基线解算方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及全球卫星定位系统卫星定位技术领域，尤其涉及一种基线解算方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

自1978年发射第一颗导航卫星始，全球卫星导航系统快速发展，极大地促进了社会进步，创造了巨大的经济效益。GNSS(Global Navigation Satellite System，即全球导航卫星系统)技术就是利用已知的卫星位置信息和卫星至用户的距离，求解得到用户在地心地固坐标系下的绝对位置，具有定位模式简单，定位精度高等优点，现已成为人们日常生活、工业发展、教育的必需，并广泛应用于国民经济的各个领域，如大地测量与地球动力学、实时气象学、交通导航、测绘、农业、林业以及环境监测等，发挥着重要不可或缺的作用。

然而，卫星信号在大气介质中传播直至地面接收机成功接收，受到多种误差源的影响，使得常规的伪距单点定位只能达到米级的定位结果，无法满足部分精密定位应用。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基线解算方法、装置、电子设备及存储介质。

基于上述目的，本申请提供了基线解算方法，应用于全球导航卫星系统，包括：

确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测值；

根据所述双差相位观测值，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；

根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；

对所述双差电离层延迟进行最优估计，计算双差对流层延迟。

可选的，所述确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测值，包括：

根据所述三频观测值，通过如下所示公式确定组合后的双差相位观测值：

其中，i，j，k为三个频率观测值的组合系数，i，j，k为任意整数，f为频率，

可选的，所述根据超宽巷载波观测值、宽巷载波观测值以及所述双差相位观测方程，进行超宽巷模糊度固定和宽巷模糊度固定，包括：

根据所述超宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过码-相位几何无关组合，进行所述超宽巷模糊度的固定；

根据所述宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过MW组合，进行所述宽巷模糊度的固定。

可选的，所述根据所述超宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过码-相位几何无关组合，进行所述超宽巷模糊度的固定，包括：

根据所述双差相位观测值，通过码-相位几何无关组合对所述超宽巷模糊度进行固定；其中，通过码-相位几何无关组合对所述超宽巷模糊度进行固定如下公式所示：

其中，[·]为取整，

可选的，所述根据所述宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过MW组合，进行所述宽巷模糊度的固定，包括：

其中，

可选的，所述根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟，包括：

根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，通过如下所示公式，确定所述双差电离层延迟：

其中，

可选的，所述对所述双差电离层延迟进行最优估计，确定双差对流层延迟，包括：

通过卡尔曼滤波对所述双差电离层延迟进行最优估计，根据最优估计后的所述双差电离层延迟和所述双差相位观测方程，确定双差对流层延迟。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种基线解算装置，应用于全球导航卫星系统，包括：

第一确定模块，被配置为确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测方程；

固定模块，被配置为根据所述双差相位观测方程，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；

第二确定模块，被配置为根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；

最优估计模块，被配置为对所述双差电离层延迟进行最优估计，确定双差对流层延迟。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的基线解算方法。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行上述任一所述的基线解算方法。

从上面所述可以看出，本申请提供的基线解算方法、装置、电子设备及存储介质，应用于全球导航卫星系统，包括：确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测值；根据所述双差相位观测值，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；对所述双差电离层延迟进行最优估计，然后计算双差对流层延迟。本申请通过对GNSS卫星的三频观测值进行线性组合，构建波长较长的超宽巷和宽巷虚拟观测量，分别进行超宽巷模糊度和宽巷模糊度固定，直接对超宽巷虚拟观测量和宽巷虚拟观测量进行组合，计算双差电离层延迟和双差对流层延迟，可以缩短处理时间的同时提高模糊度固定成功率，进一步提高双差电离层延迟解算的精度，从而根据双差电离层延迟和双差对流层延迟，生成用于使用户进行卫星定位的虚拟观测值提高定位精度，有效改善定位体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的基线解算方法的流程的示意图；

图2为本申请实施例的基线解算装置的结构的示意图；

图3为本申请实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，自1978年发射第一颗导航卫星始，全球卫星导航系统快速发展，极大地促进了社会进步，创造了巨大的经济效益。GNSS(Global NavigationSatellite System，即全球导航卫星系统)技术就是利用已知的卫星位置信息和卫星至用户的距离，求解得到用户在地心地固坐标系下的绝对位置，具有定位模式简单，定位精度高等优点，现已成为人们日常生活、工业发展、教育的必需，并广泛应用于国民经济的各个领域，如大地测量与地球动力学、实时气象学、交通导航、测绘、农业、林业以及环境监测等，发挥着重要不可或缺的作用。

卫星信号在大气介质中传播直至地面接收机成功接收，受到多种误差源的影响，使得常规的伪距单点定位只能达到米级的定位结果，无法满足部分精密定位应用。RTK(实时动态定位)技术通过在用户接收机附近架设一台基准接收机，利用差分定位的方法消除或削弱两者之间的公共误差，可以使得定位精度达到厘米级，在实际生产中被广泛应用。由于RTK技术需要架设基准接收机，作业方式不灵活，成本相对较高，而且随着用户与基准站距离的增加，定位效果显著降低。因此发展了网络RTK技术，与常规RTK差分定位不同，网络RTK通过组建连续运行参考站网系统CORS(连续运行参考站)，结合基线处理与观测值(改正数)内插技术，为用户提供差分改正信息，用户只需利用一台接收机并结合该差分改正信息便可实现高精度定位。

VRS(Virtual Reference Station，虚拟参考站)技术作为网络RTK(实时动态定位)技术中最为成熟的一种方案，被相关CORS服务供应商广泛采用。VRS技术就是在用户接收机附近建立一个虚拟的基准站，并根据周围各基准站上的实时观测数据计算得到该虚拟基准站上的观测值，用户只需采用常规RTK技术就能与虚拟基准站进行实时相对定位，获得高精度的定位结果。因此VRS技术的关键在于如何构建出虚拟观测值，一旦构建出虚拟观测值，在数据处理时就可把它看作一般的基准站来处理。

通过研究发现虚拟基准站观测值的生成主要在于求解双差电离层延迟和双差对流层延迟，这也是基线解算的主要目的。而现有技术中存在数据处理耗时久、观测误差降低双差电离层延迟解算精度，以及利用几何无关组合计算双差电离层时，引入了多路径效应和观测噪声，导致解算精度低的问题。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种应用于全球导航卫星系统的基线解算方法、装置、电子设备及存储介质。包括：确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测方程；根据所述双差相位观测方程，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；对所述双差电离层延迟进行最优估计，计算双差对流层延迟。本申请通过对GNSS卫星的三频观测值进行线性组合，构建波长较长的超宽巷和宽巷虚拟观测量，分别进行超宽巷模糊度和宽巷模糊度固定，直接对超宽巷虚拟观测量和宽巷虚拟观测量进行组合，计算双差电离层延迟和双差对流层延迟，可以缩短处理时间的同时提高模糊度固定成功率，进一步提高双差电离层延迟解算的精度，从而根据双差电离层延迟和双差对流层延迟，生成用于使用户进行卫星定位的虚拟观测值提高定位精度，有效改善定位体验。

如图1所示，所述基线解算方法包括：

步骤S102、确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定组合后的双差相位观测值；

步骤S104、根据所述双差相位观测方程，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；

步骤S106、根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；

步骤S108、对所述双差电离层延迟进行最优估计，确定双差对流层延迟。

在步骤S102中，双差相位观测方程为载波相位的双差相位观测方程。所述确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测方程，包括：顾及双差电离层、对流层的影响，通过如下所示公式确定载波相位的双差相位观测方程：

其中，

进一步的，在确定双差相位观测方程后，对双差相位观测值进行组合，组合后的双差相位观测值如下所示：

其中，i，j，k为三个频率观测值的组合系数，i、j、k为任意整数，

在一些可选的实施方式中，组合模糊度

其中，c为光速，

其中，f

在步骤S104中，所述根据超宽巷载波观测值、宽巷载波观测值以及所述双差相位观测值，进行超宽巷模糊度固定和宽巷模糊度固定，包括：根据所述超宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过码-相位几何无关组合，进行所述超宽巷模糊度的固定；根据所述宽巷载波观测值和所述双差相位观测方程，通过MW组合，进行所述宽巷模糊度的固定。

进一步的，所述根据所述超宽巷载波观测值和所述双差相位观测值，通过码-相位几何无关组合，进行所述超宽巷模糊度的固定，包括：根据所述双差相位观测值和所述波长，通过码-相位几何无关组合对所述超宽巷模糊度进行固定；其中，通过码-相位几何无关组合对所述超宽巷模糊度进行固定如下公式所示：

其中，[·]为取整，

其中，λ

在一些可选的实施方式中，所述根据所述宽巷载波观测值和所述双差相位观测方程，通过MW组合，进行所述宽巷模糊度的固定，包括：

其中，

进一步的，MW组合虽然消除了电离层延迟一阶项和与频率无关的几何项影响，但仍受到多路径和观测噪声的影响，需要进行多历元平滑来实现宽巷模糊度的固定。实现模糊度固定后的宽巷载波相位观测值可以作为高精度的伪距使用，具体的，实现模糊度固定后的宽巷载波相位观测值可以作为高精度的伪距使用，模糊度固定后的宽巷载波相位观测值如下公式所示：

其中，

在一些可选的实施方式中，MW组合，称为组合观测值算法，通过组合观测值算法对宽巷载波观测值进行宽巷模糊度的固定，既消了电离层，又消了几何距离，可用于UPD估计、周跳探测等。HMW组合有时也被叫做MW组合，其表现形式有很多，当然它们原理上是等价的，它的特性为：消电离层、消几何距离、消对流层和钟差、双频伪距载波混组，形成的宽巷模糊度仅受多路径效应、硬件延迟和观测噪声等的影响；在CORS网中，基线间的双频载波相位整周期模糊度需要先被确定，模糊度固定之后才可以精确计算与距离有关的相关误差项。

在步骤S106中，所述根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟，包括：根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，通过如下所示公式，确定所述双差电离层延迟：

其中，

在步骤S108中，由于步骤S106中计算的双差电离层延迟中包含多路径和观测噪声，导致其解的精度较差。所以利用电离层格网模型，计算双差电离层延迟

具体的，卡尔曼滤波计算公式如下所示：

其中，

进一步的，根据双差电离层延迟最优估计，将双差电离层延迟最优估计

具体的，求解双差对流层延迟公式如下所示：

其中，

由上述可以看出，本申请提供的基线解算方法，应用于全球导航卫星系统，包括：确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测方程；根据所述双差相位观测方程，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；对所述双差电离层延迟进行最优估计，然后计算双差对流层延迟。本申请通过对GNSS卫星的三频观测值进行线性组合，构建波长较长的超宽巷和宽巷虚拟观测量，分别进行超宽巷模糊度和宽巷模糊度固定，直接对超宽巷虚拟观测量和宽巷虚拟观测量进行组合，计算双差电离层延迟和双差对流层延迟，可以缩短处理时间的同时提高模糊度固定成功率，进一步提高双差电离层延迟解算的精度，从而根据双差电离层延迟和双差对流层延迟，生成用于使用户进行卫星定位的虚拟观测值提高定位精度，有效改善定位体验。

需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种基线解算装置。

参考图2，所述基线解算装置，应用于全球导航卫星系统，包括：

第一确定模块202，被配置为确定所述卫星系统的三频观测值，根据所述三频观测值，确定双差相位观测值；

固定模块204，被配置为根据所述双差相位观测值，对超宽巷虚拟观测值、宽巷虚拟观测量值进行超宽巷模糊度的固定和宽巷模糊度的固定；

第二确定模块206，被配置为根据模糊度固定后的所述超宽巷虚拟观测值和所述宽巷虚拟观测量值，确定双差电离层延迟；

最优估计模块208，被配置为对所述双差电离层延迟进行最优估计，计算双差对流层延迟。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的基线解算方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的基线解算方法。

图3示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的基线解算方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基线解算方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基线解算方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例所述的基线解算方法相对应的，本公开还提供了一种计算机程序产品，其包括计算机程序指令。在一些实施例中，所述计算机程序指令可以由计算机的一个或多个处理器执行以使得所述计算机和/或所述处理器执行所述的基线解算方法。对应于所述的基线解算方法各实施例中各步骤对应的执行主体，执行相应步骤的处理器可以是属于相应执行主体的。

上述实施例的计算机程序产品用于使所述计算机和/或所述处理器执行如上任一实施例所述的基线解算方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。