專利名稱：全球導航衛星系統(gnss)高精度單點定位方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及衛星定位技術領域，具體是一種全球導航衛星系統(GNSS) 高精度單點定位方法及系統。
技術背景衛星定位技術自1993年全球定位系統GPS建成以來，在移動目標監控、 測量、導航、定時、空間技術等多方面得到了廣泛應用，并成為繼通信、互 聯網之后的第三個IT新增長點，基于位置的信息服務(LBS)將是未來衛星導 航定位技術最廣闊、最具潛力和最引人注目的發展方向之一。繼GPS之后， 前蘇聯建立了 GOLNASS衛星定位系統，歐盟正在建設GALILEO衛星定位 系統，我國正在發展北斗(BEIDOU)導航衛星系統。國際上把各種衛星定位系 統(包括GPS、 GLONASS、 GALILEO、 BEIDOU)統稱為全球導航衛星系統 (GNSS)。衛星定位的工作模式主要有傳統靜態定位模式，這種定位模式每點觀測 時間長，精度高(可達mm級)，適用于高精度的控制點測量；實時動態差分 定位(RTK)方式，這種方式具有精度高、速度快等特點，但是作業范圍受 到限制， 一般不超過15公里，并且需要建立基準站和實時數據通訊，因此使 用范圍受到一定的限制；普通單點定位，使用一臺儀器進行定位，工作方便、 效率高，但只能達到平面10m、高程15m的定位精度，適用于低精度導航， 不能滿足高精度的測量和精確導航的需求。高精度單點定位技術(PPP)是指采用單臺衛星定位接收機獨立工作，對全球 范圍內的任何動態目標進行高精度定位、測速和授時。基于GPS的PPP技術近幾年國內外的研究熱點之一，取得了較好的成果。但目前還沒有基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略衛星導航系統兼容的高精度單點定位技術。 發明內容為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在于提供一種全球導 航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法及系統，實現基于北斗 /GPS/GLONASS/伽利略衛星導航系統兼容的高精度單點定位，能提供更高質量 的單點定位位置信息。本發明的技術方案是全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法，包括以下步驟將對北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統具有通用性的觀測值 定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互轉換參數預存于雙 頻GPS接收機的存儲模塊中；雙頻GPS接收機通過天線接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略多個衛星 導航系統的信號，并通過信號轉換單元轉換為數字信號；雙頻GPS接收機的數據處理單元讀取存儲模塊中的相互轉換參數及觀測 值定位方程對所述數字信號進行處理；采用對流層模型減弱中性大氣的延遲， 利用消電離層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷 系統誤差改正值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、 地球自傳的影響，通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并 消去鐘差，釆取算法提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三 維坐標解算；采用卡爾曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精 密星歷進行精處理得到改進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀 測量和星歷的聯合使用；PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值，送至設置一外業數據采 集裝置進行記錄。該方法中，所述外業地理信息數據采集裝置，還用于記錄測站信息；測 站信息包括測站標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。該方法中，外業地理信息數據采集裝置還用于將數據導出至內業高精度 GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、GPS雙頻觀測 值進行坐標解算。本發明的目的還在于提供一種全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位系統，包括一天線，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統的信號； 一雙頻GPS接收機；該雙頻GPS接收機包括存儲模塊，用于存儲對北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統具 有通用性的觀測值定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互 轉換參數；信號轉換單元，用于將接收到的各衛星導航系統的信號轉換為數字信號; 數據處理單元，用于讀取存儲模塊中所述相互轉換參數及觀測值定位方程對所述數字信號進行處理，采用對流層模型減弱中性大氣的延遲，利用消 電離層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷系統誤 差改正值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、地球自 傳的影響，通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并消去鐘 差，采取算法提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三維坐標 解算；采用卡爾曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精密星歷 進行精處理得到改進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和星歷的聯合使用；所述PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值；通訊單元，用于將雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值送至一外業數據采 集裝置；.外業數據采集裝置，用于記錄雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值。該系統中，所述外業數據采集裝置還記錄測站信息，測站信息包括測 站標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。該系統中，所述外業數據采集裝置設有數據導出接口，用于將數據導出 至內業高精度GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、 GPS雙頻觀測值進行坐標解算。該系統中，所述數據輸出單元與所述外業數據采集裝置之間為藍牙無線 通訊連接。本發明的有益效果是它基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略衛星導航系統 兼容的高精度單點定位技術，是對已有的基于GPS的PPP的擴展，將為地理 信息采集提供比目前普通單點定位更高質量的位置信息，并且為流動基準站 的建立提供技術保障，可以實現基于流動基準站的實時動態差分定位，為全 球用戶提供各種基于位置的服務，提供動實時、動態、精確的三維位置，在 公路、鐵路客貨運車輛安全保障、漁業生產安全保障與信息服務、特殊人群 與個人監護服務，以及在國土資源調查與管理、生態環境監測、城鄉規劃與 管理監測評價、重大自然災害與應急監測等領域具有產生很高的社會和經濟 效益。基于GNSS的高精度單點定位技術是衛星導航定位領域的高新技術， 具有廣闊的產業化前景。


下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明 圖l為本發明的結構示意框圖，圖2為本發明的流程圖。
具體實施方式
如圖1所示，全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位系統，包括 一天線，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統的信號； 一雙頻GPS接收機；該雙頻GPS接收機包括存儲模塊，用于存儲對北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統具 有通用性的觀測值定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互 轉換參數；信號轉換單元，用于將接收到的各衛星導航系統的信號轉換為數字信號； 數據處理單元，用于讀取存儲模塊中所述相互轉換參數及觀測值定位方 程對所述數字信號進行處理，采用對流層模型減弱中性大氣的延遲，利用消 電離層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷系統誤 差改正值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、地球自 傳的影響，通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并消去鐘 差，采取算法提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三維坐標 解算；采用卡爾曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精密星歷 進行精處理得到改進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和 星歷的聯合使用；所述PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值；通訊單元，用于將雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值送至一外業數據采 集裝置；該外業數據采集裝置可為一掌上電腦(PDA);外業數據采集裝置，用于記錄雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值。 該系統中，所述外業數據采集裝置還記錄測站信息，測站信息包括測 站標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。該系統中，所述外業數據采集裝置設有數據導出接口，用于將數據導出至內業高精度GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、 GPS雙頻觀測值進行坐標解算。該系統中，所述數據輸出單元與所述外業數據采集裝置之間為藍牙無線 通訊連接。如圖2所示，該全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法，包括 以下步驟-將對北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統具有通用性的觀測值 定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互轉換參數預存于雙 頻GPS接收機的存儲模塊中；雙頻GPS接收機通過天線接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略多個衛星 導航系統的信號，并通過信號轉換單元轉換為數字信號；雙頻GPS接收機的數據處理單元讀取存儲模塊中的相互轉換參數及觀測值定位方程對所述數字信號進行處理；采用對流層模型減弱中性大氣的延遲，利用消電離層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷系統誤差改正值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、地球自傳的影響，通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并消去鐘差，采取算法提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三維坐標解算；采用卡爾曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精密星歷進行精處理得到改進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和星歷的聯合使用；PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值，送至設置一外業數據采集裝置進行記錄。該方法中，所述外業地理信息數據采集裝置，還用于記錄測站信息；測 站信息包括測站標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。該方法中，外業地理信息數據采集裝置還用于將數據導出至內業高精度 GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、GPS雙頻觀測 值進行坐標解算。
權利要求
1、全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法，其特征是包括以下步驟將對北斗、GPS、GLONASS、伽利略衛星導航系統具有通用性的觀測值定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互轉換參數預存于雙頻GPS接收機的存儲模塊中；雙頻GPS接收機通過天線接收北斗、GPS、GLONASS、伽利略多個衛星導航系統的信號，并通過信號轉換單元轉換為數字信號；雙頻GPS接收機的數據處理單元讀取存儲模塊中的相互轉換參數及觀測值定位方程對所述數字信號進行處理；采用對流層模型減弱中性大氣的延遲，利用消電離層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷系統誤差改正值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、地球自傳的影響，通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并消去鐘差，采取算法提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三維坐標解算；采用卡爾曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精密星歷進行精處理得到改進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和星歷的聯合使用；PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值，送至設置一外業數據采集裝置進行記錄。
2、 根據權利要求1所述的全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方 法，其特征是所述外業地理信息數據采集裝置，還用于記錄測站信息；測站 信息包括測站標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。
3、 根據權利要求2所述的全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法，其特征是外業地理信息數據釆集裝置還用于將數據導出至內業高精度GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、GPS雙頻觀測值進行坐標解算。
4、 全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位系統，其特征是，包括 一天線，用于接收北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統的信號；一雙頻GPS接收機；該雙頻GPS接收機包括存儲模塊，用于存儲對北斗、GPS、 GLONASS、伽利略衛星導航系統具有 通用性的觀測值定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互轉換 參數；信號轉換單元，用于將接收到的各衛星導航系統的信號轉換為數字信號； 數據處理單元，用于讀取存儲模塊中所述相互轉換參數及觀測值定位方程 對所述數字信號進行處理，采用對流層模型減弱中性大氣的延遲，利用消電離 層延遲雙頻組合消去電離層延遲，采用精密星歷或實時估計星歷系統誤差改正 值，采用多項式擬合、雙頻組合探測周調，改正地球固體潮、地球自傳的影響， 通過星間求差、歷元間求差等方法進一步減弱大氣延遲并消去鐘差，采取算法 提高求解病態方程的精度和可靠性，最終實現高精度三維坐標解算；采用卡爾 曼濾波、利用廣播星歷得到實時解，最后利用事后精密星歷進行精處理得到改 進后的高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和星歷的聯合使用；所 述PVT結果包括雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值；通訊單元，用于將雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值送至一外業數據采集裝置；外業數據采集裝置，用于記錄雙頻載波相位觀測值、偽距觀測值。
5、 根據權利要求4所述的全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位系統，其特征是，所述外業數據采集裝置還記錄測站信息，測站信息包括測站 標識、地物點屬性、天線高、觀測時間。
6、 根據權利要求4或5所述的全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定 位系統，其特征是，所述外業數據采集裝置設有數據導出接口，用于將數據導 出至內業高精度GPS單點定位數據處理裝置，然后利用IGS精密星歷、鐘差、 GPS雙頻觀測值進行坐標解算。
7、 根據權利要求4所述的全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定〗立系 統，其特征是所述數據輸出單元與所述外業數據采集裝置之間為藍牙無線通 訊連接。
全文摘要
一種全球導航衛星系統(GNSS)高精度單點定位方法及系統，其方法包括以下步驟將對北斗、GPS、GLONASS、伽利略衛星導航系統具有通用性的觀測值定位方程及各衛星導航系統的坐標系統、時間系統的相互轉換參數預存于雙頻GPS接收機的存儲模塊中；雙頻GPS接收機通過天線接收多個衛星導航系統的信號，并通過信號轉換單元轉換為數字信號；數據處理單元讀取存儲模塊中的相互轉換參數及觀測值定位方程對所述數字信號進行處理；最終得高質量PVT結果；實現不同衛星導航系統觀測量和星歷的聯合使用；PVT結果送至設置一外業數據采集裝置進行記錄。它實現基于北斗/GPS/GLONASS/伽利略衛星導航系統兼容的高精度單點定位，能提供更高質量的單點定位位置信息。
文檔編號G01S5/02GK101581774SQ200910016430
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者劉學偉, 司少先, 崔洪濤, 巢佰崇, 楊玉坤, 羅年學, 郭際明 申請人:山東正元地理信息工程有限責任公司