一種雙模實時偽距差分定位系統和偽距改正數據生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高精度導航定位技術領域，具體設及使用抓S和GI^S兩種系統衛星的 一種雙模實時偽距差分定位系統和偽距改正數據生成方法。
【背景技術】
[0002] 全球衛星定位系統（GP巧是美軍70年代初在"子午儀衛星導航定位"技術上發展 起來的具有全球性、全能性、全天候性優勢的導航定位、定時、測速系統。其已廣泛運用于人 們的日常生活中，特別是在車輛導航、精密定位等領域，甚至部分軍事領域對GI^S系統都有 著很強的依賴性。
[0003] 我國北斗二代衛星導航系統度D巧作為國家空間安全和經濟發展最重要的基礎 設施之一，已正式面向中國和周邊地區位置服務，其對我國經濟、科技和社會發展必將產生 巨大深遠的影響。如何利用抓S為人們生活、經濟發展和社會進步服務是我國信息技術革 新的重大科技攻關任務。
[0004] 基于衛星導航系統的高精度定位在港口船舶進港、飛機降落、船舶及車輛導航等 行業有著很強的需求。我國目前在電力、民航，甚至部分軍事領域對GI^S系統都有著很強的 依賴性。作為我國新一代自主衛星導航系統，北斗區域導航系統的建成將為改變我國對GPS 依賴的局面提供可能。但北斗衛星導航系統抓S的單點定位和GI^S的單點定位具有同樣的 問題，就是它們的定位精度都不高，僅為10米左右，在實時導航領域甚至更低。為了解決定 位精度不高運個問題，偽距差分是一種常用的方法。
[0005] 偽距差分定位能夠有效的提高定位精度，滿足高精度導航定位的需要。單點定位 之所W定位精度不高是因為存在著=類誤差，第一類誤差是每一個用戶接收機所公有的， 例如，衛星鐘誤差，星歷誤差，電離層誤差，對流層誤差，地球自轉引起的誤差，潮軟運動造 成的誤差等，第二類誤差是不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差，第=類 誤差為各用戶接收機所固有的誤差，例如內部噪聲，通道延遲，多徑效應等。偽距差分技術 能夠極大的減弱甚至消除第一類誤差的誤差，因此能夠提高定位精度。
[0006] 在車載導航領域，由于GI^S或BDS系統的導航精度都不高，一般導航精度在10米 左右，遠遠達不到車輛精確導航的需求。用戶需要提高導航定位精度。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是設計一種雙模實時偽距差分定位系統，包括中屯、處理器及其連接 的地面GNSS基準站和差分數據發送鏈路模塊。地面GNSS基準站包括一臺抓S和GPS雙模 接收機及其配置的GNSS接收天線。中屯、處理器含有GNSS導航數據解算模塊、差分數據生 成模塊和RTCM差分數據編碼模塊。
[0008] 本發明的另一目的是設計一種雙模實時偽距差分定位系統的偽距改正數據生成 方法，中屯、處理器指令GNSS基準站接收多顆GPS和抓S衛星的信號，并指令各個模塊根據 多顆GPS衛星和抓S衛星的星歷及導航數據解算所有觀測到的衛星的星歷、偽距W及載波 相位數據，據W計算站星距，得到各抓s和GPS衛星的偽距改正數和變化率信息，RTCM編碼 和調制后發送到各用戶。
[0009] 本發明設計的一種雙模實時偽距差分定位系統包括中屯、處理器及其連接的GNSS 基準站和差分數據發送鏈路模塊。GNSS為全球衛星導航系統的英文縮寫，原文為Global NavigationSatelliteSystem。
[0010] 所述GNSS基準站包括一臺抓S和GPS雙模接收機及其配置的GNSS接收天線，GNSS 基準站固定安裝于某地點，其坐標位置精確已知，GNSS基準站通過GNSS接收天線實時差分 接收多顆GPS和BDS衛星的信號。
[0011] 所述中屯、處理器含有GNSS導航數據解算模塊、差分數據生成模塊和RTCM差分數 據編碼模塊。
[0012] 差分數據發送鏈路模塊包括順序連接的MSK調制模塊、發送器及發送天線。 MSK(MinimumShiftIfeying)調制為最小頻移鍵控調制。
[0013] 所述中屯、處理器經RS232串行通信口與GNSS基準站的BDS和GPS雙模接收機連 接，二者進行雙向通訊。
[0014] 所述GNSS基準站的抓S和GI^S雙模接收機根據中屯、處理器的指令接收多顆抓S和 GPS衛星的星歷數據，偽距，多普勒頻率，載波相位等信息后，送入中屯、處理器，GNSS導航數 據解算模塊解算所有觀測到的衛星的星歷、偽距W及載波相位數據，差分數據生成模塊根 據GNSS基準站的準確位置數據解算衛星位置，得到站星距，通過站星距與偽距相比較，得 到偽距改正數等信息，送入RTCM差分數據編碼模塊，將其RTCM差分編碼，編碼后的信息發 送到MSK調制模塊進行調制，調制后的高頻信號由數據發送模塊發送給周邊的GNSS用戶。
[0015] 本發明一種雙模實時偽距差分定位系統的偽距改正數據生成方法的主要步驟如 下：
[0016] 步驟1 :中屯、處理器通過RS232串行通信口發送指令給GNSS基準站，命令GNSS基 準站接收衛星信號并輸出相應的觀測數據。
[0017] 步驟2 :地面GNSS基準站在接收到指令后，接收同一時間點觀測到的所有GPS衛 星和抓S衛星的星歷及導航數據，并實時發送給中屯、處理器； 陽0化]步驟3 :中屯、處理器接收多顆GPS衛星和多顆抓S衛星導航數據，送入GNSS導航 數據解算模塊，提取所有觀測到的各衛星的觀測時間、星歷、偽距、鐘差W及載波相位數據， 并保存；
[0019] 步驟4 :步驟3所得數據送入差分數據生成模塊，由觀測時間和星歷數據計算所有 觀測到的衛星的坐標位置，由GNSS基準站的坐標和各衛星的坐標計算觀測到的各顆衛星 到GNSS基準站的真實距離，即站星距，通過站星距和偽距的比較，得到各抓S和GPS衛星的 偽距改正數，并計算偽距改正數變化率。計算公式如下：
[0020] 設GNSS基準站的精確坐標為（Xe，ye，z。）位置精確已知，利用第i顆衛星的觀測時 間和星歷數據計算出的第i顆衛星軌道位置為（Xi，yi，Zi)，第i顆衛星到基準站的站星距 為：
[0021]
[0022] GNSS基準站對第i顆衛星的偽距測量值為P1，偽距包括各種誤差，與真實距離不 同。由下式求出偽距改正數w及偽距改正數變化率：
[0023]偽距改正數為：AP=Ri-pi似
[0024] 偽距改正數變化率為：么耗氣每/么《 錢
[00巧]步驟5 :步驟4的計算結果送入RTCM差分數據編碼模塊，將抓S和GPS的偽距改 正數和偽距改正數變化率信息進行RTCM差分編碼，生成國際通用的RTCMSC104V2. 3版本 格式的偽距差分信息，產生二進制的數據流；
[0026] 步驟6:步驟5所得各抓S和GPS衛星的RTCM編碼偽距差分信息送到MSK調制模 塊進行MSK調制，得到甚高頻的VHF(Very化曲化equency)數據；
[0027] 步驟7:步驟6的VHF數據通過數據發送模塊發送給周邊的GNSS用戶。用戶根據 各抓S和GI^S衛星的實時偽距差分數據，大幅度提升了實時導航定位精度。
[0028]與現有技術相比，本發明一種雙模實時偽距差分定位系統和偽距改正數據生成方 法的有益效果為：1、在GI^S單模的偽距差分的基礎上，將GI^S和抓S衛星偽距差分相結合， 成為聯合的BDS和GI^S雙模實時偽距差分系統，大幅度提升實時導航定位精度，將目前十米 級的實時導航精度提高至米級甚至亞米級，為車輛導航、船舶導航、精準農業等要求較高精 度導航的行業用戶，提供高精度的可靠的偽距差分信息；2、可W根據實際需要調整偽距改 正數的更新時間，最短可達每秒鐘更新一次，且可根據用戶需要調整，靈活性大；3