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CN110907970B - GNSS云端定位的多Rover基线组建方法 - Google Patents

GNSS云端定位的多Rover基线组建方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，包括以下步骤：终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。本发明提高了单终端解算的精度。

Description

GNSS云端定位的多Rover基线组建方法
技术领域
本发明涉及基线组建技术领域，具体涉及一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法。
背景技术
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellie System)，包括中国北斗、美国GPS、俄罗斯的GLOANASS和欧洲的GALILEO可为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息。终端通过解析由卫星端发射的电磁波信号，可得到卫星位置、终端与卫星的距离等信息，当同时观测到4颗及以上的卫星时，即可通过简单的几何关系，实现单点定位。
GNSS终端解译出的观测值会受到各种误差源的影响，主要包括：卫星钟差、卫星轨道误差、电离层误差、对流层误差、接收机钟差、多路径效应等。
两个距离较近的终端同时收到的观测值受到的大气延迟以及卫星钟差、轨道误差等具有时空相关性，可通过两者相减，来削弱甚至消除上述部分误差，从而提高终端定位精度。网络RTK(Real-time kinematic，实时动态)/RTD(Real Time Differential，实时差分)就是基于上述原理发展而来的技术。通过向终端播发已知精密位置的差分数据，辅助终端提升定位精度。
通过将终端设备的观测值上传到云端服务器，由云端服务器订阅参考站观测值，与终端观测值进行RTK/RTD解算的方式来进行定位服务。在云端服务器进行解算相对于终端设备的解算有如下有点：硬件计算资源丰富，算法层面可进行更复杂的模型计算，提高精度；终端设备无须进行大量计算，降低功耗。
在云端服务器进行定位解算的过程中，使用传统的方法将卫星原始观测值上传到服务器时，其解算本质相对于在终端进行解算的方案并没有本质区别。传统方法中仅仅将终端设备的原始观测值上传到了服务器，服务器获取基准站观测值与终端设备的观测值进行RTK差分解算，其模型也是单一基线的解算方式。假如此时终端设备的观测值受干扰较强，其在服务器的解算结果也会出现较大偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是关于动态流动站之间，以及流动站与基准站之间进行自动配对建立基线的策略。本发明在将定位解算服务从终端设备移到云端服务器上后，由于服务器可以同时接入多个终端设备，那么多个流动站之间的观测值可以互相参考、差分，从而可以提高定位精度。
本发明采用的技术方案如下：
一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，包括以下步骤：
终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；
GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；
AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；
AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；
GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。
进一步地，每个终端设定有一个关心半径，如果其余终端进入其关心半径内，则AOI服务器判断触发预定义事件。
进一步地，GNSS解算服务器根据观测值数据或者卫星位置判断是否触发条件。
进一步地，如果进入关心半径的终端超过1个，AOI服务器向GNSS解算服务器发出解算通知后，GNSS解算服务器将终端组合成闭合环进行解算服务。
进一步地，如果进入关心半径的终端离开关心半径区域后，AOI服务器向GNSS解算服务器发出离开通知，由GNSS解算服务器决定终端之间的连接断开。
进一步地，所述终端通过负载均衡接入GNSS解算服务器。
进一步地，所述GNSS解算服务器以多线程方式运行解算程序，计算终端的实时坐标值。
本发明还提供了一种基于AOI模型的GNSS解算服务器系统，所述系统包括至少1台GNSS解算服务器和1台AOI服务器，GNSS解算服务器与终端连接，接收终端上传的观测值数据，GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器，否则进行下一历元解算；GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。
进一步地，每个终端设定有一个关心半径，如果其余终端进入其关心半径内，则AOI服务器判断触发预定义事件。
进一步地，如果进入关心半径的终端离开关心半径区域后，AOI服务器向GNSS解算服务器发出离开通知，由GNSS解算服务器决定终端之间的连接断开。
本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序执行如下步骤：
终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；
GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；
AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；
AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；
GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。
本发明的有益效果在于，可以利用云端服务器同时连接多个终端设备的优势，将同一时刻，某一终端设备周围的其它解算结果较好的终端与其进行多基线的组网，互相参考解算将可提供更高的解算精度。
附图说明
图1为本发明AOI服务器与GNSS解算服务器交互流程；
图2为本发明基于AOI模型的GNSS解算服务器架构图；
图3为各终端设备示意图(距离较远，互不相关)；
图4为各终端设备示意图(当B进入A的视野范围)；
图5为单元格划分，终端ABC分布于不同单元格；
图6为多单元格场景下服务器架构。
具体实施方式
本发明在云端服务器上进行多终端设备同时解算时，通过使用AOI(Area OfInterest，关心区域)服务的方式来动态的确定是否要将邻近的终端进行动态基线组建，以此来提高单终端解算的精度。
实施例一：
图1是本发明GNSS云端定位的多Rover基线组建方法流程图，假设在空间平面内现有三个终端设备A、B、C，如图2所示，选择A当做主设备阐述基线组建步骤。
终端设备A、B、C都在空间内进行运动，都通过网络接入GNSS解算服务器上传观测值数据进行RTK解算。终端A有一个关心半径d(视野半径)，d值取决于周围环境以及A设备本身的性能等，终端A所在的正方形区域为其关心的区域。同理终端B、C也有自己的关心半径，在图2中，各终端设备的关心区域互无交集。几个设备在GNSS解算服务器进行独立的RTK解算服务，GNSS解算服务器以多线程方式运行解算程序分别计算终端设备的实时坐标值，与此同时，将他们的实时坐标信息等发送到AOI服务器，AOI服务器记录所有终端坐标，并实时更新、计算各个终端的相对位置。
随后终端A、B、C各自按照其运动规律进行移动，各个终端设备的相对位置会实时变化，在AOI服务器上，假如终端B在某一时刻进入了终端A的兴趣范围，如图3所示。在图3中，终端A和终端B的相对距离减少，终端B进入了终端A的视野范围，此时单独的AOI服务器计算出B触发了A的关心事件，即AOI服务器的预定义事件被触发，通知GNSS解算服务器，向GNSS解算服务器发送B的信息(身份ID等)。收到触发事件后，GNSS解算服务器将根据条件来决定是否触发下一步基线组建等操作。
A的GNSS解算服务器通过接入平台获取到B的观测值信息后，会根据A设定的条件对B进行判断。关于GNSS解算服务器的基线组建的触发条件，可以根据业务需要进行多种配置，可以基于观测值本身数据质量，比如终端B的观测卫星数在20颗以上，且平均信噪比大于40；或者是基于卫星的位置，比如卫星高度截止角大于15度等。当满足了预定义的条件后，GNSS解算服务器将A与B进行基线组建操作，此时A将根据B的计算结果或者中间数据进行辅助计算，如果B的解算结果较好，则A可以大幅提升解算结果精度。
当进入A的兴趣半径的终端数量有多个的时候，AOI服务器向GNSS解算服务器发出通知后，GNSS解算服务器会将多个终端组建闭合环进行更高级的解算服务。
当已进入A的兴趣半径的终端B最终离开该区域以后，AOI服务器会向GNSS解算服务器发出离开通知，由GNSS解算服务器决定在何时将A与B的连接断开。
实施例二：
本发明还提供了一种基于AOI模型的GNSS解算服务器系统，如图4所示。假设服务器的服务范围是全上海地区的终端设备，整个服务器系统由N台分布式GNSS解算服务器与1台AOI服务器构成，N至少为1。终端设备通过负载均衡的接入服务器将观测值数据等上传到GNSS解算服务器。在此种情况下，如果要将服务范围扩大到全国范围，在增加GNSS解算服务器容量的情况下，也可将AOI服务器做成分布式来均衡计算压力。
GNSS解算服务器与终端连接，接收终端上传的观测值数据，GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器，否则进行下一历元解算；GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。
在服务区域过大时，单台AOI服务器可能无法承受海量终端的位置信息的同时解算，此时可配置多台AOI服务器，将服务区域划分为多个单元格(单元格划分方法可以使用九宫格的方式，如图5所示)，每个AOI服务器负责一个单元格区域的服务，每个AOI服务器需要处理终端设备在跨单元格时的相对位置数据，并判断终端是否触发预定义事件，如果触发则由AOI管理服务器统一通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算。多AOI服务器的配置(如图6所示)，理论上可以将服务区域扩展为无限大，不受终端数量的限制；配置了多台AOI服务器的情况下，每个终端都可能出现跨单元格运动的情况，此时每个AOI服务器处理都要处理边界运动的情况，保证终端设备平滑迁移到新的AOI服务器；多台AOI服务器间通过AOI管理服务器通信，AOI管理服务器负责与GNSS解算服务器通信。
实施例三：
本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；
GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；
AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；
AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；
GNSS解算服务器判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，其特征在于，包括以下步骤：
终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；
GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；
AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；
AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，其中，每个终端设定有一个关心半径，如果其余终端进入其关心半径内，则AOI服务器判断触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；
GNSS解算服务器根据其余终端的观测值数据或者卫星位置判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算，其中，所述观测值数据的判断条件包括观测卫星数在20颗以上且平均信噪比大于40，所述卫星位置的判断条件包括卫星高度截止角大于15度。
2.如权利要求1所述的一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，其特征在于，如果进入关心半径的终端超过1个，AOI服务器向GNSS解算服务器发出解算通知后，GNSS解算服务器将终端组合成闭合环进行解算服务。
3.如权利要求1所述的一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，其特征在于，如果进入关心半径的终端离开关心半径区域后，AOI服务器向GNSS解算服务器发出离开通知，由GNSS解算服务器决定终端之间的连接断开。
4.如权利要求1所述的一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，其特征在于，所述终端通过负载均衡接入GNSS解算服务器。
5.如权利要求1所述的一种GNSS云端定位的多Rover基线组建方法，其特征在于，所述GNSS解算服务器以多线程方式运行解算程序，计算终端的实时坐标值。
6.一种基于AOI模型的GNSS解算服务器系统，其特征在于，所述系统包括至少1台GNSS解算服务器和1台AOI服务器，GNSS解算服务器与终端连接，接收终端上传的观测值数据，GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，其中，每个终端设定有一个关心半径，如果其余终端进入其关心半径内，则AOI服务器判断触发预定义事件；如果触发则通知GNSS解算服务器，否则进行下一历元解算；GNSS解算服务器根据其余终端的观测值数据或者卫星位置判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算，其中，所述观测值数据的判断条件包括观测卫星数在20颗以上且平均信噪比大于40，所述卫星位置的判断条件包括卫星高度截止角大于15度。
7.如权利要求6所述的一种基于AOI模型的GNSS解算服务器系统，其特征在于，如果进入关心半径的终端离开关心半径区域后，AOI服务器向GNSS解算服务器发出离开通知，由GNSS解算服务器决定终端之间的连接断开。
8.一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行如下步骤：
终端接入GNSS解算服务器，将观测值数据上传到GNSS解算服务器；GNSS解算服务器运行解算程序，计算终端的实时坐标值并发送到AOI服务器；
AOI服务器记录所有终端的坐标值，并实时更新、计算各个终端的相对位置；
AOI服务器根据计算结果判断终端是否触发预定义事件，其中，每个终端设定有一个关心半径，如果其余终端进入其关心半径内，则AOI服务器判断触发预定义事件，如果触发则通知GNSS解算服务器；否则进行下一历元解算；
GNSS解算服务器根据其余终端的观测值数据或者卫星位置判断是否触发条件，如果是则组建基线进行解算，然后进行下一历元解算；否则直接进行下一历元解算，其中，所述观测值数据的判断条件包括观测卫星数在20颗以上且平均信噪比大于40，所述卫星位置的判断条件包括卫星高度截止角大于15度。
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Address after: 200438 9 / F, 10 / F, 11 / F, 12 / F, 38 Lane 1688, Guoquan North Road, Yangpu District, Shanghai

Applicant after: QIANXUN SPATIAL INTELLIGENCE Inc.

Address before: Room j165, 1st floor, building 64, 1436 Jungong Road, Yangpu District, Shanghai, 200433

Applicant before: QIANXUN SPATIAL INTELLIGENCE Inc.

GR01 Patent grant
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