本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)衛(wèi)星定位方法，特別涉及逆向?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)碼相位差分技術(shù)(realtimedifferential，rtd)與行人航位推算融合的衛(wèi)星定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，與位置相關(guān)的信息增值服務(wù)已經(jīng)成為現(xiàn)代地理信息產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，并逐漸成為其中最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。位置服務(wù)(locationbasedservices，lbs)是通過電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)(如gsm網(wǎng)、cdma網(wǎng))獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo))，在電子地圖平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)，它是移動(dòng)通信技術(shù)、空間定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等多種技術(shù)融合發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，通過移動(dòng)終端和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的相互配合，以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，確定移動(dòng)用戶的實(shí)際地理位置，從而提供用戶所需要的與位置相關(guān)的服務(wù)信息。

實(shí)現(xiàn)位置服務(wù)首先要解決的問題就是：如何隨時(shí)隨地獲取用戶的準(zhǔn)確位置。美國全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)gps自1994年全面建成以來，最初主要向軍事和政府部門提供導(dǎo)航定位授時(shí)服務(wù)，如今卻在民用市場(chǎng)上發(fā)揮著難以想象的推動(dòng)力，廣泛應(yīng)用于大地勘測(cè)、應(yīng)急救援、物流業(yè)、智能交通、個(gè)人導(dǎo)航、精細(xì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，隨著我國bds的建成與發(fā)展，多星座全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)成為室外民用導(dǎo)航定位的主要手段。衛(wèi)星定位技術(shù)因其覆蓋面廣，在大多數(shù)環(huán)境下能做到全天時(shí)較高精度的定位，成為行人導(dǎo)航中的重要手段。但是行人很多活動(dòng)區(qū)域集中在gnss接收機(jī)定位性能欠佳的復(fù)雜環(huán)境中，諸如高樓林立的城市峽谷、隧道、室內(nèi)、地下人行道等復(fù)雜環(huán)境中，由于信號(hào)被遮擋、衰減和干擾，接收機(jī)出現(xiàn)定位時(shí)間長(zhǎng)、精度很差甚至無法定位。

為了獲取連續(xù)的導(dǎo)航定位結(jié)果，各種基于不同頻段、網(wǎng)絡(luò)和定位機(jī)制的射頻信號(hào)被用來解決gnss定位不佳的問題，主要分為四類：1)基于移動(dòng)通信系統(tǒng)的定位技術(shù)；2)基于無線局域網(wǎng)wlan的定位技術(shù)；3)基于rftd、uwb、藍(lán)牙超聲等定位技術(shù)；4)基于偽衛(wèi)星的定位技術(shù)。其中，前三類方法均需要額外的終端設(shè)備來實(shí)現(xiàn)定位功能，第四類通過將衛(wèi)星信號(hào)從室外引入室內(nèi)，但是適用場(chǎng)合為相對(duì)開闊的大型室內(nèi)展館或商場(chǎng)，并且多路徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致定位精度不夠高。因此，基于以上四類方法均無法實(shí)現(xiàn)低成本、較高精度的行人室內(nèi)外無縫定位。

基于偽距的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)碼相位差分技術(shù)測(cè)量，對(duì)于終端的要求降低，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)時(shí)獲取用戶的位置，保證了定位的連續(xù)性和穩(wěn)定性，在某些領(lǐng)域，比如精密交通測(cè)量和精細(xì)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中，米級(jí)或者亞米級(jí)定位精度即能滿足測(cè)量定位的要求，因此，利用基于偽距的逆向rtd定位，即基于中心服務(wù)器進(jìn)行坐標(biāo)解算的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)偽距差分技術(shù)，可以大大提高測(cè)量工作的效率和經(jīng)濟(jì)效率。但，即使如此，基于偽距的逆向rtd在觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目不足的條件下也無法正常定位，如，當(dāng)流動(dòng)站處于城市高樓之間，或者處于隧道之中，即使采用bds/gps雙系統(tǒng)接收機(jī)，也難以穩(wěn)定收到5顆以上的衛(wèi)星來定位。因此，需要解決這種在衛(wèi)星數(shù)目不足，無法利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位的情況，以保證定位結(jié)果的穩(wěn)健性和連續(xù)性，滿足數(shù)據(jù)處理中心實(shí)時(shí)獲得流動(dòng)站定位坐標(biāo)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種基于逆向rtd和行人航位推算融合的米級(jí)定位方法，可根據(jù)實(shí)際觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目，確定采取不同的定位方式及算法，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站在復(fù)雜環(huán)境下連續(xù)實(shí)時(shí)的定位，并獲得米級(jí)的定位精度。

本發(fā)明公開一種基于逆向rtd與行人航位推算融合的米級(jí)定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

s1、中心服務(wù)器首先對(duì)基準(zhǔn)站上傳的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼；

s2、中心服務(wù)器根據(jù)基準(zhǔn)站的解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行基站衛(wèi)星位置計(jì)算，獲取當(dāng)前歷元的觀測(cè)衛(wèi)星坐標(biāo)；

s3、中心服務(wù)器同時(shí)接收流動(dòng)站上傳的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將從流動(dòng)站接收的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站的解碼數(shù)據(jù)一起進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

s4、中心服務(wù)器對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站觀測(cè)歷元的時(shí)間相關(guān)性匹配，根據(jù)匹配結(jié)果選擇偽距差分定位或航位推算計(jì)算流動(dòng)站坐標(biāo)；

s5、對(duì)于偽距差分定位模式選擇站間單差在lkm之內(nèi)，即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離；對(duì)于航位推算方法根據(jù)前兩個(gè)歷元流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，結(jié)合慣導(dǎo)信息中的動(dòng)靜百分比信息據(jù)判斷流動(dòng)站的行走狀態(tài)，利用航位推算算法將動(dòng)靜百分比與行人航位推算速度結(jié)合，獲得流動(dòng)站在無法進(jìn)行衛(wèi)星定位情況下位置計(jì)算，并獲得米級(jí)的定位精度；

s6、將偽距差分定位或行人航位推算獲得的流動(dòng)站三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)系blh，并生成nmea-0183協(xié)議下標(biāo)準(zhǔn)gga，完成流動(dòng)站實(shí)時(shí)連續(xù)定位。

進(jìn)一步的，步驟s1中，對(duì)基準(zhǔn)站上傳的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼，解碼后生成標(biāo)準(zhǔn)的rtcm格式數(shù)據(jù)，包含觀測(cè)值文件和導(dǎo)航電文。

進(jìn)一步的，步驟s3中所述的預(yù)處理是指將信噪比低于28、衛(wèi)星高度角低于10度、無法計(jì)算位置、偽距觀測(cè)值無效的衛(wèi)星剔除，不參與偽距差分定位的解算。

進(jìn)一步的，步驟s4中，若匹配結(jié)果顯示時(shí)間相關(guān)性強(qiáng)，則匹配成功生成一個(gè)共視文件；根據(jù)共視文件中觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目n選擇采用偽距差分定位或行人航位推算定位，若衛(wèi)星數(shù)目大于n顆，則進(jìn)行偽距差分定位；若小于等于n顆，則進(jìn)行航位推算。

進(jìn)一步的，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的觀測(cè)歷元時(shí)間(gpst)限制在120s之內(nèi)匹配成功；所述觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目n為5顆。

進(jìn)一步的，步驟s5中，偽距單差l為30km，站間單差的誤差殘留項(xiàng)可以忽略，并且觀測(cè)值之間沒有相關(guān)性。

進(jìn)一步的，步驟s5中，偽距單差的計(jì)算公式為：

式中v為殘差矩陣；b為設(shè)計(jì)矩陣；為待估參數(shù)；l為觀測(cè)矩陣；p為觀測(cè)值權(quán)矩陣；其中：

v＝[v1v2…vn]^t,

式中，vi和分別表示第i顆衛(wèi)星對(duì)應(yīng)觀測(cè)方程的殘差和偽距觀測(cè)噪聲方差；dx、dy、dz分別為空間直角坐標(biāo)系下三個(gè)方向上的坐標(biāo)改正值；△t1和△t2是bds和gps接收機(jī)鐘差參數(shù)；(x0,y0,z0)為用戶站初始坐標(biāo)；ρ0i、p1i和為分別第i顆衛(wèi)星流動(dòng)站的初始站星距離、單頻偽距觀測(cè)值和基準(zhǔn)站的初始站星距離、單頻偽距觀測(cè)值。

進(jìn)一步的，步驟s5中，航位推算的步驟包括：

s51、根據(jù)流動(dòng)站前兩個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)下的xyz坐標(biāo)值，即航位推算的區(qū)段，確定流動(dòng)站wgs84坐標(biāo)系下三個(gè)方向的速度：

上式中，和分別表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站x方向的坐標(biāo)，和表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站y方向的坐標(biāo)，和表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站z方向的坐標(biāo)，i表示觀測(cè)歷元，ti表示觀測(cè)歷元時(shí)間(gpst)；

s52、根據(jù)s31中確定出流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下三個(gè)方向的速度，即行人航位推算速度，結(jié)合慣導(dǎo)給出的動(dòng)靜百分比數(shù)據(jù)，以及第i-1個(gè)與第i個(gè)歷元的時(shí)間間隔確定第i個(gè)歷元的流動(dòng)站坐標(biāo)增量：

△x＝vx·(ti-ti-1)·ω^x

△y＝vy·(ti-ti-1)·ω^y

△z＝vz·(ti-ti-1)·ω^z

上式中，vx表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下x方向的速度，vy表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下y方向的速度，vz表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下z方向的速度，ti-ti-1表示相鄰歷元的時(shí)間間隔，ω^x、ω^y、ω^z分別表示xyz三個(gè)方向上的慣導(dǎo)動(dòng)靜百分比，ω范圍在0-1之間，靠近0代表行人靜止，靠近1代表行人處于正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

s53、根據(jù)第i個(gè)歷元的流動(dòng)站坐標(biāo)增量和第i-1個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下xyz坐標(biāo)確第i個(gè)歷元的坐標(biāo)

式中，即為流動(dòng)站在行人航位推算算法中空間直角坐標(biāo)系下的位置，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將空間直接坐標(biāo)轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)，并生成標(biāo)準(zhǔn)gga格式，即完成無法利用衛(wèi)星定位情況下行人航位推算算法。

進(jìn)一步的，基準(zhǔn)站與中心服務(wù)器之間采用socket雙向接口通訊，其通訊協(xié)議是tcp協(xié)議；根據(jù)基準(zhǔn)站固定的ip和端口號(hào)，中心服務(wù)器可實(shí)時(shí)獲取基站接收到的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)；流動(dòng)站通過專網(wǎng)或者公網(wǎng)與中心服務(wù)器進(jìn)行4g/3g/2g通信，將衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器。

本發(fā)明還公開一種基于逆向rtd與航位推算融合的米級(jí)定位系統(tǒng)，采用上述米級(jí)定位方法，包括基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)處理中心；其中：

基準(zhǔn)站包括衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)和gnss天線，基準(zhǔn)站與中心服務(wù)器采用socket雙向接口通訊，其通訊協(xié)議是tcp協(xié)議，根據(jù)基準(zhǔn)站固定的ip和端口號(hào)可實(shí)時(shí)獲取基站接收到的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)；

流動(dòng)站包含單頻接收機(jī)、gnss天線和gprs數(shù)據(jù)通訊模塊，流動(dòng)站通過專網(wǎng)或公網(wǎng)4g/3g/2g數(shù)據(jù)通訊將單頻接收機(jī)的gnss原始觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳至即中心服務(wù)器；

中心服務(wù)器用于數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)預(yù)處理、差分?jǐn)?shù)據(jù)解算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與基準(zhǔn)站或流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

通過使用本發(fā)明所公開的基于逆向rtd和航位推算融合的米級(jí)定位方法及系統(tǒng)所帶來的有益效果：

(1)可根據(jù)實(shí)際觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目，確定采取不同的定位方式及算法，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站在復(fù)雜環(huán)境下連續(xù)實(shí)時(shí)的定位，并獲得米級(jí)的定位精度，對(duì)于行人導(dǎo)航定位、精密交通導(dǎo)航定位等對(duì)定位時(shí)效性和連續(xù)性有較高要求的領(lǐng)域具有顯著意義。

(2)在衛(wèi)星數(shù)目不足的條件下，本發(fā)明所建立的航位推算方法，采用衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)和低成本接收機(jī)提供的動(dòng)靜百分比信息進(jìn)行行人位置推算，由于行人步長(zhǎng)和低動(dòng)態(tài)車輛的速度具有上限，因此通過設(shè)定上限值來減少由時(shí)間累積帶來的位置誤差，通過本發(fā)明提出的外推算法其定位結(jié)果可達(dá)到米級(jí)的定位精度。

(3)在衛(wèi)星數(shù)目足夠的條件下使用逆向rtd定位，其中逆向rtd采用站間偽距單差的方式定位，可以消除電離層、對(duì)流層等空間相關(guān)性誤差，并采用基于偽距噪聲定權(quán)的方式提高定位精度；這種觀測(cè)值權(quán)矩陣p采用偽距觀測(cè)噪聲定權(quán)模型，權(quán)陣p為對(duì)角矩陣，可以提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位在遮擋環(huán)境中抗偽距觀測(cè)噪聲的能力，利用不同類型衛(wèi)星觀測(cè)噪聲的差異性，采用偽距噪聲方差定權(quán)的方式可以提高單頻偽距導(dǎo)航定位的精度。

(4)在實(shí)際應(yīng)用中，能夠有效解決行人或低動(dòng)態(tài)車輛在城市隧道、室內(nèi)、地下通道等衛(wèi)星定位數(shù)目不足條件下的定位問題；并且，利用衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)和動(dòng)靜百分比信息，無需額外設(shè)備和推算方位角，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下行人或低動(dòng)態(tài)車輛實(shí)時(shí)、連續(xù)的定位。

附圖說明

圖1是基于逆向rtd和行人航位推算融合的米級(jí)定位算法流程圖；

圖2是基準(zhǔn)站示意圖；

圖3是流動(dòng)站示意圖；

圖4是流動(dòng)站偽距差分定位平面軌跡圖；

圖5是流動(dòng)站航位推算定位平面軌跡圖；

圖6是流動(dòng)站偽距差分n方向定位偏差；

圖7是流動(dòng)站偽距差分e方向定位偏差；

圖8是流動(dòng)站航位推算n方向定位偏差；

圖9是流動(dòng)站航位推e方向定位偏差；

圖10是流動(dòng)站偽距差分和航位推算融合后的n方向定位偏差圖；

圖11是流動(dòng)站偽距差分和航位推算融合后的e方向定位偏差圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

結(jié)合圖1所示，實(shí)施例1公開一種基于逆向rtd和行人航位推算融合的米級(jí)定位方法，中心服務(wù)器同時(shí)接收來自基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中基準(zhǔn)站上傳的是rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)，服務(wù)器需要對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)解碼生成標(biāo)準(zhǔn)的rtcm格式數(shù)據(jù)，流動(dòng)站上傳的是流動(dòng)站內(nèi)設(shè)置的telit板卡的自有格式數(shù)據(jù)，其中包括gps/bds雙系統(tǒng)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。中心服務(wù)器首先對(duì)基準(zhǔn)站上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼，解碼生成的數(shù)據(jù)包含觀測(cè)文件和導(dǎo)航電文，獲得基準(zhǔn)站和流動(dòng)站原始數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理包括基準(zhǔn)站衛(wèi)星坐標(biāo)計(jì)算，標(biāo)志不健康的衛(wèi)星，然后將基準(zhǔn)站衛(wèi)星數(shù)據(jù)與流動(dòng)站衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間(gpst，即gps時(shí)，以原子鐘作為時(shí)頻測(cè)量基準(zhǔn)的時(shí)間系統(tǒng))匹配，若時(shí)間相關(guān)性強(qiáng)，則匹配生成兩個(gè)站的共視文件，最后根據(jù)共視文件中可用衛(wèi)星數(shù)目選擇定位方式，衛(wèi)星數(shù)目足夠進(jìn)行偽距差分定位，衛(wèi)星數(shù)目不足則進(jìn)行航位推算法。

具體包括如下步驟：

s1、基準(zhǔn)站與中心服務(wù)器之間采用socket雙向接口通訊，其通訊協(xié)議是tcp協(xié)議；根據(jù)基準(zhǔn)站固定的ip和端口號(hào)，中心服務(wù)器可實(shí)時(shí)獲取基站接收到的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)；中心服務(wù)器首先對(duì)獲取的基準(zhǔn)站上傳的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼，解碼后生成標(biāo)準(zhǔn)的rtcm格式數(shù)據(jù)，包含觀測(cè)值文件和導(dǎo)航電文。

s2、中心服務(wù)器根據(jù)基準(zhǔn)站的觀測(cè)值文件和導(dǎo)航電文(包括n文件和c文件)進(jìn)行基站衛(wèi)星位置計(jì)算，獲取當(dāng)前歷元的觀測(cè)衛(wèi)星坐標(biāo)。

s3、流動(dòng)站通過專網(wǎng)或者公網(wǎng)與中心服務(wù)器進(jìn)行4g/3g/2g通信，將流動(dòng)站原始觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理中心；中心服務(wù)器同時(shí)接收流動(dòng)站上傳的gps/bds雙系統(tǒng)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，與基站的觀測(cè)值文件一起進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，其中信噪比低、衛(wèi)星高度角低、無法計(jì)算位置的衛(wèi)星、偽距觀測(cè)值不正常的衛(wèi)星均標(biāo)志為不健康，進(jìn)行剔除，不參與偽距差分定位的解算；具體可設(shè)定為將信噪比低于28、衛(wèi)星高度角低于10度、無法計(jì)算位置、偽距觀測(cè)值無效的衛(wèi)星剔除，不參與偽距差分定位的解算。

s4、中心服務(wù)器對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站觀測(cè)歷元進(jìn)行時(shí)間相關(guān)性匹配，如果時(shí)間相關(guān)性強(qiáng)，則匹配成功生成一個(gè)共視文件，根據(jù)共視文件中衛(wèi)星數(shù)目是否足夠選擇采用偽距差分定位或行人航位推算定位；

如，將兩個(gè)測(cè)站的gpst限制在120s之內(nèi)，若匹配成功則生成一個(gè)共視文件；對(duì)共視文件中觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目進(jìn)行判斷，若衛(wèi)星數(shù)目大于5顆，即衛(wèi)星數(shù)目足夠，則進(jìn)行偽距差分定位；若小于等于5顆，即衛(wèi)星數(shù)目不足，則進(jìn)行航位推算。

s5、偽距差分定位模式選擇站間單差，站間單差可以消除衛(wèi)星鐘差影響，并且大幅削弱電離層、對(duì)流層的折射誤差項(xiàng)，本發(fā)明專利的適用范圍為基準(zhǔn)站和流動(dòng)站距離在30km之內(nèi)，站間單差的誤差殘留項(xiàng)可以忽略，并且觀測(cè)值之間沒有相關(guān)性，避免因參考星變換帶來的干擾；

行人航位推算方法根據(jù)前兩個(gè)歷元流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，結(jié)合慣導(dǎo)信息中的動(dòng)靜百分比可以判斷流動(dòng)站行走的狀態(tài)，靜止，半運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)，利用航位推算算法將動(dòng)靜百分比與行人航位推算速度(行人步距)結(jié)合，無需其他信息，即可獲得流動(dòng)站在無法進(jìn)行衛(wèi)星定位情況下位置計(jì)算，并獲得米級(jí)的定位精度。

其中，行人步距是指相鄰歷元單位時(shí)間內(nèi)流動(dòng)站移動(dòng)的速度，即vx、vy、vz；慣導(dǎo)動(dòng)靜百分比，即ω^x、ω^y、ω^z，兩者相乘即可獲得流動(dòng)站在無法進(jìn)行衛(wèi)星定位情況下位置情況。

s6、采用偽距差分定位或行人航位推算均可獲得流動(dòng)站三維坐標(biāo)，將流動(dòng)站三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)系blh，并生成nmea-0183協(xié)議下標(biāo)準(zhǔn)gga，完成流動(dòng)站實(shí)時(shí)連續(xù)定位。

其中，步驟s5中的行人航位推算包括如下步驟：

s51、根據(jù)流動(dòng)站前兩個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)下的xyz坐標(biāo)值，即航位推算的區(qū)段，確定流動(dòng)站wgs84坐標(biāo)系下三個(gè)方向的速度vx、vy、vz：

上式中，和分別表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站x方向的坐標(biāo)，和表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站y方向的坐標(biāo)，和表示第i-1和第i-2個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下流動(dòng)站z方向的坐標(biāo)，i表示觀測(cè)歷元，ti表示觀測(cè)歷元時(shí)間(gpst)；

s52、根據(jù)s51中確定出流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下三個(gè)方向的速度，即行人航位推算速度，結(jié)合慣導(dǎo)給出的動(dòng)靜百分比數(shù)據(jù)，以及第i-1個(gè)與第i個(gè)歷元的時(shí)間間隔確定第i個(gè)歷元的流動(dòng)站坐標(biāo)增量：

△x＝vx·(ti-ti-1)·ω^x

△y＝vy·(ti-ti-1)·ω^y

△z＝vz·(ti-ti-1)·ω^z

上式中，vx表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下x方向的速度，vy表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下y方向的速度，vz表示流動(dòng)站在wgs84坐標(biāo)系下z方向的速度，ti-ti-1表示相鄰歷元的時(shí)間間隔，ω^x、ω^y、ω^z分別表示xyz三個(gè)方向上的慣導(dǎo)動(dòng)靜百分比，ω范圍在0-1之間，靠近0代表行人靜止，靠近1代表行人處于正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

s53、根據(jù)第i個(gè)歷元的流動(dòng)站坐標(biāo)增量和第i-1個(gè)歷元wgs84坐標(biāo)系下xyz坐標(biāo)確第i個(gè)歷元的坐標(biāo)

式中，即為流動(dòng)站在行人航位推算算法中空間直角坐標(biāo)系下的位置，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將空間直接坐標(biāo)轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)，并生成標(biāo)準(zhǔn)gga格式，即完成無法利用衛(wèi)星定位情況下行人航位推算算法。

其中步驟s4中的偽距單差的計(jì)算公式為：

式中v為殘差矩陣；b為設(shè)計(jì)矩陣；為待估參數(shù)；l為觀測(cè)矩陣；p為觀測(cè)值權(quán)矩陣；其中：

v＝[v1v2…vn]^t,

式中，vi和分別表示第i顆衛(wèi)星對(duì)應(yīng)觀測(cè)方程的殘差和偽距觀測(cè)噪聲方差；dx、dy、dz分別為空間直角坐標(biāo)系下三個(gè)方向上的坐標(biāo)改正值；△t1和△t2是bds和gps接收機(jī)鐘差參數(shù)；(x0,y0,z0)為用戶站初始坐標(biāo)；ρ0i、p1i和為分別第i顆衛(wèi)星流動(dòng)站的初始站星距離、單頻偽距觀測(cè)值和基準(zhǔn)站的初始站星距離、單頻偽距觀測(cè)值。

其中，觀測(cè)值權(quán)矩陣p采用偽距觀測(cè)噪聲定權(quán)模型。站間單差衛(wèi)星偽距觀測(cè)值之間沒有相關(guān)性，因此權(quán)陣p為對(duì)角矩陣。依據(jù)本發(fā)明專利使用的基于衛(wèi)星噪聲的定權(quán)方式，可以提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位在遮擋環(huán)境中抗偽距觀測(cè)噪聲的能力，利用不同類型衛(wèi)星觀測(cè)噪聲的差異性，采用偽距噪聲方差定權(quán)的方式可以提高單頻偽距導(dǎo)航定位的精度。

實(shí)施例2公開一種基于逆向rtd與航位推算融合的米級(jí)定位系統(tǒng)，采用上述米級(jí)定位方法，包括基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)處理中心；其中：基準(zhǔn)站包括衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)和gnss天線，基準(zhǔn)站與中心服務(wù)器采用socket雙向接口通訊，其通訊協(xié)議是tcp協(xié)議，根據(jù)基準(zhǔn)站固定的ip和端口號(hào)可實(shí)時(shí)獲取基站接收到的rinex二進(jìn)制數(shù)據(jù)；流動(dòng)站包含單頻接收機(jī)、gnss天線和gprs數(shù)據(jù)通訊模塊，流動(dòng)站通過專網(wǎng)或公網(wǎng)4g/3g/2g數(shù)據(jù)通訊將單頻接收機(jī)的gnss原始觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳至即中心服務(wù)器；中心服務(wù)器用于數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)預(yù)處理、差分?jǐn)?shù)據(jù)解算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與基準(zhǔn)站或流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

基準(zhǔn)站接收機(jī)可選用trimblebd970板卡、司南k508,和芯星通ub380；流動(dòng)站可選用telit板卡、ublox板卡、泰斗板卡、夢(mèng)芯板卡，和芯星通板卡等進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

基準(zhǔn)站的衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，可采用如gps/bds雙系統(tǒng)、gps/glonass、bds/glonass的雙系統(tǒng)，或如gps/bds/glonass的三系統(tǒng)；流動(dòng)站也可根據(jù)需求選擇如gps/bds雙系統(tǒng)。

本實(shí)施例中，基準(zhǔn)站接收機(jī)采用trimblebd970板卡，流動(dòng)站采用低成本的telit單頻板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證；其中，基準(zhǔn)站包括trimblebd970板卡和gnss天線，流動(dòng)站包括telit單頻板卡，gnss小天線和gprs數(shù)據(jù)通訊模塊。

基于上這實(shí)施例做了更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體如下：

2016年11月8日8:00－10:00在某大學(xué)操場(chǎng)及周邊有遮擋的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，首先對(duì)偽距差分和行人航位推算進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，偽距差分選擇觀測(cè)條件良好的操場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，航位推算選擇在有遮擋的樓房里進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)對(duì)偽距差分和航位推算進(jìn)行測(cè)試，并統(tǒng)計(jì)其內(nèi)符合精度。利用本發(fā)明提出的偽距差分定位和行人航位推算算法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試，實(shí)時(shí)輸出流動(dòng)站坐標(biāo)形成軌跡，事后統(tǒng)計(jì)測(cè)試的精度，流動(dòng)站實(shí)時(shí)的采樣間隔為1s。

便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，將流動(dòng)站gga格式的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成以流動(dòng)站為原點(diǎn)的站心地平直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)偏差，誤差統(tǒng)計(jì)均為該坐標(biāo)系下的內(nèi)符合精度。圖4-5是在2016年11月8日8:00－11:00測(cè)試時(shí)段中流動(dòng)站偽距差分和行人航位推算的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，其中圖4是偽距差分運(yùn)動(dòng)軌跡，圖5是行人航位推算運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)線代表流動(dòng)站真實(shí)路線。。

圖6-7是在2016年11月8日8:00－11:00測(cè)試時(shí)段中流動(dòng)站使用偽距差分的平面坐標(biāo)偏差，共計(jì)3264個(gè)歷元，其中圖6是n方向定位偏差，圖7是e方向定位偏差。

圖8-9是在2016年11月8日8:00－11:00測(cè)試時(shí)段中流動(dòng)站使用行人航位推算的平面坐標(biāo)偏差，共計(jì)3590個(gè)歷元，其中圖8是n方向定位偏差，圖9是e方向定位偏差。

圖10-11是在2016年11月8日8:00－10:00時(shí)段中流動(dòng)站總體的平面坐標(biāo)偏差，共計(jì)6854個(gè)歷元，其中圖10是n方向定位偏差，圖11是e方向定位偏差。

按照本發(fā)明方法計(jì)算的流動(dòng)站定位偏差統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示：

表1流動(dòng)站定位坐標(biāo)偏差結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，靜態(tài)偽距差分和航位推算均滿足米級(jí)的定位精度，航位推算n、e方向上均優(yōu)于偽距差分，可能原因是流動(dòng)站處于靜止?fàn)顟B(tài)，參數(shù)ω的引入可以提高航位推算的準(zhǔn)確性，同時(shí)偽距差分觀測(cè)時(shí)周圍樓房建筑物較多，觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目和數(shù)據(jù)質(zhì)量都有所下降。

圖4為流動(dòng)站偽距差分的軌跡圖，圖中流動(dòng)站真實(shí)軌跡是一個(gè)橢圓(繞操場(chǎng)一圈)，在橢圓的四個(gè)角落處定位吻合度比較差，可能原因是操場(chǎng)四個(gè)角落樹木比較多，遮擋情況嚴(yán)重導(dǎo)致衛(wèi)星觀測(cè)質(zhì)量下降，其他無遮擋地帶軌跡吻合度較好。

圖5為流動(dòng)站航位推算的軌跡圖，測(cè)試地點(diǎn)為某一建筑樓一樓內(nèi)部走廊，從圖中可見走廊拐角處定位點(diǎn)比較發(fā)散，但是整體軌跡吻合情況良好，可見本發(fā)明專利提出的航位推算算法可以較好的滿足觀測(cè)條件不佳時(shí)行人的動(dòng)態(tài)定位。

圖6-7分別為流動(dòng)站偽距差分n、e方向誤差分布圖，其中圖8中e方向誤差正負(fù)分布不均勻，可能與未完全改正的電離層、對(duì)流層誤差有關(guān)，且測(cè)試時(shí)接收機(jī)位于樓房周圍，收星顆數(shù)不算太多。

圖8-9分別為流動(dòng)站航位推算n、e方向誤差分布圖，整體誤差分布范圍相對(duì)于偽距差分較小，同時(shí)由于參數(shù)ω的引入，導(dǎo)致誤差分布不連續(xù)，但是定位精度較高。

圖10-11分別為流動(dòng)站偽距差分和航位推算融合n、e方向誤差分布圖，由于偽距差分定位經(jīng)過受觀測(cè)噪聲影響，因此誤差比較分散，而航位推算由于ω誤差分布更集中于0，整體上定位精度較高。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，利用本發(fā)明提出的基于逆向rtd和行人航位推算融合的米級(jí)定位方法，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目，確定采取不同的定位方式及算法，可實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站在復(fù)雜環(huán)境下連續(xù)實(shí)時(shí)的定位，并獲得米級(jí)的定位精度，對(duì)于行人導(dǎo)航定位、精密交通導(dǎo)航定位等對(duì)定位時(shí)效性和連續(xù)性有較高要求的領(lǐng)域具有顯著意義。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。