CN109541660B - 一种vrs切换的方法、接收机、可读介质及云服务器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导航定位的技术领域，公开了一种VRS切换的方法：接收机x在位于VRS‑A的有效范围内，且第一双差模糊度

处于被固定的状态时，由VRS‑A切换到VRS‑B，接收机x继续以第一双差模糊度

保持对卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行解算，并确定在VRS‑B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

本发明的一些技术效果在于：与现有的VRS切换方法相比较，可以节省下重新搜索整周模糊度的时间(一般是几秒以上)，为实现连续的高精度定位提供了可靠的处理方式。

Description

一种VRS切换的方法、接收机、可读介质及云服务器

技术领域

本发明涉及导航定位的技术领域，特别涉及一种VRS切换的方法、接收机、可读介质及云服务器。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，可理解为“全球导航卫星系统”)接收机为了获得实时的厘米级定位精度，通常会采用RTK技术。

RTK(Real-Time Kinematic，可理解为“实时动态定位”)是一种利用载波相位观测值、在流动站(或接收机)和基准站之间进行的实时动态相对定位技术。具体地，接收机可接入CORS(Continuously Operating Reference Stations，可理解为“连续运行参考站”)网络差分服务做RTK解算，以此来获得高精度的定位。

VRS(Virtual Reference Station，可理解为“虚拟参考站”)技术，是网络RTK技术的一种，它实时地在流动站附近虚拟一个基准站为流动站提供差分电文和基准站位置信息。

为了确保RTK定位精度，需要使基准站和流动站之间能保持较好的误差相关性，因此基准站和流动站之间的距离需要加以限制。当流动站(接收机)在移动的过程中，势必会离虚拟基准站越来越远，原来的虚拟基准站点无法满足要求，CORS服务器需要重新虚拟一个新的基准站并播发相关的差分电文给流动站(接收机)。

而流动站(接收机)在这种切换VRS的过程中，由于载波相位观测值发生变化，接收机无法再保持高精度的固定解，解状态会变为精度较差的浮点解或伪距解，需要一段时间重新搜索载波相位的整周模糊度以再次获得固定解。这段时间会耗费几秒甚至十几秒的时间，导致接收机难以持续获得高精度定位结果。

发明内容

为解决前述的、接收机在切换VRS过程中难以保持高精度固定解的技术问题，本发明提出了一种VRS切换的方法，其技术方案如下：

一种VRS切换的方法，步骤包括：

接收机x在位于VRS-A的有效范围内，且第一双差模糊度

处于被固定的状态时，由VRS-A切换到VRS-B，接收机x继续以第一双差模糊度

保持对卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行解算，并确定在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

所述第一关系由第一公式所体现：

所述第二关系由第二公式所体现：

其中，已知数据包括载波波长λ，以及VRS-A、VRS-B、参考站S分别对应的载波相位星间单差值

和

分别对应的卫地距星间单差值

和

分别对应的综合误差星间单差值

和

第一公式中，α为修正系数，i、j分别代表两颗不同的卫星，

和

分别为接收机x的载波相位星间单差值和综合误差星间单差值；

所述参考站S位于VRS-B的附近。

优选地，在未进行VRS切换时，解算模块利用已知数据，通过第三关系来获得VRS-A作为基准站时，接收机x的第一位置信息

在需要进行VRS切换时，解算模块结合第一关系、第三关系以及第四关系得到第二关系；

所述第三关系由公式三所体现：

所述第四关系由公式四所体现：

优选地，当接收机x进入VRS-A的有效范围内时，通过进行载波相位的整周模糊度搜索，从而使第一双差模糊度

得以被固定。

优选地，当接收机x与VRS-A的距离符合设定条件时，则进行VRS切换操作，以VRS-B作为基准站，获得接收机x的第二位置信息

优选地，所述“进行VRS切换操作”包括以下步骤：

当下没有固定解时，接收机x进行载波相位的整周模糊度搜索，解算模块通过已知数据，使第二双差模糊度

得以被固定，并通过第一关系以及第五关系来获得接收机x的第二位置信息

所述第五关系由公式五所体现：

当下具有固定解，即第一双差模糊度

处于被固定的状态时，则令接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行计算，并获得在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

优选地，第一位置信息

以及第二位置信息

的解算由内置于接收机x的解算模块执行。

优选地，利用所述参考站S与其他参考站的观测资料，来生成所述VRS-B。

本发明还公开了一种接收机，包括通讯模块、解算模块以及控制模块，所述通讯模块用于接收所述已知数据；所述解算模块用于通过已知数据，使第一双差模糊度

得以被固定，并通过第三关系来获得VRS-A作为基准站时，接收机x的第一位置信息

所述解算模块还用于结合第一关系、第二关系进行计算，并获得在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

所述控制模块用于在由VRS-A切换到VRS-B时，控制接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定。

本发明还公开了一种可读介质，存储有可被执行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现VRS切换的方法的步骤。

本发明还公开了一种云服务器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述的VRS切换的方法的步骤。

本发明的一些技术效果在于：

在第一双差模糊度

处于被固定的状态时，由VRS-A切换到VRS-B，接收机x继续以第一双差模糊度

保持对卫星信号的锁定，通过引入修正系数α实现在以VRS-B作为基准站时，获取第二位置信息

与现有的VRS切换方法(现有方法中，接收机x在VRS切换时，会断开对第一双差模糊度

的固定，重新进行载波相位的整周模糊度的搜索，然后固定下来第二双差模糊度

以VRS-B作为基准站进行位置的解算)相比较，可以节省下重新搜索整周模糊度的时间(一般是几秒以上)，为实现连续的高精度定位提供了可靠的处理方式。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1为一个实施例中，接收机x在VRS-A切换到VRS-B时的示意图。图中的x表示接收机x，图中的VRS-A和VRS-B分别表示两个虚拟参考站VRS-A和VRS-B，虚线构成的圆圈分别表示两个虚拟参考站的有效范围，图中的O、P、Q、R、S、T分别表示不同的参考站。

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

一种VRS切换的方法，步骤包括：

接收机x在位于VRS-A的有效范围内，且第一双差模糊度

处于被固定的状态时，由VRS-A切换到VRS-B，接收机x继续以第一双差模糊度

保持对卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行解算，并确定在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

所述第一关系由第一公式所体现：

所述第二关系由第二公式所体现：

其中，已知数据包括载波波长λ，以及VRS-A、VRS-B、参考站S分别对应的载波相位星间单差值

和

分别对应的卫地距星间单差值

和

分别对应的综合误差星间单差值

和

第一公式中，α为修正系数，i、j分别代表两颗不同的卫星，

和

分别为接收机x的载波相位星间单差值和综合误差星间单差值；

所述参考站S位于VRS-B的附近。

一般来说，若VRS-A作为定位起始的基准站，可以通过搜索载波相位的整周模糊度来将第一双差模糊度

固定下来。通过搜索的方式来确定/固定载波相位的整周模糊度属于现有技术(例如可采用快速模糊度解算法FRAR或者最小二乘模糊度降相关平差法LAMBDA等)，一般需要几秒到十几秒的时间。

第一双差模糊度

本质上是对于卫星i、j的载波信号，VRS-A的虚拟观测值与接收机x的观测值在进行处理后而产生的一个未知关系(也可以理解为未知数值)。同理，以VRS-B作为基准站时，对应将产生另一个未知数——第二双差模糊度

现有技术中，基准站由VRS-A切换到VRS-B的过程中，会断开对第一双差模糊度

的固定，重新进行载波相位的整周模糊度的搜索，然后固定下来第二双差模糊度

本发明对于现有技术的改进点之一是，在基准站由VRS-A切换到VRS-B的过程中，在第一双差模糊度

处于被固定的状态时，不断开对于

的固定，通过其他已知数据求解出修正系数α，使得第一关系得到满足，从而能快速获得

的解，进而得到接收机x的第二位置信息

这样，便省去了重新进行载波相位的整周模糊度搜索的时间。

关于本文公式所出现的参数，例如载波相位星间单差值

和

下标符号A、B、S、x表示载波信号接收主体，即VRS-A、VRS-B、参考站S、接收机x，本文其他参数涉及该四个下标符号，均可依此进行理解。i、j作为上标符号，表示对卫星i的观测值和对卫星j的同类型观测值进行求差，本文其他参数涉及该二个上标符号，均可依此进行理解。因此，

理解为

与

的差(

表示以VRS-A为观测主体，观测到的卫星i的载波信号的相位值)，

理解为

关于第一双差模糊度

第二双差模糊度

它们分别指以不同的VRS作为基准站而得到的双差模糊度；

可以理解为是

与

的差，

可类同理解，而

可理解为是

与

的差，

可类同理解。现有技术中，定位的关键在于确定整周模糊度，整周模糊度的确定，体现在双差模糊度(如第一双差模糊度

第二双差模糊度

)的确定。

关于卫地距星间单差值，应理解为观测主体(如VRS-A、VRS-B、参考站S或接收机x)相对于某一卫星的距离观测值，与相对于另一卫星的距离观测值之差。举例而言，

应理解为

(VRS-A相对于卫星i的的距离观测值)与

之差。

关于综合误差星间单差值。综合误差，应理解为观测主体对应获得的观测数据是附带误差的，这些误差可能来源于卫星本身，可能来源于传播过程，可能来源于观测主体自身。星间单差值，意思是某观测主体，对应于某一卫星载波信号观测过程中产生的误差，与对应于另一卫星载波信号观测过程中产生的误差之差。举例而言，

应理解为

(VRS-A对于卫星i的载波信号在观测过程中产生的误差)与

之差。

上述参数所体现的意义，如

等可从其他现有技术中的公开物的记载中获取更多有助于理解的信息，在此不作过多展开，其他出处记载的可能是不同格式的符号，但本领域技术人员应能理解，即使在不同的出处中，这些参数的意义会通过不同的字母、上标或下标形式所体现，但结合上下文或者等式关系，这些出处依然对理解本文所说的公式和参数是有帮助的。

关于本文所说的第一关系、第一公式，本领域技术人员应注意，不同的公式可以体现同样的关系，能体现第一关系的，可以有多种形式，第一公式仅是其中的一个形式，本领域技术人员可以对第一公式进行多种变形，例如将某参数作已知方式的换算，或将公式两边同时乘以某一参数或者常数，或将公式的参数从一边调整到等号的另一边，无论如何，这些变动均属于体现第一关系的范畴。同理，文中其他特定的关系(如第二关系)对应特定的公式(第二公式)，也应以这样的方式进行理解。

关于解算模块，一般而言，可以理解为一个或多个的计算模块，它要实现的功能是在定位过程中，执行主要的计算工作。现有定位技术中，解算/计算的工作可以由接收机x来主要执行，也可以设置一个独立的计算中心，来处理解算/计算的工作，然后把解算出的位置信息发给接收机，也可以是接收机x负责一部分解算工作，另一部分解算工作由计算中心负责。因此，解算模块在一些情况下可以是一个，在一些情况下可以是由相互配合的两个以上的计算单元组成。

关于参考站S，一般来说，需要位于VRS-B的附近，最好是VRS-B的有效范围内，引入参考站S的意义在于，它可以提供一部分的已知数据，比如

等，来辅助实现对接收机x位置的解算。

VRS-A的有效范围和VRS-B的有效范围可以是大小一样的，也可以是不一样，一般一个VRS的有效范围是半径为五千米。有效范围可以依据当地通信的环境和当时的通信条件而进行人为设定，也可以依据用户对于定位精度的要求而设定。一般来说，以某个VRS作为基准站时，接收机x离这个基准站越近，定位精度会相对越高。

关于VRS的虚拟设立(分布)，可以是有规律的(如网格VRS)，也可以是无规律的。一个参考站可以参与一个VRS的虚拟设立，也可以参与一个以上VRS的虚拟设立。图1只是展示了其中的一个实施例，即VRS-A是由参考站O、参考站P、参考站Q虚拟设立的，VRS-B是由参考站R、参考站S、参考站T虚拟设立的，它们的有效范围存在交叉覆盖的区域，而一般来说，接收机x在这个交叉覆盖的区域时，可以执行VRS切换的操作。

本领域技术人员应该理解，当接收机x因移动而经过相邻的一个个VRS时，可以采用本发明所述的方法，依次地进行VRS的切换。

在一个实施例中，在未进行VRS切换时，解算模块利用已知数据，通过第三关系来获得VRS-A作为基准站时，接收机x的第一位置信息

在需要进行VRS切换时，解算模块结合第一关系、第三关系以及第四关系得到第二关系；所述第三关系由公式三所体现：

所述第四关系由公式四所体现：

在一个实施例中，当接收机x进入VRS-A的有效范围内时，通过进行载波相位的整周模糊度搜索，从而使第一双差模糊度

得以被固定。

在一个实施例中，当接收机x与VRS-A的距离符合设定条件时，则进行VRS切换操作，以VRS-B作为基准站，获得接收机x的第二位置信息

设定条件可以考虑距离、速度以及运动方向，在距离方面，例如当接收机x与VRS-A的距离大到一定程度，或者快超出有效范围时，可以进行VRS切换操作，但不排除一些情况下，接收机x在VRS的有效范围边缘运动，这时候设定条件可以将运动方向以及单位时间内的运动速度考虑进来，设定条件将变为：以接收机x与VRS-A的距离、接收机x的运动方向、接收机x的速度来对应地设置相关阈值，均超出这些阈值时，执行VRS切换操作。

在一个实施例中，所述“进行VRS切换操作”包括以下步骤：

当下没有固定解时(固定解指的是整周模糊度的固定解，一般来说，当双差模糊度

有固定解，则意味着整周模糊度有固定解，引起的原因可能是信号受阻挡、设备故障等)，接收机x进行载波相位的整周模糊度搜索，解算模块通过已知数据，使第二双差模糊度

得以被固定，并通过第一关系以及第五关系来获得接收机x的第二位置信息

所述第五关系由公式五所体现：

当下具有固定解，即第一双差模糊度

处于被固定的状态时，则令接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行计算，并获得在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

在一个实施例中，第一位置信息

以及第二位置信息

的解算由内置于接收机x的解算模块执行。

在一个实施例中，如图1所示，利用所述参考站S与其他参考站(参考站R、参考站T)的观测资料，来生成所述VRS-B。

本发明还公开了一种接收机，包括通讯模块、解算模块以及控制模块，所述通讯模块用于接收所述已知数据；所述解算模块用于通过已知数据，使第一双差模糊度

得以被固定，并通过第三关系来获得VRS-A作为基准站时，接收机x的第一位置信息

所述解算模块还用于结合第一关系、第二关系进行计算，并获得在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

所述控制模块用于在由VRS-A切换到VRS-B时，控制接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定。

本发明还公开了一种可读介质，存储有可被执行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现VRS切换的方法的步骤。

本发明还公开了一种云服务器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述的VRS切换的方法的步骤。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种VRS切换的方法，其特征在于：

接收机x在位于VRS-A的有效范围内，且第一双差模糊度

处于被固定的状态时，由VRS-A切换到VRS-B，接收机x继续以第一双差模糊度

保持对卫星信号的锁定；

解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行解算，并确定在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

所述第一关系由第一公式所体现：

所述第二关系由第二公式所体现：

其中，已知数据包括载波波长λ，以及VRS-A、VRS-B、参考站S分别对应的载波相位星间单差值

和

分别对应的卫地距星间单差值

和

分别对应的综合误差星间单差值

和

第一公式中，α为修正系数，i、j分别代表两颗不同的卫星，

和

分别为接收机x的载波相位星间单差值和综合误差星间单差值；

所述参考站S位于VRS-B的附近。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在未进行VRS切换时，解算模块利用已知数据，通过第三关系来获得VRS-A作为基准站时，接收机x的第一位置信息

在需要进行VRS切换时，解算模块结合第一关系、第三关系以及第四关系得到第二关系；

所述第三关系由公式三所体现：

所述第四关系由公式四所体现：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

当接收机x进入VRS-A的有效范围内时，通过进行载波相位的整周模糊度搜索，从而使第一双差模糊度

得以被固定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

当接收机x与VRS-A的距离符合设定条件时，则进行VRS切换操作，以VRS-B作为基准站，获得接收机x的第二位置信息

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述“进行VRS切换操作”包括以下步骤：

当下没有固定解时，接收机x进行载波相位的整周模糊度搜索，解算模块通过已知数据，使第二双差模糊度

得以被固定，并通过第一关系以及第五关系来获得接收机x的第二位置信息

所述第五关系由公式五所体现：

当下具有固定解，即第一双差模糊度

处于被固定的状态时，则令接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定；解算模块利用已知数据，结合第一关系、第二关系进行计算，并获得在VRS-B作为基准站时，接收机x的位置信息

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

第一位置信息

以及第二位置信息

的解算由内置于接收机x的解算模块执行。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

利用所述参考站S与其他参考站的观测资料，来生成所述VRS-B。

8.一种接收机，其特征在于：

所述接收机包括通讯模块、解算模块以及控制模块；

所述接收机用于执行权利要求1所述的方法的步骤，其中：

所述通讯模块用于接收所述已知数据；

所述控制模块用于在由VRS-A切换到VRS-B时，控制接收机x继续以第一双差模糊度

保持对于卫星信号的锁定；

所述解算模块用于利用所述已知数据，结合所述第一关系、所述第二关系进行计算，并确定在VRS-B作为基准站时，接收机x的第二位置信息

9.一种可读介质，存储有可被执行的计算机程序，其特征在于：

该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的VRS切换的方法的步骤。

10.一种云服务器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：

所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的VRS切换的方法的步骤。

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