电力北斗星地一体高精度定位的解决方案

一、案例简介

        工头五号具备导航定位和通信数传两大功能，可提供定位导航授时、全球短报文通信、区域短报文通信等7类服务，是功能强大的全球卫星导航系统，国网公司仪导现高精度定位技术和设施自主可控和信息应用安全稳定为出发点，以为电网建设运维等企业务提供高效、高质量的集约化时空信息服务为目标，高度重视电力行业北斗应用。公司先后发布多个政策文件，深化，电力应用推广。各部门贯彻落实国家和辛董事长要求，推动北斗落地。该系统由分布产泛的1200座电力北斗基准站以及卫星应用综合服务平台和通信系统构成，可提供实时米级、分米级、厘米级以及事后毫米级精度的定位导航服务，于2021年建成并投入运行。新疆公司认真贯彻国网公司的北斗战略部署，目前新疆境内建设了电力北斗基准站128座，无人机在地基增强站覆盖良好条件下，已实现区域自主巡检，但在山区、戈壁、荒漠以及地基增强站和移动网络覆盖不佳等地区，存在无法获取RTK数据问题，导致此区域无法开展无人机自主巡检作业。随着新疆公司北斗业务应用的不断深入，对电力北斗精准服务网的安全性、实时性、可靠性提出更高要求,并迫切需要提高电力北斗高精度位置服务覆盖范围。新疆幅员辽阔，电网多经过戈壁、沙漠、山区等地区因此新疆无人机自主巡检业务对实时高精度位置服务提出了更高的要求。新疆公司开展电力北斗星地一体高精度定位系统(PPP-RTK)试点建设，在新疆区域内改正数据结合观测域改正数与状态与改正数，改正数解算所需地面观测站密集程度较低，基线长度只需满足不长于180km 即可。改正数可采用卫星播发，覆盖范围更广，只需对用户接收设备做嵌入式提升即可使用。

二、技术方案

        1)电力北斗星地一体高精度位置服务的广域实时精密定位服务使用单向通讯，对每一个用户播发的增强信息是一致的，对每个用户播发的数据量也大大减少，服务端运算能力要求低，并且适用于通过卫星进行大区域的增强信息播发，有效解决了高精度增强信息大规模播发的难题，适合于无公网地区终端巡检应用。

        2)电力北斗星地一体高精度位置定位终端兼容网络 RTK、PPP、PPP-RTK 解算模式，可在不同网络环境下实现自主切换，满足不同场景，不同精度用户需求。设备内部包含三部分核心内容非别是:核心定位单元、内置电台、电源单元,三大核心部分均为自主可控技术。满足国网为高精度位置定位业务安全自主、可控要求。

三、创新亮点

        1)提出 CORS 应用新模式,解决了 CORS 网内网外定位精度不连续难题。将 CORS 增强信息用于 PPP模式的定位，可显著缩短 PPP的收敛时间，实现类似于网络 RTK 固定的 PPP 固定解，该模式在差分信号断后的 3~5 分钟内可保持定位精度,大大降低对差分信号连续性的要求;CORS 精化大气误差模型是对 PPP所建立的全球大气误差模型的有效补充，保证了定位精度的连续性。

        2)实现兼容北斗的多系统实时精密定轨及其工程化。研究实现四系统联合实时高精度定轨方法，四系统既可独立定轨也可任意组合定轨，并根据北斗GEO卫星的轨道特点提出优化 GEO 卫星轨道精度的方案，保证系统可独立对外提供广域增强服务。

        3)有效解决了面向大众应用市场的高精度增强信息大规模播发难题。电力北斗星地一体高精度位置服务播发的广域实时精密定位服务使用单向通讯，对每一个用户播发的增强信息是一致的，对每个用户播发的数据量也大大减少，服务端运算能力要求低，并且适用于通过卫星进行大区域的增强信息播发，从而有效解决了高精度增强信息大规模播发的难题，适合于面向大众应用市场海量并发增强信息。

        4)终端能够自主实现 CORS、PPP、 PPP-RTK 三种模式自由切换。设计并开发实现了 CORS、PPP、PPP-RTK 三种模式自由切换的终端，不仅能够自动选择最优的解算模型以达到最优定位效果，还考虑到不同模式坐标系统不一致的情况，自动进行坐标系统补偿。