一種對衛星定位數據進行後差分計算的方法

2023-04-27 11:34:31 2

專利名稱：一種對衛星定位數據進行後差分計算的方法
技術領域：
本發明公開了一種在利用衛星定位時，為提高定位精度消除誤差而採用差分計算的後差分方法。
背景技術：
自1994年美國全球定位系統(GPS)全部建成並投入運行以來，短短的四年中，這一技術發展極為迅速。GPS的應用也進入與定位有關的領域，獲得了巨大的經濟效益和社會效益。為消除GPS衛星軌道誤差、電離層效應以及由於SA政策引起的誤差，在GPS定位中，我們需要應用差分GPS技術。由於GSM系統數據不可廣播的特性，我們無法採用一般的前向差分方案，因而使得後向差分方案的研製成為必要。其次為了減少移動臺通訊的信息量，後差分法具有重要的意義。

發明內容
針對導航型接受機的定位精度不高和測地型接收機不能用於實時動態的情況，通過後差分計算將導航型接收機升級為差分GPS，使得其定位精度由原來的100米左右，提高為10米左右。
本發明對上述為消除誤差，提高GPS定位精度的問題提出一種後差分方法，該方法通過基準站上的接收機求得它至可見衛星的距離，並將此計算出的距離與含有誤差的測量值加以比較求出其偏差。然後將所有衛星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距並求解出本身的位置，就可消去公共誤差，提高定位精度。
一種對衛星定位數據進行後差分計算的方法，其基於車輛上設有衛星定位接收機(GPS接收機)、無線數字蜂窩電話通信器和對衛星定位數據進行處理及對通信器進行控制的通信控制器的移動臺；設有衛星定位接收機、數據處理器以及能通過串口與監控中心通訊的差分基準站；在監控中心配備無線數字蜂窩電話通信器。
所述移動臺通過無線數字蜂窩電話系統中心提供的點對點信息業務向監控中心傳送定位數據，差分基準站通過串口也向監控中心傳送定位數據，在監控中心對這兩組數據進行後差分計算，以達到消除公共誤差，提高定位精度的目的。
所述的衛星定位數據後差分方法，其是安置在移動臺上的GPS接收機將所收到的GPS數據是通過無線數字蜂窩電話系統中心提供的點對點簡訊息業務傳送到監控中心，安置在差分基準站上的GPS接收機將所收到的GPS數據通過串口傳送到監控中心。兩接收機是觀測同一組衛星，顯然衛星鐘差和星曆誤差都是相同的，對基準站接收機和用戶接收機觀測同一顆衛星而獲得的兩個距離的影響也是相同的。這樣，利用由基準站接收機觀測求得的距離改正數對用戶接收機觀測量進行改正，就可以消除這部分公共誤差，其中包括SA政策對衛星增大的誤差、大部分的電離層延遲和部分對流層延遲。
我們選擇了定位精度較高，技術上又切實可行的偽距差分方案偽距差分GPS定位之所以能提高精度，在於兩者之間的空間相關性，即通過差分技術來抵消掉公共誤差部分。但是，這種相關性是隨距離而減弱的。因此，定位精度也隨離基準站的距離而降低。要保證達到一定的精度，離基準站的距離不能過長，一般40km為限。
本發明移動臺與監控中心的數據傳輸可以採用下述任意一種常規對講系統、雙向尋呼、模擬集群、數字集群(如IDEN)、DataCell、CDPD、GSM數據傳輸、GSM/SMS/GPRS、CDMA。


附圖1為基準站、移動臺與衛星的位置圖。
具體實施例方式本發明具體實現原理如下如圖所示。基準站a 。移動臺bρ′ai表示衛星i到a點的偽距，其餘同理(此數值可以從接收機中獲取)ρai表示衛星i到a點的真實距離，其餘同理(此數值可以從接收機中獲取)有公式ρ′＝ρ+Sa+Δρ1+Δρ2+ct1+ct2其中Sa表示由於SA政策引起的誤差；Δρ1表示延遲誤差；Δρ2表示折射誤差；t1表示衛星時鐘誤差；t2表示GPS接收機時鐘誤差；設衛星i為基準衛星，分別列出a，b兩點到衛星i的偽距方程ρ′ai＝ρai+sa+Δρ1(i)+Δρ2(i)+ct1(i)+ct2(a).........1式ρ′bi＝ρbi+sa+Δρ1(i)+Δρ2(i)+ct1(i)+ct2(b).........2式1式減去2式做一次差分，只要基準站和移動臺的距離相對於地面到衛星的距離較小，則Δρ1，Δρ2，ct1可消掉，作差後得3式。Δρ′i＝ρ′ai-ρ′bi＝ρai-ρbi+Δct2(a對b)＝Δρi+Δct2(a對b)...........3式再取一顆衛星(j)來做一次差分ρ′aj＝ρaj+sa+Δρ1(j)+Δρ2(j)+ct1(j)+ct2(a).........4式ρ′bj＝ρbj+sa+Δρ1(j)+Δρ2(j)+ct1(j)+ct2(b).........5式4式減去5式做一次差分，只要基準站和移動臺的距離相對於地面到衛星的距離較小，則Δρ1，Δρ2，ct1可消掉，作差後得6式。
Δρ′j＝ρ′aj-ρ′bj＝ρaj-ρbj+Δct2(a對b)＝Δρj+Δct2(a對b)...........6式此時用3式減去6式做二次差分ρ′ai-ρ′bi-ρ′aj+ρ′bj＝ρai-ρbi-ρaj+ρbj即Δρ′ij＝Δρij...........7式因為偽距值都可以由GPS接收機提供，所以7式左邊為已知值。建立數學模型計算得出如下此時B點的精確位置 x0，y0，z0為GPS接收機提供給用戶的位置坐標，x，y，z為GPS接收機準確的位置坐標。
Δx＝x-x0，Δy＝y-y0，Δz＝z-z0
權利要求
1.一種對衛星定位數據進行後差分計算的方法，其基於是車輛上設有衛星定位接收機(GPS接收機)、無線數字蜂窩電話通信器和對衛星定位數據進行處理及對通信器進行控制的通信控制器的移動臺；以及設有衛星定位接收機、數據處理器以及能通過串口與監控中心通訊的差分基準站；在監控中心配備無線數字蜂窩電話通信器，所述移動臺通過無線數字蜂窩電話系統中心提供的點對點信息業務向監控中心傳送定位數據，差分基準站通過串口也向監控中心傳送定位數據，在監控中心對這兩組數據進行後差分計算。
2.據權利要求1所述的衛星定位數據後差分方法，其特徵是安置在移動臺上的GPS接收機將所收到的GPS數據是通過無線數字蜂窩電話系統中心提供的點對點信息業務傳送到監控中心，安置在差分基準站上的GPS接收機將所收到的GPS數據通過串口傳送到監控中心。
3.根據權利要求1所述的衛星定位數據後差分方法，其特徵是利用二次差分方法，經建立數學模型得B點的精確位置 x0，y0，z0為GPS接收機提供給用戶的位置坐標，x，y，z為GPS接收機準確的位置坐標。Δx＝x-x0，Δy＝y-y0，Δz＝z-z0
4.根據權利要求1所述的衛星定位數據後差分方法，其特徵是本發明移動臺與監控中心的數據傳輸可以採用下述任意一種常規對講系統、雙向尋呼、模擬集群、數字集群(如IDEN)、DataCell、CDPD、GSM數據傳輸、GSM/SMS/GPRS、CDMA。
5.根據權利要求1所述的衛星定位數據後差分方法，其特徵是移動臺與監控中心的數據傳輸為蜂窩電話的簡訊息通道。
全文摘要
本發明公開了一種對衛星定位數據進行後差分的方法。為消除GPS衛星軌道誤差、電離層效應以及由於SA政策引起的誤差，在GPS定位中，我們應用了差分GPS技術，並選擇了定位精度較高，技術上又切實可行的偽距差分方案。在基準站上的接收機要求得它至可見衛星的距離，並將此計算出的距離與含有誤差的測量值加以比較求出其偏差。然後將所有衛星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距並求解出本身的位置，就可消去公共誤差，提高定位精度。
文檔編號G01S19/07GK1405577SQ0112732
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月13日 優先權日2001年8月13日
發明者尹以瀅, 塗高元, 黃朝陽, 陳從華, 林月諮, 郭偉雄 申請人:廈門雅迅網絡股份有限公司