一種支持多類型定位終端的多網(wǎng)融合定位增強(qiáng)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，差分導(dǎo)航定位系統(tǒng)(DGNSS)，具體地，涉及一種支持多種類型定位終端的高精度定位增強(qiáng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)由GPS、GL0NASS、北斗和伽利略系統(tǒng)組成，可以實(shí)現(xiàn)測距和授時(shí)功能，提供全天候、實(shí)時(shí)、以及高精度的三維空間位置和速度信息以及時(shí)間信息。時(shí)至今日，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在精細(xì)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)利用導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星的位置和速度，然后結(jié)合測量值計(jì)算出移動(dòng)終端的位置、速度和時(shí)間。由于大部分GNSS廉價(jià)接收機(jī)通過CA碼來實(shí)現(xiàn)定位功能，但是CA碼的測量值精度較低，受到電離層延時(shí)、對(duì)流層延時(shí)、衛(wèi)星星歷偏差、衛(wèi)星時(shí)鐘偏差、多徑誤差和接收機(jī)時(shí)鐘誤差等影響，只能夠提供7~10米的定位精度，而在中國定位精度甚至達(dá)到10多米。在一般民用領(lǐng)域中，研究人員開始不斷研究各種方法來提高GNSS的定位精度，如西北工業(yè)大學(xué)、大連海事大學(xué)等都提出位置差分GPS的研究，K.Tysen Mueller發(fā)明網(wǎng)絡(luò)差分GPS系統(tǒng)，Edward H.Martin利用向量處理差分GPS，以及任宇飛提出了中央差分定位系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都很好地提高了定位精度。
[0003]由于差分GNSS技術(shù)可以極大地和穩(wěn)定地提高了定位精準(zhǔn)度，因此發(fā)展十分迅速。由最初發(fā)送單一的坐標(biāo)校正數(shù)演變成發(fā)送多模式更加穩(wěn)定的差分?jǐn)?shù)據(jù)，以提高定位精度和定位完整性。隨著民用導(dǎo)航定位需求的不斷發(fā)展，以及生產(chǎn)出來不同的接收機(jī)，涌現(xiàn)出多種形式的用戶終端，它們需要多種不同模式的差分定位數(shù)據(jù)。差分定位系統(tǒng)也從最初的單參考站發(fā)展為具有多參考站的局域差分甚至是廣域差分GNSS系統(tǒng)，發(fā)送各種差分定位所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以便滿足更多類型用戶的需要，并且這也是差分GNSS技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。雖然目前的差分技術(shù)已經(jīng)很完善和成熟，以及差分參考站布網(wǎng)更加合理和完善，但是大多數(shù)是單模式的差分參考站，基本都是為了相應(yīng)的用戶終端接收機(jī)而建立起來的，差分技術(shù)以及發(fā)送的差分?jǐn)?shù)據(jù)只面對(duì)特定的導(dǎo)航定位用戶，大大浪費(fèi)了參考站的硬件和軟件資源。
[0004]本發(fā)明提出了一種支持多類型定位終端的多網(wǎng)融合定位增強(qiáng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)建基于現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，組成一個(gè)多模多功能融合的定位增強(qiáng)系統(tǒng)；其通訊協(xié)議更兼容現(xiàn)在已建成的C0RS站，令現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源得到更好的擴(kuò)展及利用，建設(shè)本發(fā)明提出的定位增強(qiáng)接收機(jī)，最大程度節(jié)省資源的同時(shí)，還能擴(kuò)大定位系統(tǒng)的服務(wù)范圍。本發(fā)明將基于智能手機(jī)的位置差分、偽距差分以及載波相位差分多種技術(shù)融合在本發(fā)明的服務(wù)器中，根據(jù)用戶終端的類型，提供合適的高精度定位解決方案。利用位置差分技術(shù)校正用戶終端位置誤差，利用偽距差分技術(shù)消除大氣層延時(shí)、時(shí)鐘誤差等大部分偽距誤差因素，利用載波相位差分技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度厘米級(jí)定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可支持多類型定位終端的多網(wǎng)融合高精度定位系統(tǒng)。本發(fā)明所提出的支持多類型終端的多網(wǎng)融合高精度定位系統(tǒng)可以為終端靈活地選擇合適的衛(wèi)星定位參考站進(jìn)行高精度定位服務(wù)。本系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是兼容已經(jīng)部署的覆蓋部分地區(qū)的C0RS網(wǎng):當(dāng)用戶終端不在C0RS網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，通過本系統(tǒng)部署的衛(wèi)星定位參考站，利用現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源，將數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可支持位置差分、偽距差分和載波相位差分三種精確定位模式服務(wù)；當(dāng)用戶終端處于CORS網(wǎng)范圍時(shí)，不更改CORS系統(tǒng)原來的基站布局以及軟硬件單元，只在原有的CORS系統(tǒng)上適當(dāng)?shù)卦黾优cCORS系統(tǒng)更加兼容且適合多網(wǎng)融合增強(qiáng)定位系統(tǒng)的單元，將CORS系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)經(jīng)處理后將其發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行后續(xù)的精確定位服務(wù)。本發(fā)明所提出的應(yīng)用服務(wù)器通過靈活地選擇合適的衛(wèi)星定位參考站或CORS參考站對(duì)用戶終端進(jìn)行相應(yīng)的精確定位，有效地提高各種用戶終端的定位精度，極大地降低建造大量專用參考站接收機(jī)以及專用網(wǎng)絡(luò)的成本，滿足不同區(qū)域內(nèi)、不同類型用戶終端的精確定位服務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的首要目的是提供一種有效提尚用戶在城市復(fù)雜環(huán)境下的定位精度、提尚廉價(jià)單頻導(dǎo)航芯片的差分定位能力的偽距離和多普勒組合差分定位系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種最優(yōu)融合偽距離差分和多普勒差分、提高差分定位的精度的偽距離和多普勒組合差分定位方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提供一種支持多種類型定位終端的多網(wǎng)融合定位增強(qiáng)系統(tǒng)，包括:一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星定位參考站、可選性接入的C0RS系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器不同和類型的戶終端。衛(wèi)星定位參考站、可選性接入的C0RS系統(tǒng)以及用戶終端均通過移動(dòng)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0009]在一種優(yōu)選的方案中，衛(wèi)星定位參考站包括接收單元、發(fā)送單元、偽距離測量單元、多普勒測量單元、載波相位測量單元、定位解算單元以及存儲(chǔ)器等。接收單元接收導(dǎo)航衛(wèi)星的GNSS信號(hào)以及應(yīng)用服務(wù)器發(fā)過來的請(qǐng)求信息，接收單元的輸出分別與偽距測量單元、多普勒測量單元、載波相位測量單元的輸入連接，偽距計(jì)算單元、多普勒計(jì)算單元和載波相位測量單元的輸出與定位解算單元和存儲(chǔ)器的輸入連接，存儲(chǔ)器的輸出與發(fā)送單元的輸入連接，發(fā)送單元向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0010]在一種優(yōu)選的方案中，可選性接入的C0RS系統(tǒng)包括接收單元、發(fā)送單元、用戶差分模式判斷單元、偽距離輸出單元、多普勒輸出單元、載波相位輸出單元以及現(xiàn)有的C0RS系統(tǒng)等。接收單元接收應(yīng)用服務(wù)器發(fā)過來的請(qǐng)求信息，接收單元的輸出與用戶差分模式判斷單兀的輸入連接，現(xiàn)有的C0RS系統(tǒng)的輸出與偽距尚輸出單兀、多普勒輸出單兀和載波相位輸出單元的輸入連接，用戶差分模式判斷單元的輸出與偽距離輸出單元、多普勒輸出單元、載波相位輸出單元的輸入連接，偽距離輸出單元、多普勒輸出單元、載波相位輸出單元的輸出與存儲(chǔ)器的輸入連接，存儲(chǔ)器將各個(gè)原始測量值輸出單元的數(shù)據(jù)給傳送給發(fā)送單元，發(fā)送單元向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0011]在一種優(yōu)選的方案中，應(yīng)用服務(wù)器包括接收單元、發(fā)送單元、用戶鑒權(quán)單元、初始位置判斷單元、終端差分模式選擇單元、定位計(jì)算單元、位置差分計(jì)算單元、偽距差分計(jì)算單元、多普勒差分計(jì)算單元以及數(shù)據(jù)庫等。接收單元接收參考站、可選性接入的C0RS系統(tǒng)以及用戶終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)或請(qǐng)求，接收單元的輸出與用戶鑒權(quán)單元的輸入連接，用戶鑒權(quán)單元的輸出與初始位置判斷單元和終端差分模式選擇單元的輸入連接，初始位置判斷單元和終端差分模式選擇單元的輸出與位置差分計(jì)算單元、偽距差分計(jì)算單元、多普勒差分計(jì)算單元的輸入連接，位置差分計(jì)算單元、偽距差分計(jì)算單元、多普勒差分計(jì)算單元的輸出與數(shù)據(jù)庫的輸入連接，數(shù)據(jù)庫的輸出與發(fā)送單元的輸入連接，發(fā)送單元向參考站、可選性接入的CORS系統(tǒng)以及用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)，定位計(jì)算單元與位置差分計(jì)算單元實(shí)現(xiàn)雙向連接。
[0012]在一種優(yōu)選的方案中，用戶終端包括3種差分GNSS技術(shù)，分別是:支持位置差分的用戶終端、支持偽距差分的用戶終端以及支持RTK的用戶終端。根據(jù)不同的差分模式，其所對(duì)應(yīng)的用戶終端中所包括的組成單元也存在異同。
[0013]在一種優(yōu)選的方案中，支持位置差分的用戶終端包括接收單元、發(fā)送單元、用戶站接收機(jī)及位置校正單元等。接收單元接收應(yīng)用服務(wù)器發(fā)過來的差分定位數(shù)據(jù)，發(fā)送單元向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送位置差分服務(wù)請(qǐng)求，用戶站接收機(jī)負(fù)責(zé)終端的導(dǎo)航定位功能，位置校正單元負(fù)責(zé)將應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送過來的位置差分校正值與用戶站接收機(jī)得到的定位值進(jìn)行運(yùn)算，進(jìn)而得到修正后的用戶終端的定位值。
[0014]在一種優(yōu)選的方案中，支持偽距差分的用戶終端包括接收單元、發(fā)送單元、偽距與多普勒組合校正單元、用戶站接收機(jī)等。接收單元接收應(yīng)用服務(wù)器發(fā)過來的差分定位數(shù)據(jù)，發(fā)送單元向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送偽距差分服務(wù)請(qǐng)求，偽距與多普勒組合校正單元負(fù)責(zé)將應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送過來的偽距與多普勒組合的差分校正值與用戶站接收機(jī)得到的偽距值進(jìn)行運(yùn)算，得到修正后的偽距值，用戶站接收機(jī)利用修正后的偽距值和多普勒值進(jìn)行導(dǎo)航定位和定位解算，進(jìn)而得到修正后的用戶終端的定位值。
[0015]在一種優(yōu)選的方案中，支持RTK模式的用戶終端包括接收單元、發(fā)送單元、用戶站接收機(jī)