CN101661097A

CN101661097A - 一种移动终端高精度定位的方法及系统

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Publication number: CN101661097A
Application number: CN200810146454A
Authority: CN
Inventors: 夏晓清; 冯振明; 陆明泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-03

Abstract

本发明涉及无线通信领域，提供了一种对普通移动终端进行高精度定位的方法及系统。所述方法包括以下步骤：A.所述移动终端通过无线通信网络实时地发送定位请求和其当前的GPS定位数据给控制中心；B.所述控制中心根据所述移动终端的当前位置计算虚拟参考站，并利用数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果；C.所述控制中心通过无线通信网络将高精度的定位结果实时发送给移动终端。本发明利用数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果，并利用无线通信网络实现实时的数据传送，从而实现了普通移动终端的高精度定位。

Description

一种移动终端高精度定位的方法及系统

一、技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种移动终端高精度定位的方法及系统。

二、背景技术

目前全球定位系统(Global Position System，GPS)技术在农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全防范、军事、电力、通讯、城市管理等领域都有广泛应用。卫星定位按照精度和用途可以分为导航型和高精度(定位)型两大类。导航型主要用于各种移动目标的导航，精度要求较低，一般为数米或米级。高精度型的定位精度则可达厘米甚至毫米，在科学研究、国防及国民经济建设的诸多领域中都具有非常重要的作用。随着卫星导航定位技术的不断进步，高精度定位的应用应用越来越受到广泛重视。

目前普通用户终端只能接收到免费地GPS信号，精度只有5-10米，而且GPS信号是一种弱信号，受到外界干扰会导致GPS信号强度大大降低，定位精度也会随之降低。为提高定位精度，可以从GPS接收机自身着手，也可以通过其他辅助信息来实现。在利用辅助信息来提高定位精度方面，现有技术的其中一种做法，通过广域差分站来提供差分改正数据。这种差分站均匀分布在各个地方，分别收集各地的GPS差分改正数据，并提供给移动站的GPS接收机。这种差分站所提供的数据只是其所在区域的大概数据，在此区域内任何地方接收到的数据都一样，而并没有利用移动站所在位置的信息，所以精度还是不可能达到很高。

现有技术RTK能够实现高精度定位。RTK(Real-time-Kinematic)技术是实时载波相位差分的简称。这是一种将卫星定位技术与通信技术相结合，实时解算进行数据处理的相对定位技术，在1-2秒的时间里能得到厘米级的高精度位置信息。它一般也称为常规RTK以区别于后来出现的网络RTK技术。一个完整的GPS差分系统由参考站、流动站和数据链组成。参考站通常固定在某个已知精确三维坐标的点位上。它配备有双频卫星接收机和大功率电台(或其它通信设备)，实时记录载波相位观测值，通过调制解调器将信号调制，由数据链将差分数据发送出去。流动站配有卫星接收机和接收电台。流动站不仅接收来自参考站的差分数据，本身也要实时接收卫星发来的原始观测数据，并在系统内组成差分观测方程进行处理，实时给出相对于参考站的高精度定位结果。

现有技术的另一种做法是网络RTK技术，是采用虚拟参考站(Virtual Reference Station，VRS)技术。虚拟参考站是一种GPS网络的载波相位动态实时差分(Real-Time Kinematic，RTK)技术。它利用地面布设的多个基准站组成GPS连续运行参考站网络(Continuous Operational Reference System，CORS)，综合利用各个基准站的观测信息，通过建立精确的误差模型来改正距离相关误差。在进行GPS定位过程中，在用户站附近产生一个物理上不存在、其观测值由控制中心模拟的参考站，因为实际并没有假设过，所以称为虚拟参考站。虚拟参考站系统包括三个组成部分：数据处理与控制中心、多个基准站组成的连续运行参考站网络、移动用户接收机，其中：数据处理与控制中心是整个系统的核心，用于进行数据处理和通信控制；连续运行参考站负责采集数据并通过通信线路实时传送到数据处理与控制中心进行处理；移动用户接收机包括GPS接收机和无线调制解调器。

该现有技术利用虚拟参考站对移动站进行定位的实现过程是：移动用户接收机通过通信线路把自己的单点定位的概略坐标(NMEA-0183格式)发给控制中心，数据处理中心就在该位置创建一个虚拟参考站，并结合移动用户站、基准站和GPS卫星的相对几何关系，通过内插计算每一颗GPS卫星到虚拟参考站之间不同路径上各种误差源引起的误差改正值。由于虚拟参考站距离移动用户站只有20-40米，与移动用户站构成短基线，用户可以把虚拟参考站当作普通参考站使用，并接收控制中心的差分改正数据，进行实时定位。

但是在RTK技术和网络RTK技术中，实施RTK定位需要有相应的RTK终端设备。从上面的介绍可以看出。RTK终端设备应该包括能输出载波相位的高精度接收机、用于传输数据的通讯设备、以及相应的RTK差分定位软件。由于普通的移动终端无法满足这样的条件，因此就无法采用上面的方法获得高精度的定位。

因此需要一种新的方法，在对普通的如手机等移动终端进行定位时，能够获得高精度的定位结果。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种对移动终端进行精确定位的系统，旨在解决现有技术在对移动站定位的精度过低的问题。

本发明的目的在于提供一种对移动终端进行高精度定位的方法，以更好地解决现有技术中存在地上述问题。

为了实现发明目的，所述对移动终端进行高精度定位的系统包括固定参考站、控制中心、数据处理中心以及移动终端。所述控制中心根据所述移动终端的当前位置计算构造虚拟参考站，并由所述数据处理中心根据所述虚拟参考站计算得出差分改正数据，然后根据移动终端的当前定位数据和虚拟参考站的差分改正数据计算得出所述移动终端的高精度定位结果。

所述控制中心还用于对与所述移动终端对应的用户进行登记、注册、撤销、查询、权限管理，并提供访问授权和用户使用记录。

所述移动终端包括GPS接收模块和无线通信模块；

所述无线通信模块用于通过无线通信网络实时地发送高精度定位请求和所述移动终端的GPS定位数据给控制中心，并接收所述控制中心发送回来的高精度定位结果；

所述GPS接收模块用于接收所述移动终端当前的GPS定位数据；

为了更好地实现发明目的，所述的移动终端高精度定位的方法包括以下步骤：

A.所述移动终端通过无线通信网络实时地发送高精度定位请求和其当前的GPS定位数据给控制中心；

B.所述控制中心根据所述移动终端的当前位置计算虚拟参考站，并利用数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果；

C.所述控制中心通过无线通信网络将高精度的定位结果实时发送给移动终端。

所述无线通信网络用于对所述控制中心与移动终端之间的数据进行实时的传送，所述无线通信网络系统是GPRS系统、CDMA系统或者TD-SCDMA系统。

所述步骤B包括：

B1.所述控制中心接收到移动终端发送的高精度定位请求和其当前的GPS定位数据，根据参考站计算构造出移动终端所对应的虚拟参考站；

B2.所述数据处理中心根据GPS卫星、固定参考站和移动终端之间的相对几何关系，通过综合内插计算虚拟参考站的差分改正数据。

B3.所述数据处理中心根据所述差分改正数据和当前的GPS定位数据计算出移动终端的高精度定位结果。

本发明通过虚拟参考站技术获得准确的差分改正数据，通过数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果，并利用无线通信网络实现实时的数据传送，从而使得普通的移动终端实现了高精度的定位。

四、附图说明

图1是本发明中对移动终端进行高精度定位的系统结构图；

图2是本发明中的移动终端的结构图；

图3是本发明中对移动终端进行高精度定位的方法流程图。

五、具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例子，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中，当移动终端需要高精度定位时，则利用无线通信网络实时地发送高精度定位请求和其当前接收到的GPS定位数据给控制中心与数据处理中心，控制中心根据该移动终端的位置计算构造出虚拟参考站，并利用数据处理中心计算虚拟参考站的差分改正数据；然后根据差分改正数据和移动终端当前的GPS定位数据，计算出移动终端的高精度定位结果；最后控制中心通过无线通信网络将高精度定位结果发送给移动终端。本发明通过虚拟参考站技术获得准确的差分改正数据，利用数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果，并通过无线通信网络实现实时的数据传送，从而实现了对普通移动终端进行高精度的定位。

图1示出了本发明中对移动终端进行高精度定位的系统结构，该系统包括固定参考站100、控制中心200、数据处理中心300以及移动终端400。本发明中控制中心200根据移动终端400的当前位置构造一个虚拟参考站500，由于虚拟参考站500是一个物理上不存在、其观测值是由控制中心200模拟生成的参考站，实际上并没有，因此在图1中用虚线标识。

固定参考站100通过有线电缆或光纤与控制中心200相连，用于对卫星信号进行捕获、跟踪、记录和传输。

控制中心200与固定参考站100、数据处理中心300以及移动终端400分别相连，其主要功能包括：(1)接收固定参考站100发来的数据从而监控每个固定参考站的运行情况；(2)接收移动终端400发送的高精度定位请求和GPS定位数据；(3)移动终端用户管理，主要负责移动终端400所对应用户的登记、注册、撤销、查询、权限等管理，并提供用户使用记录等；(4)通过分析各个固定参考站100的数据，根据移动终端400当前的位置，计算出虚拟参考站500；(5)将数据处理中心300计算出的高精度结果通过无线通讯网络发送给移动终端400。

数据处理中心300与控制中心200相连，主要功能包括：(1)根据固定参考站100和虚拟参考站500计算虚拟参考站500的差分改正数据；(2)根据虚拟参考站500的差分改正数据对移动终端400和虚拟参考站500构成的短基线进行解算，计算出移动终端400的高精度定位结果。

移动终端400在本发明中典型的可为带GPS定位功能的手机或手持式测量仪器等设备，其与控制中心200之间通过无线通信网络进行数据传送，本发明中的无线通信网络典型的可为GPRS系统、CDMA系统或者是TD-SCDMA系统，也可以是其他具有双向通信能力的无线网络。当需要高精度的定位时，移动终端400向控制中心200发送高精度定位请求，并发送自己当前所在位置的GPS定位数据，控制中心200根据移动终端400的位置，将数据处理中心计算得到的高精度定位结果通过无线通信网络发送给移动终端400。本发明的移动终端400中包含有无线通信模块411和GPS接收模块412，移动终端400的内部机构如图2所示。

图3是本发明中对移动终端进行高精度定位的方法流程图。

在步骤S201中，移动终端400需要进行高精度定位时，则通过无线通信网络实时地发送高精度定位请求和其当前的GPS定位数据给控制中心200。

在步骤S202中，控制中心200根据移动终端400的当前位置计算构造出一个虚拟参考站500，然后数据处理中心300根据这个虚拟参考站500计算出移动终端400的高精度定位结果。数据处理中心300的具体实现过程是：(1)根据固定参考站100和虚拟参考站500计算虚拟参考站500的差分改正数据；(2)根据虚拟参考站500的差分改正数据对移动终端400和虚拟参考站500构成的短基线进行解算，计算出移动终端400的高精度定位结果。

在步骤S203中，控制中心200通过无线通信网络将高精度的定位结果实时发送给移动终端400。

应当说明的是，本发明中的移动终端400典型的可为带GPS定位功能的手机或手持式测量仪器等设备，还可以是一般意义上的移动终端，在对其进行高精度定位时都可以采用本发明所述的方法。

还应当说明的是，本发明中的定位是采用美国的GPS信号进行定位，还可以采用俄罗斯的GLONASS信号或者是欧洲的GALILEO信号或者是我国的北斗卫星信号，在对移动终端进行高精度定位时都可以采用本发明所述的方法和系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例子而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种移动终端高精度定位的系统，包括多个参考站、控制中心、数据处理中心、无线通信网络及移动终端，其特征在于，所述控制中心根据所述移动终端的当前位置计算虚拟参考站，并利用数据处理中心计算移动终端的高精度定位结果，所述控制中心通过无线通信网络将高精度的定位结果实时发送给移动终端。

2、根据权利要求1所述的移动终端高精度定位的系统，其特征在于，所述控制中心根据所述移动终端的当前位置计算虚拟参考站。

3、根据权利要求1所述的移动终端高精度定位的系统，其特征在于，所述移动终端包括GPS接收模块和无线通信模块。

4、根据权利要求1所述的移动终端高精度定位的系统，其特征在于，所述控制中心与所述移动终端之间通过无线通信网络进行数据传送，所述无线通信网络是GPRS系统、CDMA系统或者TD-SCDMA系统。

5、一种移动终端高精度定位的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6、根据权利要求5所述的移动终端高精度定位的方法，其特征在于，所述无线通信网络用于对所述控制中心与移动终端之间的数据进行实时传送，所述无线通信网络是GPRS系统、CDMA系统或者TD-SCDMA系统。

7、根据权利要求6所述的移动终端高精度定位的方法，其特征在于，所述步骤B包括：