CN102426374A

CN102426374A - Gps移动基站快速定位与解算方法

Info

Publication number: CN102426374A
Application number: CN2011102577109A
Authority: CN
Inventors: 王庆; 王志杰; 王伟亮; 时盛春
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明提供了一种GPS移动基站快速定位与解算方法，它采用无线通讯网络和数据中转服务器联接移动基站与流动基站内的GPS接收机，并建立相应坐标系，进而实现对移动基站快速定位，移动基站与流动基站之间通过数据中转方式实现连接，移动基站是可自由移动的，因而可有效调节其覆盖范围。另外，本发明可有效规避移动基站与流动基站间的障碍物，保证移动基站与流动基站间的通讯链路通畅，提高移动基站的定位效率。

Description

GPS移动基站快速定位与解算方法

技术领域

本发明涉及一种GPS定位方法，具体设计利用无线通讯网络进行GPS快速定位的方法。

背景技术

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，需要一个固定不动的基准站和一个用户流动站，作业时基准站通过数据链将其观测信息发送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要通过天线采集GPS原始观测数据，流动站的随机软件对两者组成的双差观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，且耗时较少。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周模糊度固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形精度（GDOP），则流动站可随时给出厘米级定位结果。

该技术的出现极大地拓展了GPS的使用空间，使GPS定位技术广泛的应用于大地测量以及与位置信息相关的其它行业，但常规GPS差分技术有明显不足之处：1、覆盖范围小，随着流动站与参考站距离的增加，空间相关误差（对流层延迟、电离层延迟、星历误差等）的相关性降低，使模糊度难以正确解算或解算时间太长，导致流动站只能在参考站附近15km的距离内实施RTK作业；2、通信链路不畅，利用参考站的小功率无线电台难以向远距离的流动站成功发送差分信息，这些限制严重影响了它的使用范围。

发明内容

本发明目的在于提供一种GPS移动基站快速定位与解算方法，其可有效提高覆盖范围，并可有效规避参考基站与流动基站的障碍物，提高通信效率以及通信可靠性。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种GPS移动基站快速定位与解算方法，它包括移动基站、无线通讯网络、流动基站、中转服务器以及数据存储单元，所述的移动基站、流动基站内设有GPS接收机，具体实现定位的步骤如下：

A．在移动基站内安置GPS接收机从而接收GPS卫星信号，再通过无线通讯网络将移动基站所接收到的GPS观测信息发送至中转服务器；

B．中转服务器将从移动基站所得到的GPS观测信息解码并校验所述的GPS观测信息的完整性，如果所述的GPS观测信息完整则将这一信息存储在中转服务器中否则删除接收的数据，存储在中转服务器中的GPS观测信息再经无线通讯网络发送至流动基站；

C．流动基站内设有GPS接收机，GPS接收机接收GPS卫星信号，同时流动基站接收中转服务器上所传回的GPS观测信息，根据流动基站与移动基站的GPS观测信息实现流动基站相对于移动基站的定位，进而获得流动基站的坐标；

D．根据作业要求，针对不同的坐标系统，将定位结果转换至所需的坐标系，得到该坐标系下的移动基站的坐标。

对于上述技术方案，我们还有进一步的优化补充，所述的中转服务器在验证移动基站所得到的GPS观测信息完整性之前，中转服务器对用户信息进行认证，所述的用户信息为用户名以及密码等，如果认证合法则开始接收GPS观测信息，否则断开连接。

另外，作为补充，所述的GPS观测信息包括GPS从卫星所接收到的伪距、载波、导航电文等信息。

相对于现有技术方案，本发明的优点是：

本发明采用无线通讯网络和数据中转服务器联接移动基站与流动基站内的GPS接收机，并建立相应坐标系，进而实现对移动基站快速定位，移动基站与流动基站之间通过数据中转方式实现连接，移动基站是可自由移动的，因而可有效调节其覆盖范围。另外，本发明还可有效规避移动基站与流动基站间的障碍物，保证移动基站与流动基站间的通讯链路通畅，提高移动基站的定位效率。

本发明由于克服了常规RTK中电台距离受限的不足，特别适用于距离固定基站较远且不适宜再建固定基站的环境。除此之外，在CORS网络（连续运行卫星定位服务综合系统）覆盖范围外，本定位方法是对CORS网络的定位的一个很好补充。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的整体结构框架图；

图2为本发明中流动基站GPS定位的流程图；

图3为本发明中的数据中转服务器的工作流程图；

图4为本发明中的流动基站GPS定位的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

本实施例中所描述的GPS移动基站快速定位与解算方法，如图1所示，它包括移动基站、无线通讯网络、流动基站、中转服务器以及数据存储单元，所述的移动基站、流动基站内设有GPS接收机。移动基站将经GPS接收机获得的GPS观测信息送至中转服务器，中转服务器将移动基站的GPS观测信息通过无线通讯网络送至流动基站的GPS接收机。流动基站的GPS接收机根据移动基站的GPS的观测信息实现移动基站与流动基站之间的相对定位，进而确定流动基站的坐标并将该坐标转换至所需坐标系。另外，移动基站内设有坐标计算单元以及通讯发送单元，坐标计算单元用于不同坐标系统下的坐标转换，通讯发送单元用于联接外部无线通讯网络。流动基站内还设有坐标转换单元、通讯发送单元以及相对定位单元，坐标计算单元用于不同坐标系统下的坐标转换，通讯发送单元用于联接外部无线通讯网络，相对定位单元实现流动基站与移动基站间的相对定位。中转服务器包括认证模块、接收模块、解码校验模块、存储模块以及发送模块，认证模块用于对用户信息进行认证，接收模块用于接收合法的移动基站发送的数据，解码校验模块用于对所接收到的数据进行解码并检验数据的完整性，存储模块用于存储完整的移动基站数据，发送模块联接无线通讯网络将移动基站的信息发送至流动基站。

如图2所示，移动基站中的GPS接收机接收GPS卫星信号，包括伪距、载波、导航电文等GPS信息。首先搜索移动基站覆盖范围内有无固定基站或者CORS网络，如在固定基站覆盖范围内，移动基站接收来自固定基站的GPS卫星信号，实现移动基站相对于固定基站的相对定位；如移动基站在CORS网络覆盖范围内，并且接收机可以使用网络RTK功能，移动基站可以接入CORS网络，接收CORS网络发送的虚拟观测值，从而实现移动基站相对于虚拟参考站的相对定位。如果现场作业环境不在固定基站覆盖范围内或者无法接入CORS网络，移动基站可以考虑利用单点定位的方式，单点定位方式分为两种，普通单点定位和精密单点定位。普通单点定位方法一般需要连续观测20分钟以上才能得到米或分米级精度的坐标；如果现场条件满足精密单点定位的条件，可以采用精密单点定位的方式，精密单点定位需要至IGS（International GNSS Service）网站服务器下载最新的精密星历与精密钟差信息，然后利用精密单点软件实现高精度的移动基站坐标获取。利用以上方式所获取的移动基站坐标都是在WGS84坐标系下的坐标，如果现场作业需要不同的坐标系统下的坐标，则可以通过坐标计算单元来实现，对于已知不同坐标系统间转换参数的，可以直接利用已知的转换参数实现不同坐标系统下坐标的转化；否则就进行坐标联测来计算转换参数，然后利用算得的转换参数实现不同坐标系统下坐标的转化。

如图3所示，数据中转服务器的主要功能为接收移动基站GPS数据并转发该数据。数据中转服务器的工作流程为：用户向中转服务器发送上传数据申请，认证模块对用户信息（主要为用户名、密码等）进行认证，认证合法后通过接收模块接收移动基站发送的数据，否则断开连接；然后解码校验模块对用户发送的数据进行解码，再通过该模块检查所收到的数据的完整性，并存储在中转服务器的存储模块中，否则删除接收的数据；最后，发送模块通过无线网络将移动基站的信息发送至流动基站。

如图4所示，流动基站自身接收GPS观测信息，同时通过通讯发送单元接收中转服务器发送的移动基站的观测信息，然后通过相对定位单元实现流动基站相对于移动基站的相对定位，根据实际坐标系要求，坐标转换单元将定位结果转换至所需坐标系。GPS定位方式获取的流动基站坐标是在WGS84坐标系下的坐标，如果现场作业需要不同的坐标系统下的坐标，则可以通过坐标转换单元来实现。对于已知不同坐标系统间转换参数的，可以直接利用已知的转换参数实现不同坐标系统下坐标的转化；否则就需要进行坐标联测来计算转换参数，然后利用算得的转换参数实现不同坐标系统下坐标的转化。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种GPS移动基站快速定位与解算方法，其特征在于，它包括移动基站、无线通讯网络、流动基站、中转服务器以及数据存储单元，所述的移动基站、流动基站内设有GPS接收机，具体实现定位的步骤如下：

在移动基站内安置GPS接收机从而接收GPS卫星信号，再通过无线通讯网络将移动基站所接收到的GPS观测信息发送至中转服务器；

中转服务器将从移动基站所得到的GPS观测信息解码并校验所述的GPS观测信息的完整性，如果所述的GPS观测信息完整则将这一信息存储在中转服务器中否则删除接收的数据，存储在中转服务器中的GPS观测信息再经无线通讯网络发送至流动基站；

流动基站内设有GPS接收机，GPS接收机接收GPS卫星信号，同时流动基站接收中转服务器上所传回的GPS观测信息，根据流动基站与移动基站的GPS观测信息实现流动基站相对于移动基站的定位，进而获得流动基站的坐标；

根据作业要求，针对不同的坐标系统，将定位结果转换至所需的坐标系，得到该坐标系下的移动基站的坐标。

2.根据权利要求1所述的GPS移动基站快速定位与解算方法，其特征在于，所述的中转服务器在验证移动基站所得到的GPS观测信息完整性之前，中转服务器对用户信息进行认证，所述的用户信息为用户名以及密码等，如果认证合法则开始接收GPS观测信息，否则断开连接。

3.根据权利要求1所述的GPS移动基站快速定位与结算方法，其特征在于，所述的GPS观测信息包括GPS从卫星所接收到的伪距、载波、导航电文等信息。