[發明專利]一種協作RTK定位方法及系統

有效

• 申請號: 201710046525.2
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106802426B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 彭果;蔣云翔;鄭彬;向為;易文鑫;朱增賢;劉蓉杰;張寧波
• 申請（專利權）人: 湖南北云科技有限公司
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種協作RTK定位方法，包括選取固定參考站；獲取其觀測數據并計算偽距殘差和載波相位殘差；將固定參考站信息傳送給參考站調度中心；流動站粗定位并傳送給參考站調度中心；參考站調度中心調度流動站所匹配的候選參考站群并發送流動站；流動站接收觀測數據和標準坐標位置，選定基準參考站；流動站進行高精度定位。本發明還提供了一種用所述定位方法定位的系統，其包括一個參考站調度中心、若干個固定參考站、若干個流動站以及參考站調度中心、固定參考站和流動站之間進行數據交換的通信鏈路。本發明定位精度高、大規模應用時數據處理壓力小。

技術領域

本發明具體涉及一種協作RTK定位方法及系統。

背景技術

RTK(Real Time Kinematic)技術是一種基于載波相位差份的實時動態定位技術，它是建立在實時處理兩個測站載波相位觀測量的基礎上，提供指定坐標系中的3維定位結果，實時定位精度可以達到厘米級，并具有實時性好、速度快等優點。RTK的基本原理為，參考站與流動站同時接收衛星信號，參考站將觀測數據(主要為載波相位、偽距)和參考站標準坐標位置通過數據鏈(調制解調器、電臺或通信網絡)傳輸給流動站，流動站利用軟件通過差分計算，降低流動站的觀測誤差，測算出流動站與參考站之間的相對坐標，根據參考站的標準坐標，實現精密定位，定位精度可達厘米級。RTK技術廣泛應用于室外高精度定位導航相關的行業，例如，測繪，駕考，智能控制，無人駕駛，無人機，遙感等。

RTK技術的核心在于考慮到參考站和流動站之間觀測數據值具備相同的電離層誤差、對流層誤差和其它形式的公共誤差，利用差分的方式消除公共誤差，得到參考站與流動站之間載波相位的整周模糊度與實時相位差，進而實現高精度定位。然而，RTK技術對于參考站與流動站之間的距離有一定的限制。通常而言，參考站和流動站之間的距離不能超過20km，稱之為短基線RTK。如果參考站與流動站之間的距離超過20km，則參考站和流動站具備的電離層和對流層誤差的相關性會大大降低，從而使得實時定位精度大幅度降低。對于參考站與流動站之間的距離超過20km以上的RTK技術稱之為長基線RTK。目前解決長基線RTK精密定位的關鍵技術為網絡RTK技術。網絡RTK技術的原理示意圖如圖1所示。首先，存在一個網絡RTK數據中心，其利用多個參考站(CORS站)的觀測數據生成不同位置下的虛擬參考站(VRS—Virtual Reference Station)并計算得到虛擬參考站的虛擬觀測值，進而建立一個虛擬參考站和虛擬觀測值的列表，并且通過收集所有RTK參考站的數據，實時更新虛擬參考站的虛擬參考值。其次，流動站通過粗定位(偽距單點定位)獲取10米以內精度的定位結果，將其結果送給網絡RTK數據中心，RTK數據中心根據其定位結果計算出對應的虛擬參考站的位置和觀測值，并將相應的虛擬參考站的虛擬觀測值傳送給流動站。最后，流動站利用虛擬參考站的虛擬觀測值與本站觀測數據做差分，再利用常規的快速模糊度解算算法獲取流動站與虛擬參考站的整周模糊度與實時相位差，進一步得到厘米級的定位結果。

然而，網絡RTK存在一定的局限性。首先，需要建立一個RTK數據中心，數據中心與所有RTK參考站的位置需要考慮。RTK數據中心與參考站以及流動站之間能夠確保實時通信，并且對通信速率有一定的要求。而在一些偏遠地區，暫時沒有移動通信網絡或者當通信速率達不到RTK觀測數據傳輸速率要求時，網絡RTK技術就不能使用。其次，由于網絡RTK技術主要針對長基線RTK存在問題提出的解決方案，因此，網絡RTK技術無法通過短距離電臺的方式實現，只能通過有線網絡、無線蜂窩網絡或者無線局域網的形式將參考站的觀測信息通過internet網絡匯總到網絡RTK數據中心，觀測數據存在一定的傳輸延遲和處理延遲，對于動態環境下的高精度定位有一定的局限性。最后，RTK數據中心需要維持龐大的虛擬參考站數據更新和流動站數據交互。并且，網絡RTK技術算法的復雜度和虛擬參考觀測值是隨著流動站的數量的增加而增大，進而給數據中心服務器處理和通信網絡傳輸帶來極大的負擔和壓力。近年來，高精度衛星定位導航系統的應用從傳統的測繪領域，延伸到了駕考，智能控制，無人駕駛，無人機，遙感等領域，從而導致高精度衛星導航終端(流動站)的數量在不斷增加。不斷增加的高精度衛星定位導航應用和定位終端使得網絡RTK技術的弊端越來越明顯。