通过根据四叉树层次结构对数据进行编码为GNSS网络-RTK系统提供大气校正数据技术方案

通过根据四叉树层次结构对数据进行编码为GNSS网络‑RTK系统提供大气校正数据。本发明专利技术涉及提供GNSS网络‑RTK系统中的用于校正GNSS数据的大气校正数据，其中，借助于将父三角形(10)递归分割成四个子三角形来将包围GNSS网络‑RTK系统的参考站(3)的至少一部分的基本三角剖分(6)细分成子三角形(10)，基于应用至参考站(3)的基本数据的三角剖分算法为子三角形(10)中的各个子三角形确定合成数据(11)，使得合成数据(11)表示基本数据的网格表示，并且提供对校正数据的访问，其中，校正数据包括布置在四叉树层次结构(100)中的合成数据(11)的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
通过根据四叉树层次结构对数据进行编码为GNSS网络-RTK系统提供大气校正数据
本专利技术涉及提供GNSS网络-RTK系统中的校正数据的方法、网络-RTK网络元件、网络-RTK流动站、计算机程序产品和GNSS网络-RTK系统。
技术介绍
由全球导航卫星系统(GNSS)进行的定位受到大气对定位信号的色散和非色散影响，例如，其中，根据由于太阳辐射和活动引起的变化电子密度，电离层对卫星与GNSS系统的流动站之间交换的GNSS信号施加色散延迟，而对流层对同一GNSS信号施加非色散延迟。网络-RTK(实时动态定位，RealTimeKinematic)系统是差分定位技术，例如，用于结合GNSS定位来提供高定位性能，其中，结合基于参考站的已知定位的参考测量以提供对GNSS卫星信号的校正，包括对大气偏差的校正。例如，GNSS网络-RTK系统包括其位置已知的参考站的网络，其中，基于关于参考站的GNSS定位测量结果与参考站的已知位置的比较，得出校正信息。参考站的网络通常限制服务区域，例如，省、国家、大陆或甚至整个地球。然后通常实时地将校正信息发送到GNSS网络-RTK系统的一个或多个用户，以便改进GNSS定位性能。所得出的校正数据沿着网络站与所观察的卫星之间的射线路径有效，即，针对用户位于参考站处或至少在参考站附近的情况，而当用户位于离参考站更远的位置处时，校正的质量降低。因此，需要模型来估计网络中的任意点处的校正。这种模型可以依靠以下假设：干扰在空间上是相关的，并且在区域或甚至整个地球上都是连续的。例如，球谐函数是通常应用于对整个地球上方的电离层建模的方法。然而，球谐函数在对区域电离层建模方面具有一些缺点，这些缺点导致了其它建模方法的发展。已知许多不同的网络-RTK定位/处理技术，例如，所谓的RTK、VRS(虚拟参考站)、PPP(精确点定位)、PPP-AR(利用模糊度的PPP定位)和PPP-RTK。一个常见的方法是使用服务区域内的值的(例如，均匀的)网格来表示连续干扰区域，其中，使用线性或非线性函数(尤其是基于三角剖分原理)从周围的网格点对针对特定位置的预期校正进行插值。例如，插值可以基于Delaunay三角网，例如，由涉及用于VRS处理的多冗余网络RTK大气误差插值方法的CN106970404A所描述的。作为另一示例，WO2016/185500A1涉及将空间离散成Delaunay三角形，并公开了用于预测电离层总电子含量(TEC)和/或闪烁参数的方法，以提供旨在改进GNSS精确定位技术(RTK、NRTK和PPP)的准确度的缓解算法。US9651668B2涉及另一种可能的插值方法，通常称为TRIN模型(三角插值)，其中，电离层被比作地球周围的薄层，其中，电离层的整个电子电荷被累积。该模型是使用基本规则多面体构造的，该基本规则多面体通过连续细分成三角形面被精细化。一些精确定位技术还需要不仅向GNSS处理单元提供大气模型本身，而且还需要提供有关模型的准确度的信息。例如，US2014/0292573A1涉及GNSS定位，其中，电离层模型及其准确度二者都被提供给用于流动站GNSS数据处理的装置，以便改进PPP的收敛时间，即，浮动位置解收敛到厘米准确度的等待时间。从理论上讲，即，给定可用参考站的基本上均匀和足够密集的分布，可以以任意空间分辨率为服务区域得出和/或提供校正数据。然而，实际上，由于网络-RTK系统内用于广播校正数据的有限带宽、在一些地区缺乏可用的参考站来充分测量大气延迟、并且模型本身不足以表示大气延迟的真实行为，所以GNSS网络-RTK系统的性能(即，以任何空间分辨率提供适当的校正数据)通常受到限制。例如，通过US7031730B1解决了GPS流动站的有限内存和处理能力的问题。确定GPS接收器的当前位置，并基于该当前位置创建边界。分析网格点校正数据的一个或更多个频带和一个或更多个块，以便例如基于各网格点的纬度和经度确定它们是否在边界内。然后，GPS设备清除不必要的数据，并且仅使用位于边界内的适当电离层网格点校正来校正初始确定的当前位置。然而，仍然有较大的数据开销被发送到GPS设备，这限制了给定可用带宽上发送的数据的有效信息内容。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的GNSS网络-RTK系统，该系统克服了现有技术的不足，尤其是提供了对大气校正数据的更好访问以及提供了校正数据的改进质量控制。本专利技术涉及用于提供具有参考站的GNSS网络-RTK系统中的校正数据的方法。根据本专利技术，该方法包括以下步骤：确定关于参考站的基本数据，参考站中的各个参考站的基本数据分别指示大气对与相应参考站相关联的GNSS的卫星信号施加的对信号传播的影响；定义包围参考站的至少一部分的基本三角剖分；借助于将父三角形递归分割分割成四个子三角形，将基本三角剖分细分成子三角形；基于应用于基本数据的三角剖分算法确定确定针对子三角形中的各个子三角形的合成数据，使得合成数据表示基本数据的网格表示；以及提供对校正数据的访问，其中，校正数据包括布置在四叉树层次结构(hierarchy)中的合成数据的至少一部分。作为示例，该方法在包括GNSS网络处理设施的网络-RTKGNSS框架内使用，该GNSS网络处理设施从分布在由基本三角剖分包围的区段中的三个或更多个参考站的网络接收一组卫星的格式化原始GNSS测量结果以及其它辅助信息。处理设施包括用于估计测量偏差的具有数学模型和算法的数据处理模块，并且处理设施将测量结果馈送到数据处理模块，该数据处理模块随后估计网络中的各个卫星和接收器的视线大气延迟，执行基本三角剖分的递归分割，确定子针对三角形中的各个子三角形的合成数据，并将合成数据存储在四叉树层次结构中。然后，将校正数据集发送到网络-RTK流动站，网络-RTK流动站被配置成对数据集进行解码并用于使用与用于校正数据的初始生成相同的插值函数来针对基本三角剖分内的任意点对大气延迟进行插值。四叉树数据结构在图像处理领域是已知的，并且例如，允许在改变图像像素索引的分辨率或树深度的情况下存储图像文件。然而，与在图像处理领域中使用的分割成正方形或矩形不同的是，此处的分割基于三角剖分。例如，可以计算或预定义包围参考站的至少一部分的基本三角剖分，其中，顶点不必对应于参考站的坐标。基本三角剖分形成四叉树的基本层级。按照由给定的一组标准确定的将基本层级迭代地细分许多次，其中，给定的一组标准可能因不同的应用而变化。基于四叉树层次结构提供校正数据使得能够减少要在GNSS网络-RTK系统内广播的数据量。尤其是，最小化不必要信息的开销，从而使得能够在不需要增加带宽的情况下，以更高的空间分辨率提供适当的校正数据。例如，当使用确定性递归分割来生成子三角形时，仅需要与四叉树一起发送基本层级的坐标，即，各个细分层级的节点的顺序也是确定的。然而，由于该顺序也可以与四叉树一起提供，所以并不严格要求确定的明确顺序。另外，还可以将针对相应树层级实现的精确度作为包括校正数据的数据的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供具有参考站(3)的GNSS网络-RTK系统中的校正数据的方法，所述方法包括以下步骤：/n·获得关于所述参考站(3)的基本数据，针对所述参考站(3)中的各个参考站的所述基本数据分别指示大气对与相应参考站(3)相关联的GNSS的卫星信号施加的对信号传播的影响，/n·定义包围所述参考站(3)的至少一部分的基本三角剖分(6)，/n·借助于将父三角形(10)递归分割成四个子三角形，将所述基本三角剖分(6)细分成子三角形(10)，/n·基于应用于所述基本数据的三角剖分算法确定针对所述子三角形(10)中的各个子三角形的合成数据(11)，使得所述合成数据(11)表示所述基本数据的网格表示；以及/n·提供对校正数据的访问，其中，所述校正数据包括布置在四叉树层次结构(100)中的所述合成数据(11)的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
20190423 EP 19170710.81.一种用于提供具有参考站(3)的GNSS网络-RTK系统中的校正数据的方法，所述方法包括以下步骤：
·获得关于所述参考站(3)的基本数据，针对所述参考站(3)中的各个参考站的所述基本数据分别指示大气对与相应参考站(3)相关联的GNSS的卫星信号施加的对信号传播的影响，
·定义包围所述参考站(3)的至少一部分的基本三角剖分(6)，
·借助于将父三角形(10)递归分割成四个子三角形，将所述基本三角剖分(6)细分成子三角形(10)，
·基于应用于所述基本数据的三角剖分算法确定针对所述子三角形(10)中的各个子三角形的合成数据(11)，使得所述合成数据(11)表示所述基本数据的网格表示；以及
·提供对校正数据的访问，其中，所述校正数据包括布置在四叉树层次结构(100)中的所述合成数据(11)的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
所述校正数据至少包括所述基本三角剖分(6)的顶点的坐标。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
所述四叉树层次结构(100)提供将所述合成数据(11)排序到不同树层级的节点(12、13)和子节点(12、13)，其中，对于各个树层级，各个节点(12)恰好包括四个或零个子节点(12、13)，并且其中
·第一树层级的所述节点(12、13)包括与在所述递归分割的第一步骤中创建的那些子三角形(10)的顶点相对应的合成数据(11)，
·第二树层级或另一树层级的所述节点(12、13)分别包括与在所述递归分割的第二步骤或另一步骤中创建的那些子三角形(10)的所述顶点对应的合成数据(11)，
·所述合成数据(11)被分割成有效数据组和无效数据组，并且
·各个节点(12)仅在其子节点(12、13)中的至少一个子节点包括所述有效数据组的合成数据(11)的情况下才被划分成子节点(12、13)。


4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于
通过以下步骤将所述合成数据(11)分割成所述有效数据组和所述无效数据组：将所述合成数据的至少一部分标记成无效，尤其是在所述合成数据的所述至少一部分的不确定性超过预定义不确定性阈值的情况下，
更尤其是，其中，所述合成数据的所述至少一部分的所述不确定性是基于以下至少一者得出的：
·所述基本数据的不确定性，
·所述三角剖分算法的插值不确定性，以及
·与所述合成数据的所述至少一部分相对应的所述子三角形(10)到最近参考站(3)的空间距离。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述校正数据被配置成对于各个子节点(12、13)，差分数据是关于各个子节点的父节点(12、13)的数据提供的，所述父节点(12、13)即是被划分成包括相应子节点的那些子节点的前一树层级的节点。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述四叉树层次结构(100)被配置成使得基于以下至少一者停止将所述节点(12、13)划分成子节点(12、13)：
·所述四叉树层次结构中的节点(12、13)的预定义总数，以及
·由所述四叉树层次结构(100)的节点(12、13)表示的各个子三角形(10)的预定义最小表面积。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述校正数据包括以下至少一者：
·元数据，所述元数据指示相应合成数据(11)的准确度的准确度范围，尤其是根据表示所述相应合成数据(11)的所述节点(12、13)的树层级，以及
·关于所述参考站的基本数据。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
提供对所述校正数据的访问的步骤包括：基于准确度标准和/或基于所述四叉树层次结构(100)的最大树层级选择合成数据(11)，尤其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·塔卡奇，P·斯潘瑟，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH