站k第j个频点上以米为单位的接收机端载波偏差，表示卫星s上第j个频点上以米为单位的卫星端载波偏差，表示基准站k接收到的卫星s第j个频点上以米为单位的载波观测噪声，表示基准站k接收到的卫星s的第j个频点上以米为单位的伪距观测值，表示基准站k接收到的卫星的第j个频点上以米为单位的伪距多路径效应，表示基准站k第j个频点接收到的以米为单位的接收机端伪距偏差，表示卫星s第j个频点上卫星端以米为单位的伪距偏差，表示基准站k接收到的卫星s的第j个频点上以米为单位的伪距观测噪声，λj表示卫星s对应的卫星系统第j个频点的波长；步骤22，根据步骤21获得的载波观测值与伪距观测值组成双差观测值，则基准站k与基准站y所组的双差载波观测方程与双差伪距观测方程分别为：式中，上标r表示参考卫星，表示第j个频点的双差载波观测值，表示双差站星距，表示第j个频点上的双差整周模糊度，表示双差对流层延迟，表示第一个频点上双差电离层延迟，表示第j个频点上以米为单位的双差载波多路径效应，表示第j个频点上以米为单位的双差载波观测噪声，表示第j个频点上的双差伪距观测值，表示第j个频点上的双差伪距多路径效应，表示第j个频点上的双差伪距观测噪声；步骤23，根据步骤22形成的双差观测值组合成双差宽巷组合观测值，解算宽巷组合模糊度：采用MW组合解算宽巷组合模糊度，则解算方程为：式中：表示双差宽巷组合观测值，表示宽巷组合模糊度，λWL表示宽巷波长；对宽巷组合模糊度采用多历元平滑四舍五入取整，具体公式如下：式中：表示第i个观测历元解算得到的宽巷组合模糊度浮点解，z表示观测历元总数，round表示四舍五入取整算子；步骤24，采用无电离层组合，构建窄巷滤波器，利用无电离层组合联合宽巷组合分离出基础模糊度与包括以下步骤：步骤241，形成双差无电离层组合观测值：式中：表示双差无电离层组合观测值，表示无电离层组合模糊度，λNL＝c/(f1+f2)；步骤242，构建第一卡尔曼滤波器：式中，E(·)表示求数学期望，Cov(·)表示求协方差，分别表示第i历元和第i-1历元的状态向量；表示状态转移矩阵；表示动态噪声向量，表示动态噪声协方差矩阵；表示第i历元观测向量，表示设计矩阵，表示第i历元观测噪声向量；表示为第i历元观测噪声协方差阵，表示第i历元状态向量协方差阵，表示状态向量预测协方差阵，表示第i历元状态向量方差-协方差阵，表示增益矩阵，表示单位矩阵；设在第i历元，基准站k与基准站y有n颗GPS共视卫星与g颗BDS共视卫星，其中，第n颗GPS卫星与第g颗BDS卫星为各系统的参考星，待估参数包括双差整周模糊度与基线相对天顶对流层湿延迟，其滤波模型待估参数向量、观测值向量及设计矩阵表示为：其中：式中：表示n+g-1维的状态向量(待估参数向量)，包含1个相对天顶对流层湿延迟参数RZTD与n+g-2维双差整周模糊度参数向量表示n+g-2维的双差载波观测值向量，表示GPS双差载波观测值，o＝1,2,…,n-1，表示GPS窄巷波长，表示GPS第1个频点的波长，表示GPS双差无电离层组合载波观测值，表示GPS双差站星距，表示GPS卫星双差对流层干延迟，表示GPS双差宽巷整周模糊度，f1G表示GPS第1个频点的频率值，表示GPS第2个频点的频率值，表示BDS双差载波观...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘树国，王彦恒，张瑞成，尚睿，汪登辉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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