一种实时电离层产品增强PPP定位方法及定位系统与流程

一种实时电离层产品增强ppp定位方法及定位系统
技术领域
1.本发明涉ppp定位技术领域，尤其涉及一种实时电离层产品增强ppp定位方法及定位系统。


背景技术：

2.在传统的ppp定位方法中，流动站(gnss接收机或gnss模块)通过一颗卫星实现单点定位，但这种定位方法的误差项无法通过差分的方式消除，尽管大部分误差项可以通过模型精确改正，但是包括电离层延迟、对流层延迟在内的与距离相关的误差无法精确地模型化。在传统的ppp处理方法中，通过消电离层组合的方式消除电离层延迟一阶项，忽略二阶项，估计对流层延迟未被模型化的部分，但是ppp需要30分钟左右的时间才能收敛，这大大限制了ppp在实际中的应用。另一方面，目前的网络rtk技术算法较复杂，对于大量用户同时在线定位负荷仍较吃力，并且在向服务端请求vrs和基站数据时，信息安全无法保障。


技术实现要素：

3.为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的是提供一种实时电离层产品增强ppp定位方法及定位系统。
4.本发明的技术方案是：一种实时电离层产品增强ppp定位方法，所述方法：
5.步骤一：识别并解码区域cors站或全球igs跟踪站实时观测数据流得到电离层延迟信息，将电离层延迟信息储存；
6.步骤二：采用uppp固定解方法估算得到各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量，或者采用非组合ppp模糊度固定方法估计各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量；
7.步骤三：根据流动站概略坐标、轨道、时钟、电离层延迟改正信息和流动站附近n个cors站或全球igs跟踪站的电离层延迟量，采用反距离加权的方法插值出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量；
8.步骤四：将流动站到各个卫星路径上电离层延迟量组成电离层延迟向量，基于rtcm3.1标准对电离层延迟向量进行自定义编码。
9.进一步地，所述方法还包括：
10.步骤五：根据时间和附加卫星索引的电离层延迟向量得到当前时刻卫星到流动站斜路径上的精确电离层延迟改正量；
11.步骤六：根据精确电离层延迟改正量作为外部约束信息并结合轨道时钟产品进行ppp定位。
12.进一步地，所述uppp固定解的估算方法为：
[0013][0014]
式中，i＝1,2表示观测值频率f1，f2对应的双频观测数据；pi表示fi频率伪距；li表
示fi频率载波相位；ρ表示卫星与监测站之间的实际几何距离；i表示卫星信号传播路径上的电离层总电子含量；δt
rcv
和δt
sat
分别表示流动站和卫星的钟差；tr为对流层延迟；tecu表示总电子数单位，m表示长度单位米；αii为fi频率电离层延迟；b
p12
为硬件延迟；λi为fi频率载波相位li的波长；c表示光速；ni为fi频率载波相位li的整周模糊度项；w为天线相位缠绕；mi为fi频率伪距的多路径误差；mi为fi频率相位的多路径误差；ε
pi
和ε
li
分别为fi频率伪距噪声和载波相位噪声。
[0015]
优选地，所述自定义编码的规则为：
[0016]
电离层延迟向量包括文件头信息和主体部分信息，前24个字节为文件头信息，文件头信息包括时间信息，主体部分信息包括卫星号和电离层延迟量，未观测到的卫星电离层延迟量记为0。
[0017]
优选地，所述n为4～5。
[0018]
一种实时电离层产品增强ppp定位装置，所述装置包括：
[0019]
解码模块，所述解码模块与区域cors站或全球igs跟踪站电连接，解码模块接收区域cors站和全球igs跟踪站的实时观测数据流，将实时观测数据流识别并解码得到电离层延迟信息，并将电离层延迟信息储存；
[0020]
uppp模块，所述uppp模块通过uppp固定解方法估算得到各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量，或者通过非组合ppp模糊度固定方法估计各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量；
[0021]
反距离加权模块，所述反距离加权模块根据接收流动站概略坐标、轨道、时钟、电离层延迟改正信息和流动站附近n个cors站或全球igs跟踪站的电离层延迟量，通过反距离加权的方法插值出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量；
[0022]
编码模块，所述编码模块接收卫星到流动站斜路径上的电离层延迟量组成电离层延迟向量，基于rtcm3.1标准对电离层延迟向量进行自定义编码。
[0023]
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明一方面通过电离层延迟信息进行约束，大大减少了模型的参数估计量，其待估参数收敛速度明显优于消电离层组合ppp，让ppp在短时间内达到厘米级定位精度，并且由于采用多个cros站或全球igs跟踪站提供电离层延迟信息，使得观测数据更丰富；另一方面仅需对用户发布电离层延迟信息，将大大降低服务端负荷，保障基站信息安全，同时在网络中断时，仍可维持10分钟的高精度定位。
附图说明
[0024]
图1为本发明实施实例1的流程图；
[0025]
图2为本发明实施实例2的结构框图。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
[0027]
本实施例的技术方案，总体思路如下：
[0028]
从cors站或全球igs跟踪站的实时观测数据流获取电离层延迟信息，通过电离层延迟信息估算各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量，然后再结合
流动站概略坐标、轨道、时钟和电离层延迟改正信息通过反距离加权的方法插值出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量，将流动站到各个卫星路径上电离层延迟量组成电离层延迟向量，再根据时间和附加卫星索引的电离层延迟向量得到当前时刻卫星到流动站斜路径上的精确电离层延迟改正量，使用电离层延迟改正量作为外部约束信息并结合轨道时钟产品进行ppp定位。
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
实施实例1：参考图1，本实施例提供实时电离层产品增强ppp定位方法，所述方法包括：
[0031]
步骤一：在服务器上部署ppp服务端处理系统，采用tcp/ip协议，识别并解码区域cors站或全球igs跟踪站实时观测数据流得到电离层延迟信息，将电离层延迟信息储存，同时采用ntrip协议，接收igs实时精密轨道钟差改正流；
[0032]
步骤二：采用uppp固定解方法估算得到各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量，或者采用非组合ppp模糊度固定方法估计各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量；
[0033]
步骤三：当实时用户采用流动站，这里的流动站为gnss接收机或gnss模块进行ppp解算时，向服务端上传流动站概略坐标，同时请求电离层延迟增强信息。服务端在收到用户请求后即时响应，根据流动站概略坐标、轨道、时钟、电离层延迟改正信息和流动站附近n个cors站或全球igs跟踪站的电离层延迟量，采用反距离加权的方法插值出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量；
[0034]
步骤四：服务端将流动站到各个卫星路径上电离层延迟量组成电离层延迟向量，基于rtcm3.1标准对电离层延迟向量进行自定义编码，服务端将进行自定义编码后的电离层延迟向量发动给用户。
[0035]
进一步地，所述方法还包括：
[0036]
步骤五：用户根据时间和附加卫星索引的电离层延迟向量得到当前时刻卫星到流动站斜路径上的精确电离层延迟改正量；
[0037]
步骤六：用户根据精确电离层延迟改正量作为外部约束信息并结合轨道时钟产品进行ppp定位。
[0038]
用户，使得用户能够在短时间内达到厘米级定位精度。
[0039]
进一步地，所述uppp固定解的估算方法为：
[0040][0041]
式中，i＝1,2表示观测值频率f1，f2对应的双频观测数据；pi表示fi频率伪距；li表示fi频率载波相位；ρ表示卫星与监测站之间的实际几何距离；i表示卫星信号传播路径上的电离层总电子含量；δt
rcv
和δt
sat
分别表示流动站和卫星的钟差；tr为对流层延迟；
tecu表示总电子数单位，m表示长度单位米；αii为fi频率电离层延迟；b
p12
为硬件延迟；λi为fi频率载波相位li的波长；c表示光速；ni为fi频率载波相位li的整周模糊度项；w为天线相位缠绕；mi为fi频率伪距的多路径误差；mi为fi频率相位的多路径误差；ε
pi
和ε
li
分别为fi频率伪距噪声和载波相位噪声。
[0042]
相比于传统的相位平滑伪距电离层，整周模糊度电离层精度更高。
[0043]
具体地，自定义编码的规则为：电离层延迟向量包括文件头信息和主体部分信息，前24个字节为文件头信息，文件头信息包括时间信息，主体部分信息包括卫星号和电离层延迟量，未观测到的卫星电离层延迟为0。
[0044]
用户接收到电离层延迟向量后可根据编码规则解码出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量。
[0045]
优选地，所述n为4～5。
[0046]
n小于4得到的cors站或全球igs跟踪站的电离层延迟量不够稳健，大于5的话会造成部分cors站或全球igs跟踪站距离遥远，对电离层延迟量的计算无意义，还好造成计算量增加。
[0047]
实施实例2：参考图2，一种实时电离层产品增强ppp定位装置，所述装置包括：
[0048]
解码模块，所述解码模块与区域cors站或全球igs跟踪站电连接，解码模块接收区域cors站和全球igs跟踪站的实时观测数据流，将实时观测数据流识别并解码得到电离层延迟信息，并将电离层延迟信息储存；
[0049]
uppp模块，所述uppp模块通过uppp固定解方法估算得到各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量，或者通过非组合ppp模糊度固定方法估计各个卫星到cors站或全球igs跟踪站斜路径上的电离层延迟量；
[0050]
反距离加权模块，所述反距离加权模块根据接收流动站概略坐标、轨道、时钟、电离层延迟改正信息和流动站附近n个cors站或全球igs跟踪站的电离层延迟量，通过反距离加权的方法插值出流动站到各个卫星路径上电离层延迟量；
[0051]
编码模块，所述编码模块接收卫星到流动站斜路径上的电离层延迟量组成电离层延迟向量，基于rtcm3.1标准对电离层延迟向量进行自定义编码；
[0052]
用户端，所述用户端与编码模块无线电连接，用户端根据时间和附加卫星索引的电离层延迟向量得到当前时刻卫星到流动站斜路径上的精确电离层延迟改正量，并以精确电离层延迟改正量作为外部约束信息并结合轨道时钟产品进行ppp定位。
[0053]
进一步地，所述uppp固定解的估算方法为：
[0054][0055]
式中，i＝1,2表示观测值频率f1，f2对应的双频观测数据；pi表示伪距；li表示载波相位；ρ表示卫星与监测站之间的实际几何距离；i表示卫星信号传播路径上的电离层总电子含量；δt
rcv
和δt
sat
分别表示流动站和卫星的钟差；tr为对流层延迟；tecu表示总电子数单位，m表示长度单位米；为电离
层延迟；b
p12
为硬件延迟λi为载波相位li的波长；ni为载波相位li的整周模糊度项；w为天线相位缠绕；mi为伪距的多路径误差；mi为相位的多路径误差；ε
pi
和ε
li
分别为伪距噪声和载波相位噪声。
[0056]
优选地，所述自定义编码的规则为：电离层延迟向量包括文件头信息和主体部分信息，前24个字节为文件头信息，文件头信息包括时间信息，主体部分信息包括卫星号和电离层延迟量，赋值按照gps，glonass，beidou等系统的卫星编号，依次给出与卫星号对应的l1频率电离层延迟，未观测到的卫星电离层延迟为0。
[0057]
优选地，所述n为4～5。
[0058]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。