[发明专利]一种嵌入在蜂窝网络系统的DGNSS及NRTK系统

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统（GNSS），广域增强系统（WAAS），差分全球导航卫星系统（DGNSS），网络实时动态技术（NRTK），并与GSM，CDMA，CDMA2000，UMTS，WCDMA，TD-SCDMA和提供基于位置服务的LTE移动网络整合，具体涉及一种嵌入在蜂窝网络系统的DGNSS及NRTK系统。

背景技术

网络辅助全球导航卫星系统（A-GNSS）已被应用于改善数十亿移动用户定位的实用性(US 6,625,458, US 7,064,706 B2)。当定位信号较弱或受到建筑和植物的阻挡时，A-GNSS接收机通过一个移动网络获得附加信息来帮助解算用户位置。当定位信号很弱和独立定位接收机不能获得定位的时候，A-GNSS会变得十分有用。当定位信号足够强的时候，能够使用A-GNSS的接收机和独立定位接收机具有相同的精度。当卫星基础增强系统（SBAS）(Pub. No. US 2010/0090888 A1)可用时定位精度可以达到3米，而当SBAS不可用时，精度可达10米。其主要的误差来源是电离层延时估算，卫星轨道误差，卫星时钟偏移误差和对流层延时估算。A-GNSS可以被应用于控制层面或用户层面。

有一种方法能提高定位的精度，就是使用差分定位（DGNSS）方法（美国专利No. 5,621,646）。DGNSS是由一个或多个位于测量点的参考站组成的，多个邻近移动定位用户的参考站和一个位于移动用户和参考站之间的通信网络。位于参考站上的全球定位接收机测量全球定位卫星的伪距并把他们的测量结果和卫星的参考位置广播到移动用户。由于移动用户和参考站的距离很近（通常少于10公里），它们的电离层延迟，卫星轨道误差和时钟偏移误差以及对流层延时都得到强烈的修正。因此可以通过差分全球定位方法把它们抵消绝大部分。目前为止，所有的DGNSS系统都是使用专用参考站和主要专用网络，独立于任何移动网络运行。

另一个可以提高定位精度的系统就是广域增强系统WAAS(US 6,647,340 B1)。它是由美国联邦航空管理局建立并且维护的，用来改进航班的安全性。这个系统的组成包括数十个地面参考站，用于测量GPS卫星伪距和载波相位；一些地面上行站，向两颗地球同步卫星发送和接收信息；三个主站用于计算GPS卫星轨道和时钟误差，还有不同地域的电离层和对流层延时。通过一个专用的网络，把参考站，主站和卫星上行站连接起来。一个兼容WAAS的全球定位接收机除了从WAAS同步卫星上接收卫星轨道和时钟修正外，还包括电离层延时，来获得提高的定位精度。欧洲和日本都有类似的系统。

GNSS的高精度定位可以通过实时动态方法（RTK）实现(US 7,148,843 B2)。RTK从载波相位测量中的整周数模糊解算获得厘米级的精度。和DGNSS类似，RTK系统组成包括一个或多个位于测量点的参考站，这些参考站上的全球定位接收机同时测量伪距和载波相位；多个高精度移动终端，它们能够测量包括伪距和载波相位；和贯通参考站和移动终端的有线或无线网络，用于交换相互信息来为移动终端获得准确定位。网络RTK（NRTK）通过网络和一个或多个RTK服务器把复数参考站连接起来，以覆盖巨大区域。(US 6,507,738 B1)NRTK系统利用各分散参考站的测量结果来计算电离层延时，卫星轨道，卫星时钟偏移和对流层延时的修正。再者，所有RTK系统都是使用专用参考站和主要的专用网络。系统的建造和维护费用高昂。在K. Alanen, L. Wirola, J. Appl and J, Arinne, Mobile RTK, using low-cost GNSS and Internet-enabled wireless phones, Inside GNSS pp. 32-39, May 2006中，提出了一种移动RTK。它使用具备GNSS接收机的手机作为移动终端以及参考站。虽然相对于其它电话它可以提供精确定位，但是它没有能力提供大多数用户想要的绝对位置。最近王峰为移动手机网络的全球定位提出了新的WAAS和RTK系统：（美国临时专利申请“嵌入蜂窝网络内的全球导航卫星系统的广域增强系统”。它利用已安装在许多个基站上实现网络同步的全球定位接收机（美国专利申请，Pub. No. US 2010/0156710 A1)，和在移动网络中内置的有线和无线广播来为手机用户提供一种低成本的WAAS和RTK服务。它通过在基站电脑增加一个数据采集模块于基站电脑，在移动终端上添加客户端并在网络上添加服务器，来实现WAAS和RTK服务。

发明内容