一种地基增强系统实时坐标转换的方法与流程

本发明涉及地基增强系统，尤其涉及一种地基增强系统实时坐标转换的方法。

背景技术：

2008年7月1日我国正式全面启用了新的地心三维大地坐标系cgcs2000，cgcs2000框架与itrf97，2000.0历元保持一致。地基增强系统采用的是itrf框架(最新历元)坐标，对外播发wgs84或者cgcs2000坐标。就目前来说，itrf为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。由于受板块运动的影响，地表的点是在运动变化的，但不同地方运动速率不同，就中国区域来讲，每年的变化量约为3-4cm/年，而且东西部运动方向不一致。通常要维护地基增强系统坐标框架，基准站需要精确的坐标，而wgs84坐标系的参考历元为2005.0，cgcs2000坐标系的参考历元为2000.0，距目前已有12年、17年，itrf框架下当前历元坐标和wgs84、cgcs2000坐标系的差异为48cm、68cm。在中国西部地区，地壳板块运动较为复杂，速度方向不一致，若地基增强系统采用wgs84或者cgcs2000坐标，则基线会发生扭曲，从而导致基线解算的成功率降低，nrtk的服务效果变差。

而随着时间的不断推移，由板块运动带来的基线扭曲会越来越严重，现有技术的地基增强系统基线解算的成功率和服务质量会不断下降。现有技术通常采用七参数转换的方式，但七参数转换的方式通常应用范围有限(几百平方公里)，特别是板块运动较为复杂的区域，七参数转换的方式也未必有效。

为保障地基增强系统服务的可靠性和稳定性，系统的坐标框架采用itrf框架当前历元坐标，对用户播发wgs84或者cgcs2000坐标。要实现这一功能，就需要将itrf框架当前历元坐标转换为wgs84和cgcs2000坐标。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种地基增强系统实时坐标转换的方法，包括以下步骤：

(1)用户将用户名、密码、源节点及概略位置信息通过nmea发送至ntripcaster；

(2)用户通过ntripcaster的密码认证后，ntripcaster将概略位置信息发送至地基增强系统；

(3)地基增强系统根据概略位置生成基于itrf框架下的虚拟参考站信息以rtcm数据格式播发至ntripcaster；

(4)ntripcaster解码rtcm中虚拟参考站坐标，利用速度场模型，计算虚拟参考站点的速度场；

(5)ntripcaster利用速度场将虚拟参考站itrf坐标转换为wgs84或者cgcs2000坐标；

(6)ntripcaster将改化后的虚拟参考站信息播发为用户；

(7)用户利用改化的所述虚拟参考站信息进行相对定位，即可获得wgs84和cgcs2000坐标。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明实现了地基增强系统的坐标转换，保障了地基增强系统服务的可靠性和稳定性。同时提高地基增强系统基线解算的成功率，提升服务质量。应用范围广，通用性强。

附图说明

图1是本发明一种地基增强系统实时坐标转换的方法的流程图。

图2是本发明一种地基增强系统实时坐标转换的方法的物理结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明提出一种地基增强系统实时坐标转换的方法，包括以下步骤：

(1)用户将用户名、密码、源节点及概略位置信息通过nmea发送至ntripcaster；

(2)用户通过ntripcaster的密码认证后，ntripcaster将概略位置信息发送至地基增强系统；

(3)地基增强系统根据概略位置生成基于itrf框架下的虚拟参考站信息以rtcm数据格式播发至ntripcaster；

(4)ntripcaster解码rtcm中虚拟参考站坐标，利用速度场模型，计算虚拟参考站点的速度场；

(5)ntripcaster利用速度场将虚拟参考站itrf坐标转换为wgs84或者cgcs2000坐标；

(6)ntripcaster将改化后的虚拟参考站信息播发为用户；

(7)用户利用改化的所述虚拟参考站信息进行相对定位，即可获得wgs84和cgcs2000坐标。

其中，步骤(4)中利用速度场模型，计算虚拟参考站点的速度场的方法如下：

速度场模型权重的确定方法为反距离权重法：

加权函数为：

其中，w为权重，p为一个任意正实数，通常p＝2；

s为插值点(待求基准点)到离散点的距离，

公式为：

其中，(b，l)为插值点的经纬度坐标，(bi，li)为离散点的经纬度坐标。

插值点(待求基准点)速度：

v(bi，li)为基准站的速度，n为gnss基准站的数量。

p值的确定方法，包括以下步骤：

1.按经验值，p通常取值在区间0.5-3，即可得到理想的结果，现将区间0.5-3按步长0.1进行分割，得到不同的p值；

2.根据不同的p值和上述公式(1)的速度场模型，求出全国周边igs站点的速度插值。

3.计算所述igs站点的速度插值与itrf公布的所述igs站点的速度值的差值平方和的开方值δd，即：其中，δx，δy，δz为所述igs站点的速度插值与itrf公布的所述igs站点的速度值在三个坐标轴方向的差值；

4.计算满足时的p值，该p值即为所要确定的p值，m为全国周边igs站点的数量。

利用上述方法，可以实现地基增强系统的坐标转换，保障了地基增强系统服务的可靠性和稳定性。

本发明中涉及的术语解释如下：

wgs84：wgs84坐标是国际上通常采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的z轴指向bih(国际时间服务机构)1984.0定义的协议地球极(ctp)方向，x轴指向bih1984.0的零子午面和ctp赤道的交点，y轴与z轴、x轴垂直构成右手坐标系。目前最新的wgs84坐标的版本号为g1764，与itrf2008(历元2005.0)保持一致。

cgcs2000：2000国家大地坐标系是我国当前最新的国家大地坐标系，参考框架为itrf97，参考历元为2000.0。

nmea：是美国国家海洋电子协会的简称，现在是gps导航设备统一的rtcm标准协议，为海用电子设备制定的标准格式。

ntripcaster：ntrip是在互联网上进行rtk数据传输的协议(networkedtransportofrtcmviainternetprotocol)，包括：ntripserver(rtk参考站、ntripcaster(处理数据流)和ntripclient(rtk流动站)三部分。

rtcm：rtcm全名国际海运事业无线电技术委员会，是国际标准组织。本专利中rtcm特指rtcmsc104，是国际海运事业无线电技术委员会(radiotechnicalcommissionformaritimeservices)于1983年11月提出的gnss差分信号格式。

itrf：internationalterrestrialreferenceframe的缩写，国际地球参考框架，是一个地心参考框架。

igs：internationalgpsservice的缩写，国际gnss服务组织，前身为国际gps服务组织。igs提供的高质量数据和产品被用于地球科学研究等多个领域。加入igs的站点会向这个组织的数据中心发送观测数据、导航数据和气象数据。