基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法

技术领域

本发明涉及北斗高精度定位方法技术领域，特别涉及一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法。

背景技术

1.北斗卫星导航系统BDS(BeiDou Navigation Satellite System)

北斗系统拥有我国自主知识产权，可以向用户提供高精度定位服务，利用GEO卫星播发精密单点定位信号，具备动态分米级、静态厘米级，精密定位服务能力。

2.地基增强系统(GBAS)

地基增强系统是卫星导航系统的补充。卫星导航系统是接收装置接收到4颗及以上导航卫星信号时，即可计算出其所在位置，但是这种定位方式精度为10m左右。为了提高定位精度，解决更大范围的高精定位需求，人们通过在地面建立固定的参考站(CORS站)来获取卫星定位测量时的误差，进而将卫星定位坐标与自身精确坐标对比后的“改正数”结果，发送给接收机，这就是地基增强系统。

北斗地基增强系统包括基准站网、监测站、数据传输网络、数据处理中心等部分。

地基增强系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。

通过提供差分修正信号，可达到提高卫星导航精度的目的，主要服务于地面应用。

通过接收地面基准站网提供的差分修正信号、达到提高卫星导航精度的目的，优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等。

地基增强的精度虽然很高，但覆盖范围却有一定限制。定位目标必须处在通信信号覆盖的范围之内，但在通信信号难以覆盖的高空、海上、沙漠和山区，则形成了大范围的定位盲区。

3.星基增强系统(SBAS)

依托星基增强系统，通过地球静止轨道卫星向用户发送误差修正信息，用户终端不依赖地基增强系统可实现精确定位。

目前，全球已建立多个星基增强系统(WAAS、SDCM、EGNOS、MSAS、GAGAN)等。

星际增强系统的出现主要是为了弥补地基增强系统的不足，解决因地域限制而出现通信能力限制的问题。

详细地说，因为空中与海上无法建立连续运行参考站(CORS)作为基准站，无法使用地面上的局域差分技术。因此只能通过广域差分技术将定位误差中的各个部分通过模型计算出来，再以卫星信号的形式将这些修正信息发送至用户终端，用户终端根据修正信息并结合具体位置来计算出各个误差并对观测值进行改正。

4.星基与地基增强融合

星基增强与地基增强具有不同的应用场景。星基增强一般适用于大范围的定位，地基增强主要是在观测值域进行差分定位，因而星基增强与地基增强无缝融合的含义包含但不限于：

在有地基增强站的区域，能够使用增强站的信息，进一步提升星基增强的定位服务。

在没有地基增强的区域能够使用历史的定位信息辅助定位，实现在星基增强与地基增强模式之间的无缝过渡，且保持稳定的高精度定位。

可利用先验的高精度初始位置信息以及模糊度参数信息等辅助星基定位的快速收敛。

发明内容

为解决背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法，实现快速初始化，达到较高的定位精度，又无需依赖网络传输以及用户数量的限制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法，所述的方法包括：同时运行星基增强系统与地基增强系统的定位算法，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机将两者的定位信息进行对比，当两者数据匹配，定位精度高度一致时，直接输出；当两者数据存在差异，当在设定阈值内，根据两者信号强度及定位精度，择优输出；当两者数据差异大于星基增强系统及地基增强系统两者任一定位精度时，中断或重新运行不合理的增强系统定位算法，重新对比，若差异仍大于两系统任一定位精度，则输出星基增强系统的定位信息。

进一步地，当两者数据存在差异，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机，接受星基增强系统的差分信号，进行差分解算，对比结果，在设定阈值内时，根据两者信号强度及定位精度，择优输出，确保定位精度。

进一步地，当两者数据存在差异，且差异大于星基增强系统及地基增强系统两者任一定位精度，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机进行差分解算后，差分延迟达到一定阈值时，判断地基增强系统差分数据中断或重启地基增强系统定位算法，并自动启动星站差分功能，使用星基增强系统的定位结果维持BDS接收机的定位精度。

进一步地，所述的方法还包括：星基增强系统和地基增强系统在北斗系统统一的时空参考坐标框架下进行基准转换；所述的北斗系统统一的时空参考坐标包括北斗系统的时间基准，北斗时BDT；所述的北斗系统统一的时空参考坐标还包括北斗系统的空间基准，北斗坐标系BDCS，即2000国家大地坐标系。

进一步地，当星基增强系统或者地基增强系统中断时，利用前一个状态的有用信息转换后的参数进行约束，从而保证地基增强模式与星基增强模式之间无缝切换而不导致重新收敛，进而提升定位的效果。

进一步地，所述的地基增强系统运用RTK算法，星基增强系统运用PPP算法；由RTK算法获得初步位置数据，经基准站提供基准(改正数)、模糊度解算后，向用户终端(接收机)发送；由PPP算法获得的位置数据，经模糊度解算、注入站发送至GEO卫星后，向用户终端(接收机)发送。

进一步地，所述RTK算法消除或修正卫星钟差、星历误差、电离层延迟、对流层延迟等误差；所述PPP算法消除或修正电离层延迟、卫星天线相位中心偏移、接收机天线相位中心偏移、相位缠绕和固体潮改正等误差。

进一步地，所述模糊度解算为通过模糊度搜索确定模糊度边界。

进一步地，所述用户终端搭载具有星基地基融合功能的BDS接收机，匹配来自于地基增强系统和星基增强系统的位置数据。

进一步地，所述具有星基地基融合功能的BDS接收机，差分解算后输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法，能够将星基增强系统与地基增强系统融合，实现在星基增强与地基增强模式之间的无缝过渡，且保持稳定的高精度定位。

2)本发明具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机将两者的定位信息进行对比，当两者数据匹配，定位精度高度一致时，直接输出；当两者数据存在差异，但在一定阈值内，根据两者信号强度及定位精度，择优输出；当两者数据差异较大时，中断或重新运行不合理的增强系统定位算法，重新对比，若差异仍较大，则输出星基增强系统的定位信息。

3)当超出地基增强区域或地基增强系统算法中断或重启时，本发明可以利用先验的高精度初始位置信息以及模糊度参数信息等辅助星基定位的快速收敛。

附图说明

图1是本发明的一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法，同时运行星基增强系统与地基增强系统的定位算法，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机将两者的定位信息进行对比，当两者数据匹配，定位精度高度一致时，直接输出；当两者数据存在差异，但在一定阈值内，根据两者信号强度及定位精度，择优输出；当两者数据差异较大时，中断或重新运行不合理的增强系统定位算法，重新对比，若差异仍较大，则输出星基增强系统的定位信息。

当两者数据存在差异，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机，接受星基增强系统的差分信号，进行差分解算，对比结果，在设定阈值内时，根据两者信号强度及定位精度，择优输出，确保定位精度。

当两者数据存在差异，且差异较大，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机进行差分解算后，差分延迟达到一定阈值时，判断地基增强系统差分数据中断或重启地基增强系统定位算法，并自动启动星站差分功能，使用星基增强系统的定位结果维持BDS接收机的定位精度。

星基增强系统和地基增强系统在北斗系统统一的时空参考坐标框架下进行基准转换；所述的北斗系统统一的时空参考坐标包括北斗系统的时间基准，北斗时BDT；所述的北斗系统统一的时空参考坐标还包括北斗系统的空间基准，北斗坐标系BDCS，即2000国家大地坐标系。

当星基增强系统或者地基增强系统中断时，利用前一个状态的有用信息转换后的参数进行约束，从而保证地基增强模式与星基增强模式之间无缝切换而不导致重新收敛，进而提升定位的效果。

地基增强系统运用RTK算法，获得初步位置数据，经基准站提供基准(改正数)、模糊度解算后，向用户终端(接收机)发送；RTK算法能够消除或修正卫星钟差、星历误差、电离层延迟、对流层延迟等误差。

星基增强系统运用PPP算法，由PPP算法获得的位置数据，经模糊度解算、注入站发送至GEO卫星后，向用户终端(接收机)发送；PPP算法能够消除或修正电离层延迟、卫星天线相位中心偏移、接收机天线相位中心偏移、相位缠绕和固体潮改正等误差。

所述模糊度解算为通过模糊度搜索确定模糊度边界。

用户终端搭载具有星基地基融合功能的BDS接收机，匹配来自于地基增强系统和星基增强系统的位置数据，差分解算后输出。

北斗星基增强系统和地基增强系统在实际应用中均有各自的局限，本发明立足于提高北斗终端位置信息的精准性、连续性，提供了一种基于BDS星基地基增强系统无缝融合的高精度定位方法，同时运行星基增强系统与地基增强系统的定位算法，具有星基地基无缝融合功能的BDS接收机将两者的定位信息进行对比，当两者数据匹配，定位精度高度一致时，直接输出；当两者数据存在差异，但在一定阈值内，根据两者信号强度及定位精度，择优输出；当两者数据差异较大时，中断或重新运行不合理的增强系统定位算法，重新对比，若差异仍较大，则输出星基增强系统的定位信息。这种方法的优势在于：第一，在有地基增强站的区域，能够使用增强站的信息，对星基增强的定位精度进行提高，达到高精度定位的目的。第二，在没有地基增强的区域能够使用历史的定位信息辅助定位，实现在星基增强与地基增强模式之间过渡，且保持稳定的高精度定位。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。