[发明专利]实时获取参心坐标系坐标和正常高的网络RTK定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘地理信息技术领域，尤其是涉及一种实时获取参心坐标系坐标和正常高的网络RTK定位方法。

背景技术

GNSS（全球卫星导航系统）技术是当前测绘领域应用最为广泛的一种定位方式，利用单台GNSS设备进行标准单点定位，得到的ECEF（地心地固坐标系，如WGS84）下坐标的精度通常为10-20米（无SA）。而通过构建RTK（载波相位实时动态差分定位）系统，在30km范围内的定位精度可以达到厘米级。

RTK主要由参考站和流动站构成，参考站通过数据链路向流动站发送差分电文，其中包含参考站的ECEF坐标和原始观测值，流动站将电文解码后和自身观测值进行相对定位，得到高精度ECEF坐标。

参考站和流动站之间的数据链路，可采用电台、WIFI或者互联网。目前，以互联网为数据链、基于NTRIP协议（通过互联网进行RTCM网络传输的协议）的CORS（连续运行参考站系统）得到广泛应用，其核心技术是网络RTK技术，即利用流动站周围多个参考站的观测值来拟合该处的误差。系统由在地面以30km-100km为间隔、分布较为均匀的若干连续运行的参考站（真实的参考站）构成，各参考站均配备有GNSS设备，进行连续的高采样（通常为1Hz）观测，并用专用网络与数据中心相连，数据中心的服务器配备NtripCaster（核心软件，如Trimlbe的GPSNet、LEICA的Spider、Topcon的TOPNET等）专用软件实现核心模块，一般将该服务器称为NtripCaster服务器，通过互联网向公众提供服务。

如附图1所示，利用CORS进行网络RTK定位的工作流程：①流动站（即客户端NtripClient）通过互联网经防火墙登录CORS服务器，登录参数有源节点、流动站名和密码等，其中源节点用于告知服务器所需要的服务类型、电文格式，并将初始定位得到的ECEF下的坐标（称为“概略坐标”）发往服务器，此过程记为1传送ECEF概略坐标、用户名、密码、源节点。②流动站名和密码通过认证后，服务器端NtripCaster核心软件根据流动站请求的源节点进行判断，如果流动站选择了单参考站模式，则系统将自动选择距离流动站最近的一个真实的参考站；如果流动站选择了多参考站模式，服务器端NtripCaster核心软件将用一定算法拟合出一个参考站（虚拟参考站），将其ECEF坐标和原始观测值编制成电文（电文格式也由源节点指定），发送给流动站，此过程记为2传送差分电文。③流动站接收该电文后，进行载波相位差分定位，得到ECEF下的坐标，此过程记为3RTK定位。

由前述知识可见，利用GNSS技术进行RTK测量，流动站得到的都是ECEF下的坐标，其表达形式可以是XYZ形式的空间直角坐标，也可以是L（大地经度）B（大地纬度）H（大地高，是以椭球面为基准面的高程）形式的大地坐标，还可以将LB进一步投影成为高斯平面直角坐标，三者可以相互转换。但在某些情况下，为使测绘成果能与前期成果正确衔接，需要将坐标成果转换为参心坐标系坐标（其表达形式与ECEF相同）和正常高（以似大地水准面为基准面的高程，我国的法定高程系统），在放样时还必须实时的测出参心坐标系坐标。由ECEF到参心坐标系坐标，需要用到七参数；由大地高转换为正常高，需要用到高程异常。

根据《测绘管理工作国家秘密目录》[1]规定，国家大地坐标系、地心坐标系之间的相互转换参数、精度优于±1米的高程异常成果分别属于绝密级、机密级范围，二者是均不能向公众发布的。没有转换参数，ECEF无法转换为参心坐标系；没有高程异常成果，大地高无法转换为正常高。可见，由于国家保密政策的限制，现有GNSS技术不能实时地测得参心坐标系坐标和正常高，从而严重制约了GNSS网络RTK技术在测绘实际生产中的发展和应用。研究如何在符合国家保密规定的情况下，使流动站能实时得到参心坐标系坐标和正常高，对于扩展GNSS技术的应用范围、提高测绘生产效率，具有十分重要的意义。