[發(fā)明專利]一種基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法

有效

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• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107229061B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 王磊;陳銳志;李德仁;潘元進;李明;陳亮;柳景斌
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/41
• 分類號: G01S19/41;G01S19/42
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航定位技術領域，公開了一種基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法，該方法利用低軌衛(wèi)星對地面廣播其星載GNSS接收機的觀測數(shù)據(jù)以及實時軌道數(shù)據(jù)；地面接收機接收到低軌衛(wèi)星播發(fā)的差分信息后與本地GNSS觀測值組成雙差觀測值，進行基于偽距的動基站DGNSS定位或者基于載波相位的動基站RTK定位。本發(fā)明利用全球移動的低軌衛(wèi)星平臺作為參考站，能夠實現(xiàn)全球范圍內的實時精密差分定位服務，不依賴地面參考站的分布。用戶使用單個接收機即可實現(xiàn)差分實時精密定位，無作業(yè)范圍限制，無需考慮數(shù)據(jù)通信鏈路。

技術領域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航定位技術領域，尤其涉及一種基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法。

背景技術

衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(GNSS)能夠提供全球范圍內實時的定位服務，已經深刻的改變了我們的生活方式，并且在世界各國的許多行業(yè)中得到了廣泛的應用。目前主流的全球定位系統(tǒng)有美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，中國的Beidou系統(tǒng)以及歐洲的Galileo系統(tǒng)，印度也在積極發(fā)展區(qū)域導航系統(tǒng)IRNSS。目前標準的GNSS定位技術精度大約是5-10米。對于精度要求更高的應用，通常需要使用精密定位的方法。目前精密定定位的方法有差分定位方法和精密單點定位方法。其中差分定位方法又包括局域差分方法和廣域差分方法。廣域差分方法和精密單點定位都需要通過地面監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)計算出各種精密的信號偏差產品，精密軌道產品等，然后在用戶端使用這些精密產品進行改正來提高定位精度。局域差分方法主要是將參考站的觀測數(shù)據(jù)和坐標直接播發(fā)給用戶，在用戶端通過觀測值差分的方式消除各種誤差的影響，實現(xiàn)高精度相對定位。

綜上所述，現(xiàn)有技術存在的問題是：

廣域差分能夠提供大范圍的精密定位服務，但是由于目前缺乏精密電離層模型支持，通常需要20-30分鐘收斂才能獲得厘米級定位結果。另外廣域差分使用的參數(shù)化方法各不相同，不同的方法之間互不兼容。目前沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)播發(fā)格式和計算流程，導致不同廣域差分產品之間不能兼容互操作。另外，由于目前對新的GNSS系統(tǒng)信號理解不夠深入，導致大部分廣域差分系統(tǒng)只適用于GPS信號。局域差分方法模型簡單，收斂快，實時性好，定位精度高，目前基于載波相位的實時動態(tài)定位(RTK)和基于偽距差分的差分GNSS技術(DGNSS)長期以來都是使用最為廣泛的精密定位技術。但是差分技術也有其自身的局限，即用戶接收機(也稱為流動站)與參考站之間的距離受限制。用戶接收機與參考站之間的距離變遠導致兩個接收機之間的電離層和對流層延遲相關性變弱，這影響定位精度和收斂時間。另外基線變長也會導致用戶接收機與參考站之間的公共可見衛(wèi)星變少，因而長基線數(shù)據(jù)處理通常用在靜態(tài)數(shù)據(jù)處理中。另外長距離相對定位需要構建實時通信鏈路，使用地面實時通信鏈路需要大功率無線電發(fā)射設備或者復雜的路由轉發(fā)網(wǎng)絡，成本昂貴，通信質量難以保證。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法，所述基于低軌衛(wèi)星的星地差分實時精密定位方法利用低軌衛(wèi)星作為參考站，與地面或近地空間的接收機進行差分定位；所述低軌衛(wèi)星利用地面上注的預報導航衛(wèi)星星歷和鐘差進行地面增強的星上精密自主定軌或者只利用自身接收到的觀測值進行自主精密定軌；所述低軌衛(wèi)星以一定的時間間隔向地面播發(fā)星上接收機的觀測值和對應時刻的衛(wèi)星軌道信息；地面接收機將接收到低軌衛(wèi)星播發(fā)的差分信息與本機接收的導航衛(wèi)星測距信號組成雙差觀測值，進行移動基站的RTK或者DGNSS定位。作為參考站的低軌衛(wèi)星明顯高于地面用戶站，保證距離較遠時有足夠的共視衛(wèi)星。使用星地間通信鏈路解決遠距離實時通信問題，簡化用戶操作。低軌衛(wèi)星可以全球移動，突破了局域差分對作業(yè)距離的限制。

進一步，所述差分定位的模式包括：

(1)通過建立實時數(shù)據(jù)鏈，將LEO軌道和觀測數(shù)據(jù)播發(fā)給用戶接收機，進行實時差分定位計算；