北斗带状网络虚拟基站快速定位方法

摘要

本发明公开了一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，在铁路等带状网内，基于测站的位置信息与铁路沿线基站的里程信息进行最优匹配，选定两个基站。再将测站位置投影至两基站的连线上，选择测站与基站连线投影点作为虚拟基站位置，通过两个基站的空间误差线性内插得到VRS的差分改正数，VRS差分改正数与测站进行静态定位。由于考虑了空间距离相关误差的影响，可以提高测站快速静态定位精度。

权利要求

1.一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据测站位置信息和基站位置信息选定基站；

S2、根据测站位置和选定基站的位置确定虚拟基站位置并使虚拟基站基站位置不变；

S3、根据选定基站和虚拟基站的空间位置关系，以及选定基站的空间相关误差计算虚拟基站处的空间相关误差；

S4、根据S3计算的虚拟基站处的空间相关误差构建虚拟基站的虚拟观测值；

S5、利用虚拟基站的坐标和观测值，将虚拟基站和测站构成短基线进行快速静态定位，得到测站的位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，其特征在于，所述S2的具体方法为：S21、将测站位置投影到选定基站的连线上，得到垂足位置；

S22、根据垂足位置在基站连线上建立虚拟基站，根据选定基站的已知坐标建立斜截式方程，其中，(xm，ym)，(xn，yn)分别为选定基站的坐标；

S23、过测站位置，以斜截式方程的斜率倒数为新的斜率，建立垂线方程，计算得到垂足坐标，表示为：其中，(xu，yu)为测站的位置坐标。

3.根据权利要求1所述的一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，其特征在于，所述S3中选定基站的空间相关误差计算方式为：其中，lmu和lmn分别表示虚拟基站到选定基站的距离且

4.根据权利要求1所述的一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，其特征在于，所述S4中虚拟基站处的虚拟基站误差改正数计算方式为：Vu＝aVm+(1‑a)Vn

其中，Vu表示误差改正数；Vm和Vn为两基站出的大气等空间相关误差，a选定基站的空间相关误差。

说明书

北斗带状网络虚拟基站快速定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法。

背景技术

[0002] 传统快速静态定位一般适用于基站与测站距离较短条件下的GNSS相对定位解算，需要进行较长时间的同步观测，已削弱残余大气延迟等空间相关误差的影响，从而达到较高的精度。由于在基线解算的过程中一般忽略了与空间距离相关误差的影响，这样对于基线解算的精度有一定影响。

[0003] 基于CORS的网络RTK技术近年来发展逐渐成熟，其中虚拟基站(Virtual Reference Station,VRS)技术可以基于流动站用户的概略位置，建立一个虚拟的基站，后续将虚拟基站当做一般基站使用。但VRS技术一般用于较为规则分布的网型，且常用于动态定位，且定位精度有限。如何在铁路等带状工程中有效利用VRS技术，实现用户端高精度的快速静态定位具有实际应用价值。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法。

[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

[0006] 一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，包括如下步骤：

[0007] S1、根据测站位置信息和基站位置信息选定基站；

[0008] S2、根据测站位置和选定基站的位置确定虚拟基站位置并使虚拟基站位置不变；

[0009] S3、根据选定基站和虚拟基站的空间位置关系以及选定基站的空间相关误差计算虚拟基站处的相关误差；

[0010] S4、根据S3计算的虚拟基站处的空间相关误差计算虚拟机改正数，生成虚拟观测值；

[0011] S5、将虚拟基站和测站构成短基线进行快速静态定位，得到测站的位置信息。

[0012] 进一步的，所述S2的具体方法为：

[0013] S21、将测站位置投影到选定基站的连线上，得到垂足位置；

[0014] S22、根据垂足位置在基站连线上建立虚拟基站，根据选定基站的已知坐标建立斜截式方程，

[0015]

[0016] 其中，(xm,ym)，(xn,yn)分别为选定基站的坐标；

[0017] S23、过测站位置，以斜截式方程的斜率倒数为新的斜率，建立垂线方程，计算得到垂足坐标，表示为：

[0018]

[0019] 其中，(xu,yu)为测站的位置坐标。

[0020] 进一步的，所述S3中选定基站的空间相关误差计算方式为：

[0021]

[0022] 其中，lmu和lmn分别表示虚拟机栈到选定基站的距离且

[0023]

[0024]

[0025] 进一步的，所述S4中虚拟基站处的虚拟基站误差改正数计算方式为：

[0026] Vu＝aVm+(1‑a)Vn

[0027] 其中，Vu表示误差改正数；Vm和Vn为两基站出的大气等空间相关误差，a为误差权重系数。

[0028] 本发明具有以下有益效果：

[0029] 相较于传统快速静态定位基线解算时忽略了空间距离相关误差的影响，本方法采用了VRS技术来考虑空间相关误差的影响，以提升快速相对定位的精度；同时VRS的设站顾及到了带状工程的空间分布特征，基于测站位置和带状区域内沿线两个不同方向最近的基站信息，在基站连线上来确定虚拟基站的设站位置，减少了VRS生成对基站个数的要求(常规方法中最少需要3个)，还有利于保障VRS空间相关误差的内插精度，进而有利于提升测站的快速静态定位精度。最后，本方法还能拓展到河流、管线和电力等带状工程的高精度快速静态定位应用中。

附图说明

[0030] 图1为本发明一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法流程示意图。

[0031] 图2为本发明实施例测站里程选取两个基站示意图，其中DKm和DKn为所选基站。

[0032] 图3为本发明实施例虚拟基站设站位置示意图。

具体实施方式

[0033] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0034] 一种北斗带状网络虚拟基站快速定位方法，如图1所示，包括如下步骤：

[0035] S1、根据测站位置信息和基站位置信息选定基站；

[0036] 以铁路工程为例，如图2所示，某测站的概略位置信息为U(xu,yu),选择铁路沿线基于此位置里程数增加和减少两个方向距离此位置最近的两个基站DKm(xm,ym)，DKn(xn,yn)，将两个基站进行连线。

[0037] S2、根据测站位置和选定基站的位置确定虚拟基站位置并使虚拟基站基站位置不变；

[0038] S21、将测站位置投影到连线上，得到垂足点位置。

[0039] S22、根据垂足位置在基站连线上建立虚拟机栈VRS，VRS的坐标位(xv,yv)。根据选定的两个基站DKm，DKn已知坐标，建立斜截式方程：

[0040]

[0041] 过测站位置，取连线方程的斜率倒数作为新的斜率，建立垂线方程:：

[0042]

[0043] 根据上述两方程即可计算得到垂足的位置，如图3所示。

[0044] S3、根据选定基站和虚拟基站的空间位置关系，以及选定基站的空间相关误差计算虚拟基站处的空间相关误差；

[0045] 确定虚拟基站位置以后，认为空间相关误差随着距离呈线性变化，根据虚拟基站与基站坐标确定VRS空间误差的内插系数：

[0046]

[0047] 其中lmu和lmn分别表示VRS到两个基站的距离：

[0048]

[0049]

[0050] VRS空间相关误差的计算如下：

[0051] Vu＝aVm+(1‑a)Vn#(6)

[0052] 其中Vu表示误差改正数；Vm和Vn为两基站出的大气等空间相关误差，a为误差权重系数。

[0053] S4、根据S3计算的虚拟基站处的空间相关误差构建虚拟基站的虚拟观测值；

[0054] 虚拟基站处的虚拟基站误差改正数计算方式为：

[0055] Vu＝aVm+(1‑a)Vn

[0056] 其中，Vu表示误差改正数；Vm和Vn为两基站出的大气等空间相关误差，a为误差权重系数。

[0057] S5、利用虚拟基站的坐标和观测值，将虚拟基站和测站构成短基线进行快速静态定位，得到测站的位置信息。

[0058] 计算出VRS空间相关误差后，构建VRS差分改正数。将VRS与测站进行短基线静态解算，得到测站的坐标信息。

[0059] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

[0060] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。