本發(fā)明具體涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用從傳統(tǒng)的測(cè)繪領(lǐng)域，延伸到了駕考，智能控制，無人駕駛，無人機(jī)，遙感等領(lǐng)域，從而導(dǎo)致高精度衛(wèi)星導(dǎo)航終端(流動(dòng)站)的數(shù)量在不斷增加。不斷增加的高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航應(yīng)用和定位終端使得高精度的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的需求越來越明顯。

RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)是一種基于載波相位差份的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的基礎(chǔ)上，提供指定坐標(biāo)系中的3維定位結(jié)果，實(shí)時(shí)定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)，并具有實(shí)時(shí)性好、速度快等優(yōu)點(diǎn)。RTK的基本原理為，參考站與流動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，參考站將觀測(cè)數(shù)據(jù)(主要為載波相位、偽距)和參考站標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置通過數(shù)據(jù)鏈(調(diào)制解調(diào)器、電臺(tái)或通信網(wǎng)絡(luò))傳輸給流動(dòng)站，流動(dòng)站利用軟件通過差分計(jì)算，降低流動(dòng)站的觀測(cè)誤差，測(cè)算出流動(dòng)站與參考站之間的相對(duì)坐標(biāo)，根據(jù)參考站的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精密定位，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。RTK技術(shù)廣泛應(yīng)用于室外高精度定位導(dǎo)航相關(guān)的行業(yè)，例如，測(cè)繪，駕考，智能控制，無人駕駛，無人機(jī)，遙感等。

RTK技術(shù)的核心在于考慮到參考站和流動(dòng)站之間觀測(cè)數(shù)據(jù)值具備相同的主要是三種誤差：大氣層傳播誤差、衛(wèi)星星歷誤差、星鐘誤差和其它形式的公共誤差，利用差分的方式消除公共誤差，解算出參考站與流動(dòng)站之間載波相位的整周模糊度與實(shí)時(shí)相位差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度定位。然而，RTK技術(shù)對(duì)于參考站與流動(dòng)站之間的距離有一定的限制。通常而言，參考站和流動(dòng)站之間的距離不能超過20km，稱之為短基線RTK。如果參考站與流動(dòng)站之間的距離超過20km，則參考站和流動(dòng)站接收數(shù)據(jù)存在的電離層誤差的相關(guān)性會(huì)大大降低，從而無法得到有效的RTK定位結(jié)果，使得實(shí)時(shí)定位精度大幅度降低。對(duì)于參考站與流動(dòng)站之間的距離超過20km以上的RTK技術(shù)稱之為長(zhǎng)基線RTK。目前解決長(zhǎng)基線RTK精密定位的關(guān)鍵技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的原理如圖1所示，具體如下：首先，存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)中心，其利用多個(gè)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)生成不同位置下的虛擬參考站(VRS—Virtual Reference Station)并計(jì)算得到虛擬參考站的虛擬觀測(cè)值，進(jìn)而建立一個(gè)虛擬參考站和虛擬觀測(cè)值的列表，并且通過收集所有RTK參考站的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新虛擬參考站的虛擬參考值。其次，流動(dòng)站通過粗定位(偽距單點(diǎn)定位)獲取10米以內(nèi)精度的定位結(jié)果，將其結(jié)果送給網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)中心，RTK數(shù)據(jù)中心根據(jù)其定位結(jié)果計(jì)算出對(duì)應(yīng)的虛擬參考站的位置和觀測(cè)值，并將相應(yīng)的虛擬參考站的虛擬觀測(cè)值傳送給流動(dòng)站。最后，流動(dòng)站利用虛擬參考站的虛擬觀測(cè)值與本站觀測(cè)數(shù)據(jù)做差分，再利用常規(guī)的快速模糊度解算算法獲取流動(dòng)站與虛擬參考站的整周模糊度與實(shí)時(shí)相位差，進(jìn)一步得到厘米級(jí)的定位結(jié)果。

然而，網(wǎng)絡(luò)RTK存在一定的局限性。(1)首先，需要建立一個(gè)RTK數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心與所有RTK參考站的位置需要考慮。RTK數(shù)據(jù)中心與參考站以及流動(dòng)站之間能夠確保實(shí)時(shí)通信，并且對(duì)通信速率有一定的要求。而在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，暫時(shí)沒有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或者當(dāng)通信速率達(dá)不到RTK觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸速率要求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)就不能使用。(2)其次，由于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)主要針對(duì)長(zhǎng)基線RTK存在問題提出的解決方案，因此，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)無法通過短距離電臺(tái)的方式實(shí)現(xiàn)，只能通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)或者無線局域網(wǎng)的形式將參考站的觀測(cè)信息通過internet網(wǎng)絡(luò)匯總到網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)中心，觀測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的傳輸延遲和處理延遲，對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的高精度定位有一定的局限性。(3)接著，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)需要建設(shè)大量的參考站(也稱為CORS站)，CORS站建設(shè)費(fèi)用極高，且CORS站每年需要付出大量的維護(hù)費(fèi)用。(4)最后，RTK數(shù)據(jù)中心需要維持龐大的虛擬參考站數(shù)據(jù)更新和流動(dòng)站數(shù)據(jù)交互。并且，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)算法的復(fù)雜度和虛擬參考觀測(cè)值是隨著流動(dòng)站的數(shù)量的增加而增大，進(jìn)而給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處理和通信網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來極大的負(fù)擔(dān)和壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種定位速度快、定位精度高、成本低廉、大規(guī)模應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)處理壓力小的蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種應(yīng)用所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法進(jìn)行定位的系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法，包括如下步驟：

S1.選取固定參考站，設(shè)置固定參考站自身的高精度標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置；

S2.步驟S1選取的固定參考站實(shí)時(shí)觀測(cè)并獲取RTK技術(shù)所需的觀測(cè)數(shù)據(jù)；

S3.固定參考站將自身的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置發(fā)送至集中控制中心；

S4.集中控制中心根據(jù)步驟S3獲取的固定參考站的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置，分配固定參考站所屬的參考站調(diào)度中心；

S5.固定參考站依據(jù)步驟S2獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算自身的偽距殘差和載波相位殘差；

S6.固定參考站將步驟S5得到的偽距殘差、載波相位殘差以及步驟S1設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置發(fā)送給所屬的參考站調(diào)度中心；

S7.流動(dòng)站通過偽距觀測(cè)值計(jì)算得到自身當(dāng)前的粗定位結(jié)果；

S8.流動(dòng)站將步驟S7得到的粗定位結(jié)果傳送給集中控制中心；

S9.集中控制中心根據(jù)步驟S8獲取的流動(dòng)站的粗定位結(jié)果分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心；

S10.參考站調(diào)度中心根據(jù)參考站的偽距殘差、載波相位殘差和標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置，以及流動(dòng)站的粗定位位置結(jié)果匹配出流動(dòng)站所配對(duì)的候選參考站群；

S11.參考站調(diào)度中心將流動(dòng)站所配對(duì)的候選參考站群的唯一標(biāo)識(shí)(在通信網(wǎng)絡(luò)中為唯一的IP地址或MAC地址)發(fā)送給流動(dòng)站；

S12.流動(dòng)站根據(jù)所配對(duì)的候選參考站群的唯一標(biāo)識(shí)，從通信網(wǎng)絡(luò)中接收對(duì)應(yīng)的參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置；

S13.流動(dòng)站根據(jù)步驟S12接收到數(shù)據(jù)和上一時(shí)刻候選參考站群集合計(jì)算得到最優(yōu)的參考站作為基準(zhǔn)參考站；

S14.流動(dòng)站接收基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合自身的觀測(cè)數(shù)據(jù)，完成流動(dòng)站的高精度定位。

步驟S10所述的流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的參考站包括固定參考站和即時(shí)參考站。

所述的基于RTK和參考站的定位方法還包括如下步驟：

S15.流動(dòng)站獲取設(shè)定時(shí)間內(nèi)的整周模糊度解算的結(jié)果、偽距殘差和載波相位殘差，并聯(lián)合判斷自身是否能夠成為即時(shí)參考站：若判斷成功，則流動(dòng)站轉(zhuǎn)換為即時(shí)參考站；

S16.即時(shí)參考站獲取一定時(shí)間內(nèi)的整周模糊度解算的結(jié)果、偽距殘差和載波相位殘差，并聯(lián)合判斷本即時(shí)參考站是否能繼續(xù)成為即時(shí)參考站：若判斷不成功，則本即時(shí)參考站轉(zhuǎn)換回流動(dòng)站。

步驟S15所述的流動(dòng)站判斷自身是否能夠成為即時(shí)參考站，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行判斷：

若流動(dòng)站連續(xù)N次整周模糊度解算成功，并且每次解算的偽距殘差值不大于2米，且載波相位殘差值不大于2厘米，則流動(dòng)站模式能夠成為即時(shí)參考站。

步驟S16所述的判斷即時(shí)參考站是否能繼續(xù)成為即時(shí)參考站，具體為若即時(shí)參考站有連續(xù)M次整周模糊度解算不成功，則即時(shí)參考站轉(zhuǎn)換為流動(dòng)站。

所述的蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法還包括如下步驟：

S17.集中控制中心接收流動(dòng)站的粗定位定位，判斷流動(dòng)站所在位置與其所屬的參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域之間的關(guān)系，并更新參考站調(diào)度中心所屬的流動(dòng)站集合；

S18.參考站調(diào)度中心更新參考站和流動(dòng)站的配對(duì)信息。

步驟S17所述的更新參考站調(diào)度中心所屬的流動(dòng)站集合，具體為采用如下步驟進(jìn)行更新：

A.參考站調(diào)度中心接收流動(dòng)站的粗定位信息，并上報(bào)集中控制中心；

B.集中控制中心根據(jù)流動(dòng)站所在位置與其所屬的參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域之間的關(guān)系，采用如下規(guī)則更新參考站調(diào)度中心所屬的流動(dòng)站集合：

若流動(dòng)站已經(jīng)越區(qū)并切換到其他參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域，則更新流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心信息，并將更新信息發(fā)送至流動(dòng)站和更新前后的參考站調(diào)度中心；

C.更新前的參考站調(diào)度中心從下屬的流動(dòng)站集中刪除流動(dòng)站信息，且更新后的參考站調(diào)度中心將流動(dòng)站信息添加到自身下屬的流動(dòng)站集。

步驟S18所述的參考站調(diào)度中心更新參考站和流動(dòng)站的配對(duì)信息，具體為采用如下兩種方式之一進(jìn)行更新：

方式A-流動(dòng)站請(qǐng)求更新：當(dāng)流動(dòng)站在所配對(duì)的當(dāng)前的參考站環(huán)境下均無法得到固定解算結(jié)果，則流動(dòng)站請(qǐng)求參考站調(diào)度中心進(jìn)行參考站更新；

方式B-固定時(shí)間更新：在事先設(shè)定的固定時(shí)間周期，所述固定時(shí)間周期計(jì)時(shí)到達(dá)則立即更新參考站和流動(dòng)站的配對(duì)信息；所述固定時(shí)間周期為根據(jù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行設(shè)置，或根據(jù)用戶行為分析進(jìn)行設(shè)置。

步驟S1所述的固定參考站的選取，具體為在已知精確位置的地點(diǎn)設(shè)置固定參考站，或者在任意位置設(shè)置固定參考站，并通過定位算法獲取固定參考站的精確位置。

所述的通過定位算法獲取固定參考站的精確位置，具體為通過PPP精密單點(diǎn)定位算法長(zhǎng)時(shí)間獲取固定參考站的精確位置。

步驟S5所述的計(jì)算偽距殘差和載波相位殘差，具體為采用如下算式進(jìn)行計(jì)算：

式中

其中，Δρ^c為偽距殘差，Δρ^f為載波相位殘差，第i顆衛(wèi)星的每t個(gè)頻點(diǎn)上的偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值所對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)粗定位結(jié)果和精密定位結(jié)果分別為和站點(diǎn)的精確位置為(X^f,Y^f,Z^f)，第i顆衛(wèi)星的位置為(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)。

步驟S9所述的集中控制中心分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心，具體為采用就近分配原則，即集中控制中心選擇距離流動(dòng)站最近的那個(gè)參考站調(diào)度中心為流動(dòng)站歸屬的參考站調(diào)度中心。

步驟S10所述的參考站調(diào)度中心配對(duì)流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的候選參考站群，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行配對(duì)：

流動(dòng)站所配對(duì)的參考站h_j為式中min_G()表示取最大H_G個(gè)值所在的索引列表，γ＝{h＝1,...,H,ΔD_j,h＜SD}；SD的取值與短基線RTK的精度的有關(guān)，SD取值越大則RTK定位精度越?。?/p>

步驟S13所述的計(jì)算出最優(yōu)的參考站作為基準(zhǔn)參考站，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行計(jì)算：

A.判斷上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站是否在本時(shí)刻的候選參考站群集合中：

若上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站在本時(shí)刻的候選參考站群集合中，則本時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站設(shè)定為上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站；

若上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站不在本時(shí)刻的候選參考站群集合中，則按照如下策略選定參考站作為本時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站：

其中argmin_G()表示取最大值所在的索引，且ρ＝{h＝1,...,H_G}；

B.利用步驟A中計(jì)算選取的參考站作為基準(zhǔn)參考站，接收該基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并與流動(dòng)站進(jìn)行整周模糊度解算：

若能得到固定解算結(jié)果，則高精度定位成功；

若無法得到固定解算結(jié)果，則剔除當(dāng)前基準(zhǔn)參考站的索引，重新執(zhí)行上述步驟，直到集合ρ為空集。

步驟S14所述的流動(dòng)站接收基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行自身的高精度定位，具體包括如下步驟：

a.流動(dòng)站接收基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并與自身的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分運(yùn)算，并進(jìn)行整周模糊度解算和高精度定位；

b.若流動(dòng)站不能正常進(jìn)行整周模糊度解算，則將當(dāng)前的基準(zhǔn)參考站剔除，并重復(fù)步驟13：若所有的候選參考站群的參考站全部遍歷一遍之后都不能正確解算整周模糊度，則認(rèn)定流動(dòng)站當(dāng)前時(shí)刻不能進(jìn)行高精度定位；流動(dòng)站進(jìn)行下一次高精度定位解算流程。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法進(jìn)行定位的系統(tǒng)，包括一個(gè)集中控制中心、若干個(gè)RTK蜂窩小區(qū)以及集中控制中心與RTK蜂窩小區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通信鏈路；所述一個(gè)RTK蜂窩小區(qū)包括一個(gè)參考站調(diào)度中心，若干個(gè)固定參考站和若干個(gè)流動(dòng)站，以及參考站調(diào)度中心、固定參考站和流動(dòng)站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信鏈路；所述集中控制中心用于接收固定參考站的位置信息、判斷流動(dòng)站與參考站調(diào)度中心的位置關(guān)系、分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心以及更新流動(dòng)站和參考站調(diào)度中心的數(shù)據(jù)信息；參考站調(diào)度中心用于匹配流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的候選參考站群的信息，并將所述匹配信息通過通信鏈路發(fā)送流動(dòng)站；流動(dòng)站為需要進(jìn)行精確定位的流動(dòng)站，其通過計(jì)算從候選參考站群中選取基準(zhǔn)參考站，并以基準(zhǔn)參考站為準(zhǔn)進(jìn)行自身的定位；固定參考站用于獲取自身所在位置的精確位置，計(jì)算自身的偽距殘差和載波相位殘差并發(fā)送參考站調(diào)度中心，還用于與流動(dòng)站進(jìn)行匹配和定位流動(dòng)站的位置；所述流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的參考站包括固定參考站和即時(shí)參考站，所述即時(shí)參考站由高精度定位后的流動(dòng)站轉(zhuǎn)換而來。

本發(fā)明提供的這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法和系統(tǒng)，基于流動(dòng)站/參考站可動(dòng)態(tài)切換的模式，利用大規(guī)模的流動(dòng)站/參考站的位置和觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及特定的參考站調(diào)度算法，為每個(gè)流動(dòng)站提供多個(gè)特定的參考站進(jìn)行配對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站的高精度定位；本發(fā)明需要一個(gè)集中控制中心和多個(gè)參考站調(diào)度中心，集中控制中心用于分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心，而參考站調(diào)度中心的作用是根據(jù)流動(dòng)站的粗定位結(jié)果對(duì)流動(dòng)站匹配候選參考站集合法，對(duì)流動(dòng)站實(shí)現(xiàn)候選參考站群的分配，其分配的候選參考站群為本參考站調(diào)度中心所屬，每一個(gè)候選參考站群歸屬于一個(gè)參考站調(diào)度中心，當(dāng)參考站的位置發(fā)生一定改變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致所屬的參考站調(diào)度中心也發(fā)生改變；在完成對(duì)流動(dòng)站的候選參考站群配對(duì)后，流動(dòng)站從候選參考站群中選取基準(zhǔn)參考站，并以該基準(zhǔn)參考站為準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站的高精度定位。一個(gè)流動(dòng)站只與一個(gè)參考站配對(duì)。其次，流動(dòng)站在接收到候選參考站群的唯一標(biāo)識(shí)以后，利用候選參考站群的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)作，選取最優(yōu)的基準(zhǔn)參考站，執(zhí)行定位解算算法，最終實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站的精密定位；最后，每一個(gè)流動(dòng)站在完成高精度定位之后，通過一定的判決準(zhǔn)則，可以成為候選參考站以供其他的流動(dòng)站做參考；本發(fā)明不需要進(jìn)行大規(guī)模的集中式的CORS站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，也不需要強(qiáng)大和復(fù)雜的RTK數(shù)據(jù)中心，可以利用現(xiàn)有的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，每一個(gè)移動(dòng)通信基站作為參考站調(diào)度中心，只需要增加一個(gè)控制中心，組成蜂窩網(wǎng)絡(luò)RTK的基本架構(gòu)；與此同時(shí)，使用本發(fā)明提供的高精度定位終端越多，網(wǎng)絡(luò)的魯棒性就越強(qiáng)，能有效地解決基于虛擬參考站的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)存在的關(guān)鍵問題，非常有利于高精度定位導(dǎo)航的大規(guī)模應(yīng)用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的定位原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的定位系統(tǒng)工作示意圖。

圖3為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示為本發(fā)明的定位系統(tǒng)工作示意圖：本發(fā)明提供的這種應(yīng)用所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法進(jìn)行定位的定位系統(tǒng)，包括一個(gè)集中控制中心、若干個(gè)RTK蜂窩小區(qū)以及集中控制中心與RTK蜂窩小區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通信鏈路；所述一個(gè)RTK蜂窩小區(qū)包括一個(gè)參考站調(diào)度中心，若干個(gè)固定參考站和若干個(gè)流動(dòng)站，以及參考站調(diào)度中心、固定參考站和流動(dòng)站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信鏈路；所述集中控制中心用于接收固定參考站的位置信息、判斷流動(dòng)站與參考站調(diào)度中心的位置關(guān)系、分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心以及更新流動(dòng)站和參考站調(diào)度中心的數(shù)據(jù)信息；參考站調(diào)度中心用于匹配流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的候選參考站群的信息，并將所述匹配信息通過通信鏈路發(fā)送流動(dòng)站；流動(dòng)站為需要進(jìn)行精確定位的流動(dòng)站，其通過計(jì)算從候選參考站群中選取基準(zhǔn)參考站，并以基準(zhǔn)參考站為準(zhǔn)進(jìn)行自身的定位；固定參考站用于獲取自身所在位置的精確位置，計(jì)算自身的偽距殘差和載波相位殘差并發(fā)送參考站調(diào)度中心，還用于與流動(dòng)站進(jìn)行匹配和定位流動(dòng)站的位置；所述流動(dòng)站所對(duì)應(yīng)的參考站包括固定參考站和即時(shí)參考站，所述即時(shí)參考站由高精度定位后的流動(dòng)站轉(zhuǎn)換而來。

如圖3所示為本發(fā)明的方法流程圖：本發(fā)明提供的這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)作RTK定位方法，包括如下步驟：

S1.選取固定參考站，設(shè)置固定參考站自身的高精度標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置；固定參考站在選取時(shí)，可以在已知精確位置的地點(diǎn)設(shè)置固定參考站，或者在任意位置設(shè)置固定參考站，并通過PPP精密單點(diǎn)定位算法長(zhǎng)時(shí)間獲取固定參考站的精確位置。

S2.步驟S1選取的固定參考站實(shí)時(shí)觀測(cè)并獲取RTK技術(shù)所需的觀測(cè)數(shù)據(jù)；

S3.固定參考站將自身的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置發(fā)送至集中控制中心；

S4.集中控制中心根據(jù)步驟S3獲取的固定參考站的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置，分配固定參考站所屬的參考站調(diào)度中心；

S5.固定參考站依據(jù)步驟S2獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算自身的偽距殘差和載波相位殘差，具體為采用如下算式進(jìn)行計(jì)算：

式中

其中，Δρ^c為偽距殘差，Δρ^f為載波相位殘差，第i顆衛(wèi)星的每t個(gè)頻點(diǎn)上的偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值所對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)粗定位結(jié)果和精密定位結(jié)果分別為和站點(diǎn)的精確位置為(X^f,Y^f,Z^f)，第i顆衛(wèi)星的位置為(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)；

S6.固定參考站將步驟S5得到的偽距殘差、載波相位殘差以及步驟S1設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置發(fā)送給所屬的參考站調(diào)度中心；

S7.流動(dòng)站通過偽距觀測(cè)值計(jì)算得到自身當(dāng)前的粗定位結(jié)果；

S8.流動(dòng)站將步驟S7得到的粗定位結(jié)果傳送給集中控制中心；

S9.集中控制中心根據(jù)步驟S8獲取的流動(dòng)站的粗定位結(jié)果分配流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心，具體為采用就近分配原則，即集中控制中心選擇距離流動(dòng)站最近的那個(gè)參考站調(diào)度中心為流動(dòng)站歸屬的參考站調(diào)度中心；

S10.參考站調(diào)度中心根據(jù)參考站的偽距殘差、載波相位殘差和標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置，以及流動(dòng)站的粗定位位置結(jié)果匹配出流動(dòng)站所配對(duì)的候選參考站(包括固定參考站和即時(shí)參考站)群，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行配對(duì)：

流動(dòng)站所配對(duì)的參考站h_j為式中min_G()表示取最大H_G個(gè)值所在的索引列表，γ＝{h＝1,...,H,ΔD_j,h＜SD}；SD的取值決定了短基線RTK的精度，SD取值過大會(huì)使得RTK定位精度下降甚至得不到解算結(jié)果。SD取值過小會(huì)導(dǎo)致可能不存在與當(dāng)前流動(dòng)站配對(duì)的參考站；在具體實(shí)施時(shí)，一種可選的方式為：首先將SD設(shè)置為5km，若發(fā)現(xiàn)有參考站，則配對(duì)，若沒有發(fā)現(xiàn)可以配對(duì)的參考站，再將SD增加5km，直到發(fā)現(xiàn)有配對(duì)的參考站為止，其中SD最多累加到20km。H_G為一個(gè)候選參考站群的最大集合數(shù)，其目的主要是為流動(dòng)站提供多個(gè)參考站，使得流動(dòng)站在移動(dòng)過程中，在當(dāng)前基準(zhǔn)參考站環(huán)境下無法正常解算時(shí)，可以直接切換到備選參考站環(huán)境下做解算，而省去了與參考站調(diào)度中心重新連接的過程，因此，H_G取值在3到5之間比較合適；

S11.參考站調(diào)度中心將流動(dòng)站所配對(duì)的候選參考站群的唯一標(biāo)識(shí)(在通信網(wǎng)絡(luò)中為唯一的IP地址或MAC地址)發(fā)送給流動(dòng)站；

S12.流動(dòng)站根據(jù)所配對(duì)的候選參考站群的唯一標(biāo)識(shí)，從通信網(wǎng)絡(luò)中接收對(duì)應(yīng)的參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置；

S13.流動(dòng)站根據(jù)步驟S12接收到數(shù)據(jù)和上一時(shí)刻候選參考站群集合計(jì)算得到最優(yōu)的參考站作為基準(zhǔn)參考站，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行計(jì)算：

A.判斷上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站是否在本時(shí)刻的候選參考站群集合中：

若上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站在本時(shí)刻的候選參考站群集合中，則本時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站設(shè)定為上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站；

若上一時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站不在本時(shí)刻的候選參考站群集合中，則按照如下策略選定參考站作為本時(shí)刻的基準(zhǔn)參考站：

其中argmin_G()表示取最大值所在的索引，且ρ＝{h＝1,...,H_G}；

B.利用步驟A中計(jì)算選取的參考站作為基準(zhǔn)參考站，接收該基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并與流動(dòng)站進(jìn)行整周模糊度解算：

若能得到固定解算結(jié)果，則高精度定位成功；

若無法得到固定解算結(jié)果，則剔除當(dāng)前基準(zhǔn)參考站的索引，重新執(zhí)行上述步驟，直到集合ρ為空集；

S14.流動(dòng)站接收基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合自身的觀測(cè)數(shù)據(jù)，完成流動(dòng)站的高精度定位，具體包括如下步驟：

a.流動(dòng)站接收基準(zhǔn)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并與自身的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分運(yùn)算，并進(jìn)行整周模糊度解算和高精度定位；

b.若流動(dòng)站不能正常進(jìn)行整周模糊度解算，則將當(dāng)前的基準(zhǔn)參考站剔除，并重復(fù)步驟13：若所有的候選參考站群的參考站全部遍歷一遍之后都不能正確解算整周模糊度，則認(rèn)定流動(dòng)站當(dāng)前時(shí)刻不能進(jìn)行高精度定位；流動(dòng)站進(jìn)行下一次高精度定位解算流程；

S15.流動(dòng)站獲取設(shè)定時(shí)間內(nèi)的整周模糊度解算的結(jié)果、偽距殘差和載波相位殘差，并聯(lián)合判斷自身是否能夠成為即時(shí)參考站：若判斷成功，則流動(dòng)站轉(zhuǎn)換為即時(shí)參考站，具體為采用如下規(guī)則進(jìn)行判斷：

若流動(dòng)站連續(xù)N次整周模糊度解算成功，并且每次解算的偽距殘差值不大于2米，且載波相位殘差值不大于2厘米，則流動(dòng)站模式能夠成為即時(shí)參考站；其中，N可取任意整數(shù)值。N取值過小，容易造成即時(shí)參考站的虛警誤判，進(jìn)而導(dǎo)致錯(cuò)誤累積，使得改即時(shí)參考站所配對(duì)的流動(dòng)站都產(chǎn)生定位錯(cuò)誤，對(duì)整個(gè)RTK網(wǎng)絡(luò)造成錯(cuò)誤的蔓延式擴(kuò)散。N取值過大，容易造成極少數(shù)流動(dòng)站能成為參考站，使得RTK網(wǎng)絡(luò)中可以使用的即時(shí)參考站過少。因此，N的取值根據(jù)不同的場(chǎng)景有不同的選擇方式。例如，在無人機(jī)，無人駕駛環(huán)境下，需要亞米級(jí)定位精度環(huán)境下，N取值可以為100-200左右，假設(shè)1秒的更新頻率，則流動(dòng)站成為即時(shí)參考站需要經(jīng)過2-3分鐘的判決時(shí)間。在測(cè)繪環(huán)境下，需要厘米級(jí)定位精度，N的取值可以為1000-3000左右，假設(shè)1秒的更新頻率，則流動(dòng)站成為即時(shí)參考站需要經(jīng)過20-60分鐘左右的判決時(shí)間；

S16.即時(shí)參考站獲取一定時(shí)間內(nèi)的整周模糊度解算的結(jié)果、偽距殘差和載波相位殘差，并聯(lián)合判斷本即時(shí)參考站是否能繼續(xù)成為即時(shí)參考站：若判斷不成功，則本即時(shí)參考站轉(zhuǎn)換回流動(dòng)站，具體為若即時(shí)參考站有連續(xù)M次整周模糊度解算不成功，則即時(shí)參考站轉(zhuǎn)換為流動(dòng)站；為了保證即時(shí)參考站的正確性和不造成RTK網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤蔓延，M的取值在10-20次左右較為合適；

S17.集中控制中心接收流動(dòng)站的粗定位定位，判斷流動(dòng)站所在位置與其所屬的參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域之間的關(guān)系，并更新參考站調(diào)度中心所屬的流動(dòng)站集合，具體為采用如下步驟進(jìn)行更新：

A.參考站調(diào)度中心接收流動(dòng)站的粗定位信息，并上報(bào)集中控制中心；

B.集中控制中心根據(jù)流動(dòng)站所在位置與其所屬的參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域之間的關(guān)系，采用如下規(guī)則更新參考站調(diào)度中心所屬的流動(dòng)站集合：

若流動(dòng)站已經(jīng)越區(qū)并切換到其他參考站調(diào)度中心的管理區(qū)域，則更新流動(dòng)站所屬的參考站調(diào)度中心信息，并將更新信息發(fā)送至流動(dòng)站和更新前后的參考站調(diào)度中心；

C.更新前的參考站調(diào)度中心從下屬的流動(dòng)站集中刪除流動(dòng)站信息，且更新后的參考站調(diào)度中心將流動(dòng)站信息添加到自身下屬的流動(dòng)站集；

S18.參考站調(diào)度中心更新參考站和流動(dòng)站的配對(duì)信息，具體為采用如下兩種方式之一進(jìn)行更新：

方式A-流動(dòng)站請(qǐng)求更新：當(dāng)流動(dòng)站在所配對(duì)的當(dāng)前的參考站環(huán)境下均無法得到固定解算結(jié)果，則流動(dòng)站請(qǐng)求參考站調(diào)度中心進(jìn)行參考站更新；

方式B-固定時(shí)間更新：在事先設(shè)定的固定時(shí)間周期，所述固定時(shí)間周期計(jì)時(shí)到達(dá)則立即更新參考站和流動(dòng)站的配對(duì)信息；所述固定時(shí)間周期為根據(jù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行設(shè)置，或根據(jù)用戶行為分析進(jìn)行設(shè)置。