Gnss卫星定位方法及系统、定位终端
阅读说明：本技术 Gnss卫星定位方法及系统、定位终端 (GNSS satellite positioning method and system and positioning terminal ) 是由 汪登辉 冯绍军 田凌侠 于 2018-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明适用于卫星定位技术领域,提供了一种GNSS卫星定位方法及系统、定位终端,所述定位方法包括：获取接收机的数据,所述数据包括偏差数据及原始观测数据；基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；基于所述站间单差观测值及所述偏差数据,建立站间单差滤波观测方程并进行差分定位,获得差分定位结果。本发明中,建立站间单差滤波观测方程,利用偏差数据约束来进行差分定位解算,可减少信号频段偏差对定位结果的影响,进而提高定位的精确度。(The invention is suitable for the technical field of satellite positioning, and provides a GNSS satellite positioning method, a GNSS satellite positioning system and a positioning terminal, wherein the positioning method comprises the following steps: acquiring data of a receiver, wherein the data comprises deviation data and original observation data; acquiring an inter-station single-difference observation value based on the difference data and the original observation data; and establishing an inter-station single-difference filtering observation equation based on the inter-station single-difference observation value and the deviation data, and performing differential positioning to obtain a differential positioning result. In the invention, an interstation single-difference filtering observation equation is established, and differential positioning calculation is carried out by utilizing deviation data constraint, so that the influence of signal frequency band deviation on a positioning result can be reduced, and the positioning accuracy is further improved.)
技术领域
本发明属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种GNSS卫星定位方法及系统、定位终端。
背景技术
GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。
卫星和接收机之间的通信过程大致如下：伪距和载波信号由硬件通道传输至卫星天线，通过该卫星天线发送，由接收机端的天线接收，并经过硬件通道与接收机卫星信号相匹配，接收机获得相应的载波、伪距观测值。由于不同机制、不同频率信号的初始相位是不一致的，对于不同接收机及卫星来说，其对应的信号观测值的载波偏差、伪距偏差会存在一定差异。
现有技术中，可通过单差或非差定位模型获取观测值，但对于非差或单差定位模型来说，当不采用参数消除或合并时，其偏差产品会被模糊度吸收而影响模糊度的整数特性；当采用双差方式获取观测值时，可通过差分直接消除接收机端与卫星端的信号时延偏差。虽然双差方式可通过消除相关参数避免接收机间信号偏差的影响，但由于双差方法限制了观测值之间的组合方法，因而导致不能充分利用所有星座的所有观测信息，会因缺失某些数据而影响定位准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种GNSS卫星定位方法及系统、定位终端，旨在解决现有技术的由于不能充分利用观测过程的数据而影响定位精确度的问题。
一种GNSS卫星定位方法，包括：
获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
优选地，所述基于所述差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值包括：
基于所述差分数据及所述原始观测数据进行时间同步，获得同步数据；
基于所述同步数据建立站间单差观测模型；
基于所述站间单差观测模型获取站间单差观测值。
优选地，所述基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位数据包括：
基于所述站间单差观测模型及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程进行差分定位，获得差分定位结果。
优选地，所述站间单差观测模型及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程包括：
基于所述站间单差观测模型，估计位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差；
利用所述接收的偏差数据作为已知值进行约束，建立站间单差滤波观测方程。
优选地，所述基于所述站间单差滤波观测方程进行差分定位，获得差分定位结果包括：
基于所述站间单差滤波观测方程，固定站间单差模糊度；
基于所固定的单差模糊度，还原固定结果对应的位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差结果。
优选地，所述获取接收机的数据具体为：
接收基准站发送的偏差数据及原始观测数据。
本发明还提供一种GNSS卫星定位系统，包括：
第一获取单元，用于获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
第二获取单元，用于基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
差分定位单元，用于基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
本发明还提供一种定位终端，该定位终端包括一种GNSS卫星定位系统，所述卫星定位系统包括：
第一获取单元，用于获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
第二获取单元，用于基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
差分定位单元，用于基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
本发明还提供一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
本发明还提供一种服务终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立站间单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
本发明实施例中，建立站间单差滤波观测方程，利用偏差数据约束来进行差分定位解算，可减少信号频段偏差对定位结果的影响，进而提高定位的精确度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的流程图；
图2为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S2的具体流程图；
图3为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S3的具体流程图；
图4为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S32的具体流程图；
图5为本发明第二实施例提供的一种GNSS卫星定位系统的结构图；
图6为本发明第三实施例提供的一种服务终端的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，一种GNSS卫星定位方法，包括：获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的流程图，该方法包括：
步骤S1，获取接收机的数据；
具体地，从已知接收机(目标接收机)中获取观测的数据，该数据包括偏差数据(即已知的偏差数据)及原始观测数据，获取到该数据之后，对其进行解析，获得已知接收机偏差数据及原始观测数据，其中，所述原始观测数据可包括：系统间偏差、频率间偏差数据、基准站精确坐标、基准站原始载波观测数据、基准站原始伪距数据等；
步骤S2，基于差分数据及原始观测数据获取站间单差观测值；
具体地，基于差分数据及原始观测数据获取站间单差观测值；
步骤S3，基于站间单差观测值及偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位数据；
具体地，首先基于站间单差观测值及偏差数据来建立单差滤波观测方程，然后基于该单差滤波观测方程进行差分定位，获得对应的差分定位数据。例如，利用该站间单差滤波观测方程来估计差分定位数据，例如：定位位置、偏差数据、模糊度等，设置待估偏差数据以满足随机游走特性，将已知偏差数据作为伪观测方程。
在本实施例中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
在本实施例的一个优选方案中，如图2所示，为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S2的具体流程图，该步骤S2具体包括：
步骤S21，基于差分数据及原始观测数据进行时间同步，获得同步数据；
具体地，基于差分数据及原始观测数据，利用已知接收机的差分数据中携带的精确的GPS时间，实现时间数据的同步，获得同步数据；
步骤S22，基于同步数据建立站间单差观测模型；
具体地，建立站间单差观测模型，该站间单差观测模型具体为：
其中，s，k，j分别表示卫星、接收机及频率号，j＝1，2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；分别表示卫星s在两台接收机间且在频率j上的单差伪距观测量和载波相位观测量；
在本实施例的一个优选方案中，由于
此时，初始历元的非基准星卫星在频率j上的基础模糊度可表示为：
其中，S≠r，
步骤S23，基于站间单差观测模型获取站间单差观测值；
具体地，基于上述站间单差观测模型来获取对应的站间单差观测值。
在本实施例的一个优选方案中，如图3所示，为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S3的具体流程图，该步骤S3具体包括：
步骤S31，基于站间单差观测模型及偏差数据建立站间单差滤波观测方程；
具体地，首先基于站间单差观测模型，估计位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差等数据，然后利用所接收的偏差数据作为已知值进行约束，建立站间单差滤波观测方程。
进一步地，将已知的偏差数据与上述站间单差观测模型对应的观测数据进行解算，建立对应的观测方程，得到解算数据，具体如下：
具体地，已知偏差数据
基于上述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程，其中，基准卫星的单差模糊度为0，于是不作为待估参数，观测未知量仅包括解算位置，单差模糊度及各待估偏差数据，于是该站间单差滤波观测方程为：
Xi＝[aX aN]T
其中，aN为各观测系统在各频段的基础模糊度，为不随时间改变的待估参数，aX为除模糊度外的其他未知参数，包括：x，y，z分别表示接收机三维位置，
步骤S32，基于站间单差滤波观测方程进行差分定位，获得差分定位结果；
具体地，基于站间单差滤波观测方程，将接收机的偏差数据作为已知值进行约束来进行差分定位，获得对应的差分定位结果。
在本实施例的一个优选方案中，如图4所示，为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星定位方法的步骤S32的具体流程图，该步骤S32具体包括：步骤S321，基于站间单差滤波观测方程固定站间单差模糊度，获得固定结果；
具体地，基于站间单差滤波观测方程来固定站间单差模糊度，固定结果具体如下：
步骤S322，基于所固定的单差模糊度，还原固定结果对应的位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差结果；
具体地，固定模糊度后，获得固定模糊度后的其他未知参数，即包括高精度的位置信息、高精度偏差信息，利用固定解结果的偏差信息对已知接收机发送的偏差信息进行修正，还原固定结果对应的位置、站间单差模糊度及系统偏差、频率间偏差结果。
本实施例中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高定位结果的可靠性。
实施例二：
如图5所示，为本发明第二实施例提供的一种GNSS卫星定位系统的结构图，该系统包括：第一获取单元1、与第一获取单元1连接的第二获取单元2、与第二获取单元2连接的差分定位单元3，其中：
第一获取单元1，用于获取接收机的数据；
具体地，从已知接收机(目标接收机)中获取观测的数据，该数据包括偏差数据(即已知的偏差数据)及原始观测数据，获取到该数据之后，对其进行解析，获得已知接收机偏差数据及原始观测数据，其中，所述原始观测数据可包括：系统间偏差、频率间偏差数据、基准站精确坐标、基准站原始载波观测数据、基准站原始伪距数据等；
第二获取单元2，用于基于差分数据及原始观测数据获取站间单差观测值；
具体地，基于差分数据及原始观测数据获取站间单差观测值；
差分定位单元3，用于基于站间单差观测值及偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位数据；
具体地，首先基于站间单差观测值及偏差数据来建立单差滤波观测方程，然后基于该单差滤波观测方程进行差分定位，获得对应的差分定位数据。例如，利用该站间单差滤波观测方程来估计差分定位数据，例如：定位位置、偏差数据、模糊度等，设置待估偏差数据以满足随机游走特性，将已知偏差数据作为伪观测方程。
在本实施例中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
在本实施例的一个优选方案中，该第二获取单元2具体包括：同步子单元、与同步子单元连接的模型建立子单元、与模型建立子单元连接的获取子单元，其中：
同步子单元，用于基于差分数据及原始观测数据进行时间同步，获得同步数据；
具体地，基于差分数据及原始观测数据，利用已知接收机的差分数据中携带的精确的GPS时间，实现时间数据的同步，获得同步数据；
模型建立子单元，用于基于同步数据建立站间单差观测模型；
具体地，建立站间单差观测模型，该站间单差观测模型具体为：
其中，s，k，j分别表示卫星、接收机及频率号，j＝1，2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；分别表示卫星s在两台接收机间且在频率j上的单差伪距观测量和载波相位观测量；
在本实施例的一个优选方案中，由于的影响，待估的单差载波整数模糊度会丧失整数特性，此时若假设模糊度具有时间不变特性，而站间单差载波伪距钟差服从白噪声分布，对于每个卫星星座系统，选择首历元的高度角最高的卫星对应的单差模糊度为零基准值，而高度角最高的卫星为参考星(即基准星r)，则伪距钟差
此时，初始历元的非基准星卫星在频率j上的基础模糊度可表示为：
其中，S≠r，
获取子单元，用于基于站间单差观测模型获取站间单差观测值；
具体地，基于上述站间单差观测模型来获取对应的站间单差观测值。
在本实施例的一个优选方案中，该差分定位单元3具体包括：方程建立子单元、与方程建立子单元连接的差分定位子单元，其中：
方程建立子单元，用于基于站间单差观测模型及偏差数据建立站间单差滤波观测方程；
具体地，首先基于站间单差观测模型，估计位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差等数据，然后利用所接收的偏差数据作为已知值进行约束，建立站间单差滤波观测方程。
进一步地，将已知的偏差数据
具体地，已知偏差数据
基于上述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程，其中，基准卫星的单差模糊度为0，于是不作为待估参数，观测未知量仅包括解算位置，单差模糊度及各待估偏差数据，于是该站间单差滤波观测方程为：
Xi＝[aX aN]T
其中，aN为各观测系统在各频段的基础模糊度，为不随时间改变的待估参数，aX为除模糊度外的其他未知参数，包括：x，y，z表示接收机三维位置，
差分定位子单元，用于基于站间单差滤波观测方程进行差分定位，获得差分定位结果；
具体地，基于站间单差滤波观测方程，将接收机的偏差数据作为已知值进行约束来进行差分定位，获得对应的差分定位结果。
在本实施例的一个优选方案中，该差分定位子单元具体用于：
基于站间单差滤波观测方程固定站间单差模糊度，获得固定结果；
具体地，基于站间单差滤波观测方程来固定站间单差模糊度，固定结果具体如下：
还用于基于所固定的单差模糊度，还原固定结果对应的位置、站间单差模糊度及系统间偏差、频率间偏差结果；
具体地，固定模糊度后，获得固定模糊度后的其他未知参数，即包括高精度的位置信息、高精度偏差信息，利用固定解结果的偏差信息对已知接收机发送的偏差信息进行修正，还原固定结果对应的位置、站间单差模糊度及系统偏差、频率间偏差结果。
本实施例中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高定位结果的可靠性。
本发明还提出一种定位终端，该定位终端包括如上述实施例二所述的GNSS卫星定位系统，该定位系统的具体结构、工作原理及对应的技术效果可参考上述实施例二的描述，此处不再赘述。
实施例三：
图6示出了本发明第三实施例提供的一种服务终端的结构图，该服务终端包括：存储器(memory)61、处理器(processor)62、通信接口(Communications Interface)63和总线64，该处理器62、存储器61、通信接口63通过总线64完成相互之间的交互通信。
存储器61，用于存储各种数据；
具体地，存储器61用于存储各种数据，例如通信过程中的数据、接收的数据等，此处对此不作限制，该存储器还包括有多个计算机程序。
通信接口63，用于该服务终端的通信设备之间的信息传输；
处理器62，用于调用存储器61中的各种计算机程序，以执行上述实施例一所提供的一种GNSS卫星定位方法，例如：
获取接收机的数据，所述数据包括偏差数据及原始观测数据；
基于差分数据及所述原始观测数据获取站间单差观测值；
基于所述站间单差观测值及所述偏差数据建立单差滤波观测方程并进行差分定位，获得差分定位结果。
在本实施例中，该服务终端可为定位服务终端，例如GNSS定位服务终端或者其他，此处对此不作限制。
本实施例中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
本发明还提供一种存储器，该存储器存储有多个计算机程序，该多个计算机程序被处理器调用执行上述实施例一所述的一种GNSS卫星定位方法。
本发明中，利用偏差数据在实际定位中作为已知参数参与差分定位解算，可以减少信号频段偏差对定位结果的影响，可提高卫星数量较少时的定位效率，从而提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高定位结果的可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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