【技术实现步骤摘要】
基于短报文的固定模糊度精密单点定位方法、设备和介质
[0001]本申请涉及卫星定位领域，且更具体地，涉及由系统端和/或用户端基于卫星短报文实现多系统的固定模糊度的精密单点定位的方法、电子设备、非暂时存储介质。
技术介绍
[0002]卫星定位系统是一种使用卫星对物体进行准确定位的技术，可以实现导航、定位、授时等功能。
[0003]全球导航卫星系统(GNSS)利用卫星信号来确定卫星信号接收器在地理上的经纬度坐标位置。目前全球导航卫星系统主要包括全球定位系统(GPS)、伽利略全球定位系统(Galileo)、格洛纳斯全球卫星导航系统(Glonass)、北斗卫星导航系统(BDS)等。因为各种干扰因素、例如大气电离层和对流层的干扰，会造成卫星信号传递上的延迟，导致全球定位系统的定位误差大概在十米的范围内。
[0004]为了进一步提高全球定位系统的定位精度，精密单点定位算法(Precise Point Positioning,PPP)作为定位导航领域中高精度绝对定位的重要手段，基于精密轨道和钟差产品来实现分米
‑
厘米级定位精度。用户端可利用一台GNSS接收机的载波相位和测距伪码观测值实现高精度定位。PPP技术通过对卫星定位误差进行精确建模并播发给用户端，摆脱数据传输对于互联网的依赖，用户端通过卫星链路也可以获得精确的定位结果。其中，PPP将卫星的位置和钟差分别提取出来单独处理，常见的是使用国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)的精密星历和精密钟差产品，并且...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种由系统端和用户端基于卫星短报文实现多系统的固定模糊度的精密单点定位的方法，包括：由用户端获取测站初始坐标，进行系统频段选择，并向系统发送用户端的测站初始坐标和系统频段选择；由系统端通过短报文通讯获取用户端的测站初始坐标和系统频段选择；由系统端针对用户端可观测的多颗卫星，根据由用户端发送的所述测站初始坐标来将所述多颗卫星的状态空间表示SSR轨道钟差改正数转换为测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数；由系统端针对所述多颗卫星，将预定时间段内的观测空间表示OSR综合改正数进行多项式系数拟合以得到多颗卫星的多项式系数，由系统端针对所述多颗卫星，估计由所述系统频段选择所选择的频点的相位小数偏差产品，将所述多颗卫星的多项式系数以及所述频点的相位小数偏差产品进行编码并播发给用户端；由系统端通过短报文通讯将所述多颗卫星的最近历元的OSR综合改正数通过一个或多个历元轮流播发给用户端；由用户端通过短报文通讯接收并解码所述多颗卫星的最近历元的OSR综合改正数，通过接收到的所述多颗卫星的多项式系数，对所述多颗卫星的最近历元的OSR综合改正数进行外推，得到推测的所述多颗卫星的当前历元的OSR综合改正数，通过所述当前历元的OSR综合改正数对卫星坐标和卫星钟差在卫星
‑
测站方向的误差进行修正，通过相位小数偏差产品对卫星端相位小数偏差进行修正，以实现固定模糊度的精密单点定位。2.一种由系统端基于卫星短报文实现多系统的固定模糊度的精密单点定位的改正数播发的方法，包括：由系统端通过短报文通讯获取用户端的测站初始坐标和系统频段选择；由系统端针对用户端可观测的多颗卫星，根据由用户端发送的所述测站初始坐标来将所述多颗卫星的状态空间表示SSR轨道钟差改正数转换为测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数；由系统端针对所述多颗卫星，将预定时间段内的观测空间表示OSR综合改正数进行多项式系数拟合以得到多颗卫星的多项式系数，由系统端针对所述多颗卫星，估计由所述系统频段选择所选择的频点的相位小数偏差产品，将所述多颗卫星的多项式系数以及所述频点的相位小数偏差产品进行编码并播发给用户端；由系统端通过短报文通讯将所述多颗卫星的最近历元的OSR综合改正数通过一个或多个历元轮流播发给用户端。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述SSR轨道钟差改正数包含轨道和钟差改正数，其中在采用非校准相位延迟UPD方法来进行固定模糊度的精密单点定位的情况下，所述钟差改正数是以伪距为基准的钟差改正数产品，且所述相位小数偏差产品是包含所述系统频段选择所选择的频点的相位小数偏差产品，或者在采用整数钟估计IRC方法来进行固定模糊度的精密单点定位的情况下，所述钟差改正数是以相位为基准的钟差改正数产品，且所述相位小数偏差产品是仅包含宽巷模糊度的相位小数偏差产品。4.根据权利要求2所述的方法，其中，至少通过如下步骤，由系统端针对用户端可观测的多颗卫星，根据由用户端发送的所述测站初始坐标来将所述多颗卫星的状态空间表示
SSR轨道钟差改正数转换为测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数：通过如下公式，计算卫星坐标系下的最近历元的实时SSR轨道改正数δO：其中δO
r
、δO
a
、δO
c
分别为卫星坐标系下的卫星的径向、切向以及法向改正数，分别为卫星坐标系下的卫星的径向、切向以及法向速度，t为当前时刻，t0为SSR历元参考时刻，通过如下公式，计算卫星坐标系下的最近历元的实时钟差改正数δC
s
：δC
s
＝C0+C1·
(t
‑
t0)+C2·
(t
‑
t0)2其中C0、C1和C2分别是钟差拟合多项式中的常数项、一次项和二次项，t为当前时刻，t0为SSR历元参考时刻，通过如下公式，将所述实时SSR轨道改正数δO由卫星坐标系转到ECEF地心坐标系下的δX
s
：δX
s
＝[e
r
，e
a
，e
c
]
·
δO其中，r和分别为ECEF下的卫星的位置和速度坐标，e
r
是卫星坐标系下的径向的向量，e
a
是卫星坐标系下的切向的向量，e
c
是卫星坐标系下的通过右手定则确定的方向的向量；通过如下公式将δX
s
、δC
s
转为测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数δOSR
s
，公式如下：δOSR
s
＝c
·
δC
s
‑
e
·
δX
s
其中c是光速，e是由测站指向卫星的单位向量，其中，其中r
’
为卫星到用户端的几何距离，x
s
，y
s
，z
s
为卫星的三维坐标，x
r
′
，y
r
′
，z
r
′
为测站初始坐标的三维坐标。5.根据权利要求4所述的方法，其中通过如下公式，由系统端针对所述多颗卫星，将预定时间段内的观测空间表示OSR综合改正数进行多项式系数拟合以得到包括常数项a0以及一阶项系数a1的多颗卫星的多项式系数：
t1...t
n
是预定时间段内按时间顺序的各个时刻，是各个时刻的在测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数。6.根据权利要求7所述的方法，其中，当广播星历从广播星历BRDM1切换至广播星历BRDM2时，通过如下公式，将跳变后的δOSR
s
′
归算为δOSR
s
：δOSR
s
＝Coor
BRDM1
‑
(Coor
BRDM2
‑
δOSR
s
′
)其中，Coor
BRDM1
是使用切换前的一组星历计算出来的卫星的坐标；Coor
BRDM2
是使用切换后的一组星历计算出来的卫星的坐标。7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述由系统端针对所述多颗卫星，将预定时间段内的观测空间表示OSR综合改正数进行多项式系数拟合以得到多颗卫星的多项式系数，由系统端针对所述多颗卫星，估计由所述系统频段选择所选择的频点的相位小数偏差产品，将所述多颗卫星的多项式系数以及所述频点的相位小数偏差产品进行编码并播发给用户端包括：由系统端将历元差分改正数时间标识、卫星系统信息、卫星号、卫星差分信息的星历数据期号IODE与所述多颗卫星的多项式系数和频点的相位小数偏差产品一起进行编码，其中，将当前用户端可观测的多颗卫星的测站
‑
卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数通过多个历元轮流播发的方式，在满足卫星高度角大于10
°
的条件下，按照GPS卫星、BDS卫星、GALILEO卫星的顺序对改正数依次向用户端进行播发；当所有卫星全部播发完成后循环播发新一轮的改正数。8.根据权利要求7所述的方法，其中至少通过如下步骤，由系统端将历元差分改正数时间标识、卫星系统信息、卫星号、卫星差分信息的星历数据期号IODE与所述多颗卫星的多项式系数和频点的相位小数偏差产品一起进行编码：将所述历元差分改正数时间标识以如下头文件形式进行编码：在头文件中编码的参数包括GPSWeek、GPSSec、卫星数量，GPSWeek的精度为1周，GPSSec的精度为1秒，卫星数量的精度为1颗，GPSWeek的有效范围为0
‑
4095，GPSSec的有效范围为0
‑
604800，卫星数量的有效范围为0
‑
15，GPSWeek的比特数为12，GPSSec的比特数为20，卫星数量的比特数为4，GPSWeek表示全球定位系统GPS周，GPSSec表示GPS秒。9.根据权利要求7所述的方法，其中，至少通过如下步骤，由系统端将历元差分改正数时间标识、卫星系统信息、卫星号、卫星差分信息的星历数据期号IODE与所述多颗卫星的多项式系数和频点相位小数偏差产品一起进行编码：其中，当使用UPD方法时，上述编码方式如下：编码的参数包括卫星系统信息、卫星号PRN、星历数据期号IODE、多项式系数a0、多项式系数a1、第一频点的相位小数偏差产品UPD1、第二频点的相位小数偏差产品UPD2，其中，卫星
系统信息的精度为1，卫星系统信息的有效范围为0
‑
2，其中0表示GPS，1表示BDS，2表示Galileo，卫星系统信息的比特数为2，卫星号PRN的精度为1，卫星号PRN的有效范围为0
‑
63，卫星号PRN的比特数为6，星历数据期号IODE的精度为1，星历数据期号IODE的有效范围为0～255，星历数据期号IODE的比特数为8，多项式系数a0的精度为0.001m，多项式系数a0的有效范围为
‑
3～3，多项式系数a0的比特数为10，多项式系数a1的精度为1mm/s，多项式系数a1的有效范围为
‑
1～1，多项式系数a1的比特数为4，第一频点的相位小数偏差产品UPD1的精度为8mm，第一频点的相位小数偏差产品UPD1的有效范围为
‑
2～2，第一频点的相位小数偏差产品UPD1的比特数为9，第二频点的相位小数偏差产品UPD2的精度为8mm，第二频点的相位小数偏差产品UPD2的有效范围为
‑
2～2，第二频点的相位小数偏差产品UPD2的比特数为9，或者，当使用IRC方法时，上述编码方式如下：编码的参数包括卫星系统信息、卫星号PRN、星历数据期号IODE、多项式系数a0、多项式系数a1、仅包含宽巷模糊度的相位小数偏差产品UPD
WL
，其中，卫星系统信息的精度为1，卫星系统信息的有效范围为0
‑
2，其中0表示GPS，1表示BDS，2表示Galileo，卫星系统信息的比特数为2，卫星号PRN的精度为1，卫星号PRN的有效范围为0
‑
63，卫星号PRN的比特数为6，星历数据期号IODE的精度为1，星历数据期号IODE的有效范围为0～255，星历数据期号IODE的比特数为8，多项式系数a0的精度为0.001m，多项式系数a0的有效范围为
‑
3～3，多项式系数a0的比特数为10，多项式系数a1的精度为1mm/s，多项式系数a1的有效范围为
‑
1～1，多项式系数a1的比特数为4，仅包含宽巷模糊度的相位小数偏差产品UPD
WL
的精度为8mm，仅包含宽巷模糊度的相位小数偏差产品UPD
WL
的有效范围为
‑
2～2，仅包含宽巷模糊度的相位小数偏差产品UPD
WL
的比特数为9。10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述系统端发送信息的总体信息编码要求如下：编码的参数包括指令、长度、本机用户地址、电文内容、校验和，其中，指令把包括通信申请$TXSQ，大小为40比特、长度的大小为16比特，本机用户地址的大小为24比特、电文内容包括8比特的信息类别、24比特的目的用户地址、16比特的信息长度、8比特的固定填的0、小于或等于560比特的信息内容，校验和的大小为8比特，其中，信息内容包括所述多颗卫星的最近历元的OSR综合改正数的编码部分。11.根据权利要求2所述的方法，其中，对于用户端存储的之前历元的解码得到的OSR综合改正数，每当有一颗卫星的新OSR综合改正数被接收到时，用新OSR综合改正数替换旧OSR综合改正数并记录其时刻信息；使用所述多颗卫星的多项式系数进行外推时，设置外推时长的阈值，其中所述阈值包括5分钟、使得不使用超过5分钟的OSR综合改正数。12.一种由用户端基于卫星短报文实现多系统的固定模糊度的精密单点定位的方法，包括：由用户端获取测站初始坐标，进行系统频段选择，并通过短报文通讯向系统端发送用户端的测站初始坐标和系统频段选择；由用户端通过短报文通讯接收并解码由系统端发送的多颗卫星的多项式系数，其中所述多颗卫星的多项式系数是至少通过如下步骤得到的：由系统端针对用户端可观测的多颗卫星，根据由用户端发送的所述测站初始坐标来将所述多颗卫星的状态空间表示SSR轨道钟差改正数转换为测站
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卫星视线方向上的观测空间表示OSR综合改正数；由系统端针对所
述多颗卫星，将预...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊平，宋子远，张益泽，于超，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：
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