[发明专利]一种基于天地一体化的广域高精度定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于天地一体化的广域高精度定位系统，包括广域参考站、区域参考站、高精度增强服务平台、定位终端以及通信网络，其中，广域参考站和区域参考站用于接收来自GNSS卫星的原始观测数据，原始观测数据包括GNSS卫星的伪距观测值、载波观测值、信噪比和多普勒观测值；通信网络包括卫星通信网络和地面通信网络；高精度增强服务平台通过地面通信网络接收原始观测数据并根据原始观测数据获得实时增强信息并对实时增强信息进行播发；定位终端利用卫星通信网络或地面通信网络接收实时增强信息，并根据实时增强信息和接收的GNSS导航信号获得定位结果。本发明能够同时兼顾PPP技术与网络RTK技术各自的优势，获得智能终端高精度定位结果。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，具体涉及一种基于天地一体化的广域高精度定位系统及方法。

背景技术

发达国家很早就使用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术于农业机械之中，在国外已经具有成熟的GPS技术应用于收割机和播种机。BDS(BeiDouNavigation Satellite System，中国北斗卫星导航系统)的开通，未来定会为农业提供更加精确、智能的服务，北斗导航系统可应用于农机化技术通过卫星遥感、无人机、田间物联网设备共同架设天眼地网，定量、全面、立体化地获取农情数据，使用智能化农机设备精准控制农机耕种管收，从而实现农业机械化。

尽管BDS在农业机械领域的应用具有许多优势，例如精确定位、导航、实时数据统计以及作业质量与产量的实时监测，但是由于受许多现实情况的限制，卫星定位技术在中国农业机械发展上仍然有很多问题。卫星定位技术属于高新技术，所涉及的知识面非常广泛，所依托的技术层面和科学类别也很多，因此单独应用于农业机械的卫星定位技术的研发存在着较多的问题，由于现阶段对农机卫星的重视度不够高、研发经费非常有限、相关科研团队和从业人员比较少、农机卫星行业利润低等因素，都大大限制了农机卫星定位技术的发展。

另外，我国市场上用于农机的卫星定位产品一部分采用国外产品，从技术、终端产品、运行系统上整体上对国外产生了依赖，因而农机的卫星定位产品和技术必须全部实现国产化。但是，国内产品存在功能不完善、品种单一、质量不足等问题，国内相关产品生产公司不注重技术自主研发，一味地仿造国外先进产品，在技术先进程度、开发能力上有很大不足。

在农机自动化作业中，高精度的定位是重要基础保障，要实现实时、快速的高精度卫星定位，大气误差的精细修正、载波相位整周模糊度的归整固定、用户端单站实时增强定位解算技术是必须解决的科学技术问题。而PPP(Precise Point Positioning，精密单点定位)-RTK(Real-time kinematic，实时差分定位)技术的实现，则是建立在这些关键科学技术问题的攻关解决之上。

RTK由差分定位技术发展而来，其原理是卫星轨道误差、卫星钟差、电离层延迟、对流层延迟等误差对相距不远的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)测站影响接近，因此可以通过站间观测值差分消除，进而实现相位模糊度的快速固定与瞬时厘米级定位。RTK技术，依赖于密集基准站资源，当多个基准站存在覆盖盲区时难以实现连续服务；另一方面采用“观测值”的形式提供改正数，不同区域“观测值”各异，因此对通信带宽要求高，而对于地域辽阔区域，网络覆盖条件不一，通信网络无法覆盖到农业作业区域，因此RTK技术无法适用于此区域。

PPP技术无需外部参考站，是一种全球尺度的非差定位技术，PPP通过全球分布的基准站解算高精度卫星星历产品修正用户轨道、钟差误差等，即可获得静态毫米至厘米级，动态厘米至分米级的定位服务，但是PPP需要近30分钟才能实现精密定位的初始化，且信号失锁后的重新初始化时间与首次初始化时间几乎一样长，因而限制了其在实时应用中的普及。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于天地一体化的广域高精度定位系统与方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：