基于参考站接收机的非差改正数分布式处理系统与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全球卫星导航定位技术领域，具体是指一种基于参考站接收机的非差 改正数分布式处理系统与方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球卫星导航的迅猛发展，快速实时精密定位技术目前在滑坡监测、地震监 测、精细农业、车辆、船舶、飞机等精密导航定位领域已经得到了越来越广泛的应用，其用户 数量正在呈几何级数增长，随之也出现了由于数据通讯能力受限而无法满足用户数量增长 需求的问题。如何减轻服务器的通讯负担，如何在现有实时数据通讯服务能力的基础上，同 时为更多的不同类型用户提供快速实时精密定位服务是需要解决的一个问题。
[0003] 在基于连续运行基准站系统的 GNSS(Global Navigation Satellite System)精 密定位应用中，实时精密单点定位RTPPP(RealTime Precise Point Positioning)是目前 发展最为迅速的技术之一。RTPPP方法基于单台GNSS接收机的非差观测值，无需高密度的 基准网支持即可实现广域甚至全球范围内的高精度定位。然而，基于实数解的RTPPP要达 到mm~cm级的定位精度通常需要数小时以上观测时间，其定位精度与可靠性也比双差模 糊度固定解低，这一定程度限制了 RTPPP方法在工程领域更广泛的应用。因此，国际上对 RTPPP的研究重点也已从非差模糊度实数解转向整数固定解，即PPP-RTK(精密单点定位模 糊度固定，Precise Point Positioning-Real Time Kinematic)技术。精密单点定位（PPP， precise Point Positioning)和网络实时动态定位（NRTK)是目前全球导航卫星系统定位 的两项代表性技术。
[0004] 按照现有PPP-RTK方法，用户至少需要10分钟进行初始化才能固定大约90%的 模糊度。为了在非差数据处理模式下实现广域与区域相统一的RTPPP服务，并充分借鉴现 有双差模式网络RTK方法可快速固定载波相位模糊度的特性，非差网络RTK方法应运而生。 非差网络RTK方法可以显著加快RTPPP收敛速度，但目前常用的方法是用户需要和计算负 载服务器之间进行数据获取交互以完成PPP-RTK解算，这种情况下，计算负载服务器需要 实时获取周边基准站的区域增强信息，并且该信息的有效期一般少于6秒，这无疑使计算 负载服务器与基准站间存在较大的实时数据通讯负担，限制了整个区域增强系统可同时服 务的用户数量。另外，参考站接入计算负载服务器采用多对一的连接方式，使得参考站数据 的获取受到很大程度的制约，只能根据计算负载服务器并发数量提供给有限的用户。
[0005] 另外，对于用户而言，由于传统的服务器需要参考站和用户端上传精确地理坐标， 这无疑增加了用户关键信息泄露的风险。因此，如何能同时为大规模用户提供快速实时精 密定位服务，为计算负载服务器分压，实现载荷均衡，如何为用户提供一种安全、可靠的处 理系统和方法是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种基于参考站接收机的非差改 正数分布式处理系统和方法。该系统设置了精密轨道钟差服务器、参考站区域代码地址服 务器和相位小数估计服务器，可以分别与区域参考站及用户端进行数据获取交互。将过去 在常规数据处理服务器中进行的主要计算任务转移至参考站接收机完成，包括实现常规 PPP解算、PPP非差模糊度固定、非差改正数产品生成等一系列计算处理任务。该分布式处 理系统和分布式计算方法一方面极大地减轻了服务器的载荷，解决了现有的计算负载服务 器载荷过大的问题，同时用户无需再布设有专人值守的数据处理服务器机房，节约了成本， 减少了用户对数据处理服务器的维护工作；另一方面，服务器不再需要获取参考站和用户 端的精确地理坐标，这一优点可使不同机构之间的参考站和用户端在共享服务器的同时， 避免了关键信息的泄露，安全性更好。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的基于参考站接收机的非差改正数分布式处理系统和 方法具有如下构成：述系统包括精密轨道钟差服务器、参考站区域代码地址服务器、相位小 数估计服务器、区域参考站和用户端；
[0008] 精密轨道钟差服务器，用于为区域参考站提供精密星历；
[0009] 参考站区域代码地址服务器，用于为用户端匹配最邻近的三角形参考站；
[0010] 相位小数估计服务器，用于计算相位小数部分，并将相位小数部分下发给区域参 考站。
[0011] 进一步地，所述精密轨道钟差服务器为精密轨道钟差分发服务器，用户自行部署 的估计精密轨道、钟差数据的服务器或用以提供精密轨道、钟差数据的服务器。
[0012] 更进一步地，所述精密轨道钟差分发服务器的数据来源于用户自行部署的估计精 密轨道、钟差数据的服务器或用以提供精密轨道、钟差数据的服务器。
[0013] 本发明还涉及一种基于GNSS参考站接收机的非差改正数分布式处理方法，其主 要特点是，在参考站接收机中完成非差实数模糊度计算、非差模糊度固定、与用户端进行数 据获取交互的任务，实现对服务器的分压，具体包括以下步骤：
[0014] (41)精密轨道钟差服务器与区域参考站之间进行信息交互，精密轨道钟差服务器 下发实时精密星历至区域参考站；
[0015] (42)相位小数估计服务器与区域参考站之间进行信息交互，区域参考站将计算 的非差实数模糊度返回至相位小数估计服务器，以及相位小数估计服务器计算相位小数部 分，并将该相位小数部分下发至区域参考站；
[0016] (43)参考站区域代码地址服务器与用户端之间进行信息交互，用户访问参考站区 域代码地址服务器获取参考站区域代码地址列表以匹配出最邻近的三角形参考站；
[0017] (44)区域参考站与用户端之间进行信息交互，用户端连接最邻近的三角形参考站 获取实时精密轨道、钟差与非差改正数并进行PPP-RTK解算。
[0018] 进一步地，所述相位小数估计服务器与区域参考站之间进行信息交互，具体包括 以下步骤：
[0019] (42. 1)所述区域参考站中的部分区域参考站或者全部区域参考站根据区域参 考站自身观测数据计算非差实数模糊度并将该非差实数模糊度发送至相位小数估计服务 器；
[0020] (42. 2)所述相位小数估计服务器根据所述非差实数模糊度以获取各卫星的相位 小数部分，并将该相位小数部分下发至全部区域参考站的区域参考站接收机；
[0021] (42. 3)所述区域参考站接收机根据所述相位小数部分，独立地在区域参考站接收 机上进行PPP非差模糊度固定计算；
[0022] (42. 4)所述区域参考站的PPP非差模糊度固定后，在区域参考站接收机端计算各 卫星的实时非差改正数；
[0023] (42. 5)所述区域参考站将各卫星的实时非差改正数存储于区域参考站接收机缓 存中。
[0024] 更进一步地，所述步骤（42. 2)具体包括以下步骤：
[0025] (42. 2. 1)所述相位小数估计服务器消除所述非差实数模糊度的测量噪声和多路 径的影响以判断所述非差实数模糊度是否可用；
[0026] (42. 2. 2)如果所述非差实数模糊度不可用，则剔除该非差实数模糊度；
[0027] (42. 2. 3)如果所述非差实数模糊度可用，则通过星间单差法获取与该非差实数模 糊度相对应的卫星的相位小数部分。
[0028] 再进一步地，所述步骤（42. 3)具体包括以下步骤：
[0029] (42. 3. 1)所述区域参考站获取并根据所述相位小数部分以及实时精密星历在区 域参考站接收机端独立进行非差实数模糊度的固定；
[0030] (42. 3. 2)所述区域参考站判断卫星是否满足有效性的条件；
[0031] (42. 3. 3)如果所述区域卫星满足有效性的条件，则计算并将各卫星的实时非差改 正数存储于区域参考站接收机上；
[0032] (42. 3. 4)如果所述卫星不满足有效性的条件，则忽略该卫星。
[0033] 进一步地，所述区域参考站和用户端之间进行信息交互，具体包括以下步骤：
[0034] (44. 1)所述用户端访问参考站区域代码地址服务器获取参考站区域代码地