利用BDS3-PPP服务与短报文实现PPP-AR的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种利用BDS3

【技术实现步骤摘要】
利用BDS3
‑
PPP服务与短报文实现PPP
‑
AR的方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星定位
，特别是涉及一种利用BDS3
‑
PPP服务与短报文实现PPP
‑
AR的方法及系统。

技术介绍

[0002]北斗三号组网成功后提供的精密单点定位服务(BDS3
‑
PPP)是首个系统端的高精度定位服务，能在不依赖地面站网和网络通信，只依靠北斗三号GEO卫星的情况下提供实时动态分米级，静态厘米级的定位服务。BDS3
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PPP服务为调查类测绘提供了完美的解决方案，因为此类测绘对定位精度的要求一般在分米级，恰好处于该服务的精度范围。但对于传统专业测绘所需的厘米级定位精度，BDS3
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PPP服务尚不能保障稳定的厘米级定位精度，从而限制了该服务在传统专业测绘领域的应用。
[0003]现有技术中，BDS3
‑
PPP服务精度受限的原因主要是其只支持浮点PPP。对于浮点PPP而言，由于受未知小数周偏差(FCB)的影响，其模糊度只能停留在浮点解而不能实现固定，从而限制了PPP的定位精度。而为了实现PPP非差模糊度的固定，目前普遍采用的策略是用地面站网估计出FCB，然后通过网络或卫星通信的方式发送给用户，用户接收到FCB之后，能实现PPP的固定解。
[0004]在实际应用中，用户在有网络的作业区域一般优先选择网络RTK的方式进行定位，而精密单点定位模糊度固定(PPP
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AR)处于备选的地位。PPP
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AR是一个较大的用途在于解决无网络环境的专业测绘，在无网络环境时，利用卫星通信实现PPP
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AR成了唯一的选择，而租借商用卫星实现这一功能又被其高昂的成本所限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决以上至少一种技术缺陷，提供一种利用BDS3
‑
PPP服务与短报文实现PPP
‑
AR的方法及系统，实现无网络环境下的PPP
‑
AR，使其满足专业测绘的需求，有效降低了应用成本。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
‑
AR的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：接收并解码BDS3
‑
PPP服务播发的改正数；
[0009]S2：通过地面站网将改正数与广播星历结合，获取高精度的轨道和钟差；
[0010]S3：以高精度的轨道和钟差为基础对卫星端FCB进行估计；
[0011]S4：对估计得到的卫星端FCB进行编码，利用地面终端通过短报文的方式将FCB参数发送到北斗三号GEO卫星；
[0012]S5：北斗三号GEO卫星接收到FCB参数，按照地面终端的需求将FCB参数转发给指定用户终端；
[0013]S6：用户终端接收短报文传输的FCB参数，结合BDS3
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PPP播放的改正数，实现终端的PPP
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AR。
[0014]本方案提供了一种基于BDS3
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PPP服务和地面站网估计卫星端FCB，然后利用北斗三号GEO卫星短报文功能来实现星基PPP
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AR的方法。通过这种方式，可以实现网络环境未覆盖区域的PPP
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AR，一方面提高了基于BDS3
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PPP服务的精密单点定位的精度，使其满足专业测绘的需求，另一方便解决了专业通信卫星费用昂贵的问题，提供了星基增强的另一种思路。
[0015]其中，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0016]S31：基于BDS3
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PPP播发的现有高精度的轨道和钟差，使用消电离层组合计算消电离层组合形式的浮点模糊度；
[0017]S32：将浮点模糊度转换为宽巷模糊度和窄巷模糊度的组合；
[0018]S33：利用MV组合计算含有宽巷FCB的宽巷模糊度，并对宽巷模糊度进行多历元的平滑，目的是消弱噪声与多路径效应的干扰，同时得到宽巷整周模糊度和宽巷FCB；
[0019]S34：将宽巷整周模糊度代入浮点模糊度中，计算得到窄巷FCB的初值；
[0020]S35：根据窄巷FCB的初值，利用最小二乘法得到精化的窄巷FCB；
[0021]宽巷FCB和窄巷FCB即为卫星端FCB，从而完成对卫星端FCB的估计。
[0022]上述方案中，步骤S34中将宽巷整周模糊度代入浮点模糊度，但并不带入宽巷FCB，因其噪声会影响窄巷FCB的精度，此步骤可以得到一种相对于原始窄巷FCB增加了一个常量的一个新的窄巷FCB，对于一个卫星来说这个常量不会影响到窄巷FCB的性质，因此利用该方法可以得到窄巷FCB的初值。
[0023]上述方案中，对于FCB的估计，首先利用消电离层组合得到含有硬件延迟的浮点模糊度，利用星际单差组合消除接收端硬件延迟；由于消电离层组合中的模糊度不具有整数特性，因此需要将其转换为宽巷模糊度和窄巷模糊度的组合，具体表示为：
[0024][0025]其中f1和f2表示载波频率，i,j表示卫星号对应的星间单差，m表示接收机，表示星间单差宽巷模糊度；表示星间单差窄巷模糊度；表示浮点模糊度。
[0026]其中，在所述步骤S32中，分解后的宽巷模糊度和窄巷模糊度同样不具备整周特性，因此需要将其拆分为整数周与小数周的组合，具体表示为：
[0027][0028]其中，n表示对应组合的模糊度，表示宽巷FCB；表示窄巷FCB。
[0029]其中，在所述步骤S4中，地面终端采用S/L波段与北斗三号GEO卫星进行通信，将短报文发送到北斗三号GEO卫星。
[0030]本方案还提供一种利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的系统，用于实现利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的方法，具体包括地面站网、北斗三号GEO卫星、用户终端；还包括地面终端；其中：所述地面站网设置有FCB估计模块；
[0031]所述地面站网用于接收并解码BDS3
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PPP服务播发的改正数并将改正数与广播星历结合，获取高精度的轨道和钟差；
[0032]所述FCB估计模块以高精度的轨道和钟差为基础对卫星端FCB进行估计；
[0033]所述地面终端对估计得到的卫星端FCB进行编码，并通过短报文的方式将FCB参数发送到北斗三号GEO卫星；
[0034]北斗三号GEO卫星接收到FCB参数，按照地面终端的需求将FCB参数转发给指定用户终端；
[0035]用户终端接收短报文传输的FCB参数，结合BDS3
‑
PPP播放的改正数，实现终端的PPP
‑
AR。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用BDS3
‑
PPP服务与短报文实现PPP
‑
AR的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：接收并解码BDS3
‑
PPP服务播发的改正数；S2：通过地面站网将改正数与广播星历结合，获取高精度的轨道和钟差；S3：以高精度的轨道和钟差为基础对卫星端FCB进行估计；S4：对估计得到的卫星端FCB进行编码，利用地面终端通过短报文的方式将FCB参数发送到北斗三号GEO卫星；S5：北斗三号GEO卫星接收到FCB参数，按照地面终端的需求将FCB参数转发给指定用户终端；S6：用户终端接收短报文传输的FCB参数，结合BDS3
‑
PPP播放的改正数，实现终端的PPP
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AR。2.根据权利要求1所述的利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：S31：基于BDS3
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PPP播发的现有高精度的轨道和钟差，使用消电离层组合计算消电离层组合形式的浮点模糊度；S32：将浮点模糊度转换为宽巷模糊度和窄巷模糊度的组合；S33：利用MW组合，即载波宽巷组合与伪距窄巷组合的差，计算含有宽巷FCB的宽巷模糊度，并对宽巷模糊度进行多历元的平滑，得到宽巷整周模糊度和宽巷FCB；S34：将宽巷整周模糊度代入浮点模糊度中，计算得到窄巷FCB的初值；S35：根据窄巷FCB的初值，利用最小二乘法得到精化的窄巷FCB；宽巷FCB和窄巷FCB即为卫星端FCB，从而完成对卫星端FCB的估计。3.根据权利要求2所述的利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的方法，其特征在于，在所述步骤S32中，宽巷模糊度和窄巷模糊度的组合的具体表示为：其中N表示模糊度，f1和f2表示载波频率，i,j表示卫星号对应的星间单差，m表示接收机，表示星间单差宽巷模糊度；表示星间单差窄巷模糊度；表示浮点模糊度。4.根据权利要求3所述的利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的方法，其特征在于，在所述步骤S32中，分解后的宽巷模糊度和窄巷模糊度同样不具备整周特性，因此需要将其拆分为整数周与小数周的组合，具体表示为：其中，n表示对应组合的模糊度，表示宽巷FCB；表示窄巷FCB。5.根据权利要求1所述的利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，地面终端采用S/L波段与北斗三号GEO卫星进行通信，将短报文发送到北斗三号GEO卫星。6.利用BDS3
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PPP服务与短报文实现PPP
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AR的系统，包括地面站网(...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖浩威，王江林，文述生，闫少霞，李宁，
申请(专利权)人：广州南方卫星导航仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：