一种多卫星系统和地面网络通导融合高精度定位模组的制作方法

本发明属于导航定位以及无线通信，具体涉及一种多卫星系统和地面网络通导融合高精度定位模组。

背景技术：

1、如图1所示，现有地面网络rtk(real-time kinematic，实时动态)定位模块的定位流程：用户模块通过4g/5g网络向网络数据服务中心上报自己概略位置，网络数据服务中心获取用户模块位置后，该区域内精确位置已知的cors(continuously operatingreference stations，参考站)基准站将测站坐标信息和误差改正等数据通过无线通信链路发送给用户模块，用户模块利用获取的数据与自身采集的观测数据通过差分计算，消除测量值间公共误差，最终可得到10s级厘米三维定位结果。其中，无线通讯单元用于采集、接收和传输来自各监测站的差分改正数据，gnss(global navigation satellite system，全球卫星导航系统和全球导航卫星系统)信号接收单元用于gnss卫星信号的捕获、跟踪、采集以及传输，rtk定位解算单元用于接收gnss卫星信号的观测数据和基准站的改正数据，按照用户需求进行不同定位精度的定位解算和结果输出。

2、现有高精度定位解决方案日趋成熟，在城市4g和cors站覆盖范围应用行业应用广泛，但在高空、海洋、野外等无4g覆盖区域，用户要达到满足快速厘米级高精度定位，是当前行业亟待解决的问题。

3、rtk技术的工作原理是在用户和基准站相距不远的情况下，电离层延迟、对流层延迟等误差接近，因此用户和基准站间可以通过观测值差分来消除空间相关误差，进而实现模糊度的快速固定与瞬时厘米级定位。由此可见，rtk技术实现快速精准定位须依赖区域内密集的cors站资源，随着用户与基准站距离的增加，其定位效果显著降低。另一方面，rtk定位系统中各节点通过无线通讯网络实现数据传输，但是在海洋、野外等无4g/5g地面网络覆盖的区域，用户难以通过无线通讯网络实时接收观测数据改正信息完成高精度定位，应用环境受限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多卫星系统和地面网络通导融合高精度定位模组，解决了现有技术中存在的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种多卫星系统和地面网络通导融合高精度定位模组，包括卫星通信单元、卫星导航单元、地面网络通信单元以及定位解算单元；

4、所述卫星通信单元用于接收高低轨卫星通信链路所传输的导航增强信息，并将所述导航增强信息传输至定位解算单元；

5、所述卫星导航单元用于接收gnss卫星导航链路、北斗卫星导航链路以及低轨卫星导航链路所传输的导航电文，并接收低轨卫星导航链路所传输的导航增强信息，将所述导航电文以及导航增强信息传输至定位解算单元；

6、所述地面网络通信单元用于接收差分改正数据，并将所述差分改正数据传输至定位解算单元；

7、所述定位解算单元用于接收导航电文、导航增强信息以及差分改正数据，并根据所述导航电文、导航增强信息以及差分改正数据进行定位。

8、进一步地，根据所述导航电文、导航增强信息以及差分改正数据进行定位，包括：

9、根据所述差分改正数据，采用rtk定位算法进行定位；

10、或者，根据所述导航电文以及导航增强信息，采用ppp算法进行定位。

11、进一步地，所述导航电文包括伪距观测值和载波相位观测值；

12、所述导航增强信息包括卫星钟差改正数、电离层延迟改正数以及对流层延迟改正数。

13、进一步地，根据所述导航电文以及导航增强信息，采用ppp算法进行定位，包括：

14、a1、根据所述导航电文中的伪距观测值以及导航电文中载波相位观测值，建立非差非组合模型；

15、a2、根据所述导航增强信息中的钟差改正数，对非差非组合模型进行改正，得到改正后的非差非组合模型；

16、a3、根据所述导航增强信息中的电离层延迟改正数，建立区域大气改正模型，以通过区域大气改正模型获取非差非组合模型中的电离层延迟未知项；

17、a4、根据所述导航增强信息中的对流层延迟改正数，建立对流层改正模型，以通过对流层改正模型获取非差非组合模型中的对流层延迟未知项；

18、a5、根据改正后的非差非组合模型、区域大气改正模型以及对流层改正模型，建立观测方程以及状态方程；

19、a6、以观测方程以及状态方程为基础，采用卡尔曼滤波算法获取状态估计值，得到定位结果，所述状态估计值包括卫星到接收机的几何距离接收机的钟差dtr、卫星钟差dts、接收机到卫星的对流层延迟接收机到卫星的电离层延迟以及相位模糊度

20、进一步地，根据所述导航电文中的伪距观测值以及导航电文中载波相位观测值，建立非差非组合模型，所述非差非组合模型为：

21、

22、

23、其中，表示伪距观测值，表示载波相位观测值，下标i表示频率标识，上标s表示卫星号，下标r表示接收机，表示卫星到接收机的几何距离，c表示光速，dtr表示接收机的钟差，dts表示卫星钟差，表示接收机到卫星的电离层延迟，表示接收机到卫星的对流层延迟，λi表示载波波长，表示相位模糊度，εp表示伪距测量误差，εl表示载波相位测量误差。

24、进一步地，根据所述导航增强信息中的钟差改正数，对观测模型进行改正，得到改正后的非差非组合模型，包括：采用导航增强信息中的钟差改正数对非差非组合模型的卫星钟差进行改正，得到改正后的非差非组合模型。

25、进一步地，根据所述导航增强信息中的电离层延迟改正数，建立区域大气改正模型为：

26、

27、

28、

29、其中，k＝1,2,3,4，k表示穿刺点区域内的网格插值点标识，下标p表示伪距，表示stec值，表示stec系数，表示电离层残差，表示卫星到接收机插值点k电离层延迟改正数，wk表示加权系数，表示卫星到接收机电离层延迟，fi表示第i个卫星频率。

30、进一步地，根据所述导航增强信息中的对流层延迟改正数，建立对流层改正模型为：

31、

32、其中，表示卫星到接收机的对流层延迟，表示卫星到接收机插值点k对流层延迟改正数。

33、进一步地，根据改正后的非差非组合模型、区域大气改正模型以及对流层改正模型，建立观测方程以及状态方程，包括：

34、根据改正后的非差非组合模型，构建状态方程为

35、根据改正后的非差非组合模型、区域大气改正模型以及对流层改正模型，建立观测方程为：

36、

37、其中，上标s表示卫星，下标r表示接收机，下标i为频率标识，表示频率号为i时卫星与接收机之间的伪距观测值，表示频率号为i时卫星与接收机之间的载波相位观测值，表示卫星到接收机插值点k电离层延迟，表示卫星到接收机插值点k电离层延迟，表示卫星与接收机间的对流层延迟改正数，wk表示加权系数，λi表示载波波长，表示卫星到接收机的几何距离，dtr表示接收机的钟差，dts表示接收机钟差，表示接收机到卫星的对流层延迟，表示接收机到卫星的电离层延迟，ni表示相位模糊度，εp表示伪距观测值的测量噪声，εl表示载波相位观测值的测量噪声，εi表示电离层延迟数观测值的测量噪声，εt表示对流层延迟数观测值的测量噪声。

38、进一步地，以观测方程以及状态方程为基础，采用卡尔曼滤波算法获取状态估计值，得到定位结果，包括：以状态方程为待求解结果，采用卡尔曼滤波算法对观测方程进行求解，对应得到状态方程的求解结果，并将状态方程的求解结果作为定位结果。

39、本发明提供的一种多卫星系统和地面网络通导融合高精度定位模组，搭载卫星通信单元、卫星导航单元和地面网络通信单元，可同时接收来自低轨卫星通信链路、低轨导航信号链路、高轨通信卫星通信链路和4g/5g移动网络传输链路多途径传递过来的导航增强信息，从而实现高精度定位，有效弥补传统高精度定位方式的不足。