[发明专利]一种快速精确厘米级单点定位方法

说明书

本发明涉及一种快速精确厘米级单点定位方法。本发明解决了现有卫星定位系统定位精度差、定位时间长、受天气和位置因素影响大的问题，提供了一种快速精确单点定位方法，其技术方案可概括为：使用多频天线接收多系统导航电文和星际差分修正数据，接收机对导航电文和修正数据初步处理转换为WGS84坐标系坐标，控制系统对坐标数据进行联合解算获得精确定位数据。本发明的有益效果是：能够实现在周围无阻挡情况下在30分钟内完成精度10cm内的坐标测定，弥补了市场的不足。

技术领域

本发明涉及卫星定位和星际差分定位技术领域。

背景技术

传统的民用卫星单点定位设备定位精度一般在5～10米左右，军用定位设备定位精度最高可达到1米左右。如果需要获得更高的单点定位测量精度数据，可以通过在固定测量位置长时间接收定位测量数据，通过平均值算法收敛测量精度，实现更高精度的单点定位测量数据。但这样的方式收敛时间通常长达数天，定位时间过长导致天气、大气、卫星位置、地球潮汐等因素对数据精度的影响变大，这就局限了单点定位的测量精度，对测量精度的改善有限。测绘行业通常采用差分定位设备进行厘米级、毫米级高精度测量，差分定位系统相对距离测量精度很高，但是如果要精确测量位置坐标，就需要一个已知点的坐标差分出目标点的坐标，而已知点的坐标大多数由单点定位获得，所以差分定位系统获得的坐标相对于已知点是精确的而相对于地球坐标系参考原点则误差较大。

本说明书将详述一种快速精确单点卫星定位方法，以解决上述目前单点定位和差分定位设备地球坐标测量数据精度低、定位时间长等问题，实现对单点进行厘米级精确地球坐标测量。

发明内容

本发明专利需要解决的问题是克服技术背景提出的传统设备的不足，提供一种能够在较短时间内完成厘米级精确定位的方法。

为了实现上述目标本发明采用如下技术方案：

采用多频率集成的卫星接收天线及多定位系统融合的接收机，

同时接收GPS、GLONASS、北斗及Galileo多个卫星定位系统的导航电文，增加了单位时间的搜星数，也就获得了更多的位置坐标测量数据量，通过星际差分技术及平均值递归算法计算各个定位系统当前的近似系统误差，通过海量的测量值平均值法加快消除随机误差，逐步获得更精确的测量结果。

采用平均值滤波算法(可多种算法结合)分别计算各个系统定位坐标数据及多个定位系统合成的坐标数据，然后计算出各个定位系统的当前偏差值(比如采用星际差分方法可以更快获得某一个系统更准确的偏差值)，再把这些偏差值代入原始测量数据再进行平均值滤波计算，会得到一个更准确的测量偏差值，循环迭代递归运算，逐次逼近，逐步收敛测量数据，这样很快就能得到精确的单点测量坐标。

计算方法及计算公式如下：

在进行卫星定位测量时，某一个固定测定点的真实坐标可由公式 (1)表示：

X＝X_C+ΔX (1)

式(1)中X表示真实坐标，X_C表示测量值，ΔX表示测量的误差，减小ΔX即可提高测量精度。

测量误差ΔX主要由系统误差和随机误差组成，ΔX可由公式(2) 表示：

ΔX＝ρ+Δρ (2)

ρ＝α+β (3)

Δρ＝α+β+δ+ε+γ+η+λ (4)

式(2)中ρ表示系统误差，主要由卫星星历误差α、卫星钟差β组成；Δρ表示随机误差，主要由相对论效应δ、电离层延迟ε、对流层延迟γ、接收机钟差η、接收机天线相位中心偏差λ组成。

本发明使用多频集成天线，将多个定位系统的天线集成为一个整体，各个接收机使用同一电源和时钟源，使得各系统间的接收机钟差和接收机天线相位中心偏差近似相等，可得式(5)、(6)：