CN103852773A - 一种基于云计算技术的定位系统和定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种基于云计算的定位方法，步骤一、用户终端向云端发送基准数据；步骤二、云端根据所述基准数据进行位置解算；步骤三、云端返回位置信息。采用本发明的技术方案后，可解决目前高精度定位架构和模式中，用户终端运算能力不足，运行功耗大和解算时间长，单机实时精度不高等问题，用户仅需要支付少量的网络服务费，就能获得快速，高精度，实时的定位结果，可以使用户终端从沉重的定位运算中解放出来，从而降低的用户终端的功耗，提高了其续航能力，且云端的一旦建设成功后便可长期使用，提供灵活的使用方式，对用户终端来说，尤其是北斗的终端用户，能够极大地降低了成本和功耗，易于北斗的产业化发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于云计算技术的定位系统和定位方法，适用于各种GNSS全球卫星导航系统接收机基于云计算实现导航定位。
背景技术
GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）是一个全球范围内所有导航卫星系统的总称，它包括GPS（Global Positioning System，美国全球定位系统）、GLONASS（俄罗斯格洛纳斯导航卫星系统）、Galileo（欧洲伽利略导航卫星系统）、Compass（中国北斗导航卫星系统）等等，以上所有的导航卫星系统，均旨在全天候的为用户提供卫星导航定位服务。现有的GNSS定位系统架构和模式包括以下几种：
用户终端接收导航卫星播发的卫星信号，解调收集到足够的数据信息后解算当前用户终端的位置信息，一般至少需要接收4颗可用卫星信号，用户终端在本地解算定位信息后显示给用户。这也是当前最普遍的卫星接收机的工作模式。
但为了获得更高精度的导航定位结果，比如为了达到亚米级的定位精度，用户终端与远程服务器交互，通过通讯链路从服务器得到定位相关的差分信息，利用差分信息修正来实现高精度定位，如图1所示：导航卫星101向地面播发卫星导航信号，用户终端102和地面基站104均可接收到所述的卫星导航信号，其中，用户终端102在接收到足够的卫星导航信号后就进行位置解算，获得位置信息；但是，如果用户终端102想获得更高的定位精度，就需要获得除本机接收到的卫星信号以外的其他一些定位相关信息，来帮助减弱系统误差对定位精度的影响，这种数据一般称为差分数据，这种差分数据就是通过地面基站104接收到卫星信号后，将数据发送到远程服务器103中生成差分数据，远程服务器103再根据用户终端102的请求，发送与之定位相关的差分数据，帮助其实现差分定位。
在差分定位方式中，一般包含着一个或者多个安装在已知坐标位置点上的用户终端作为基准站接收机，通过基准站接收机对GNSS卫星信号的测量而计算出差分校正量，然后将差分校正量播发给位于差分服务范围内的用户接收机，以提高用户接收机的定位精度。差分定位系统中，不同的差分系统都是基于该思路，虽然能够提高用户终端单机定位精度，但是差分系统对用户终端处理能力和处理速度要求高，同时大量的数据传输以及本地的解算，使得其成本增加的同时，也增大了功耗的消耗。
还有一些定位方式，为了获得厘米级的定位精度，而采用静态观测的方法，如图2所示：将用户终端A202和用户终端B203，,放置在一定的有效距离范围内，让其可以观测到4颗以上共同导航卫星201，并且长时间的进行静态观测，如观测12小时，用户终端A202和用户终端B203均将静态观测数据连续记录并存储在自身的存储空间内，等待静态观测结束后，利用电脑的高速运算能力，在静态解算软件中进行静态解算，从而获得厘米级，甚至毫米级的定位精度。目前这种定位方式多用在高精度工程测量领域。这种定位方式虽然能够获得非常高的定位精度，但是其需要的条件苛刻，且定位效率非常低，通常一天只能完成几个定位，还需要进行电脑的后处理，才能完成定位，因此，这种定位方式受限于高精度的工程测量领域。
另外一些应用场合，用户终端在接收到卫星信号后，为了能够缩短首次定位时间(Time To First Fix，TTFF)和提高灵敏度，地面接收机通过数据链路，如GPRS，GSM等方式，向远程服务器请求辅助数据，如卫星星历数据等，用户终端结合接收到的卫星信号以及辅助数据，在本机上进行位置解算，从而实现快速首次定位和提高灵敏度，这种方式称为辅助定位模式。目前这种方式已经在AGPS（Assisted-GPS，GPS辅助系统）中得到成熟的应用。
以上现有的架构和模式中，用户终端通常是根据接收的导航卫星信号在本地直接解算位置信息，而本地解算对用户终端的运算能力，功耗和成本都提出了较高的要求，尤其随着基于位置服务应用的广泛发展和对定位精度的要求越来越高，所采用的算法和所需运算的数据信息将会越来越多，一些领域的高精度定位需长期观测，再借助接收机处理器的高速运算能力采用后处理的方式得出高精度结果，但后处理的解算方式是不能够满足现在对定位时效性要求的，因而单机本地定位或者后处理定位，无论是运算器能力、功耗、成本和时效都面临着更加苛刻的要求，而现实情况是，用户终端往往受限制其体积和成本，无法装配太高配置的运算器，且为了能够提高其续航能力，也要限制功耗的损耗。因此，随着定位服务日益广泛的使用和越来越高的定位需求，必须要有一种新的架构和模式，既能够减轻接收终端的处理能力和运算压力，从而降低接收终端的设计要求和成本，且便于推广使用，同时又能够提高定位精度和终端的续航能力，以实现快速高效精确的定位。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于云计算的定位方法，步骤一、用户终端向云端发送基准数据；步骤二、云端根据所述基准数据进行位置解算；步骤三、云端返回位置信息。
更进一步，当所述基准数据为伪距观测值时，云端收集相关的卫星星历数据，完成位置解算。
更进一步，当所述基准数据为伪距观测值和所述用户终端的初始位置时，云端收集相关的差分数据，完成位置解算。
更进一步，所述的差分数据通过连续运行参考站系统获取。
更进一步，所述的差分数据通过地基增强系统获取。
更进一步，所述云端根据所得到的所述基准数据选择性地进行位置解算。
本发明还提供一种基于云计算的定位系统，包括：用户终端，接收导航卫星信号，并将其发送到云端；云端，为系统提供完成定位所需要的相关数据并完成位置解算；数据链路，用于用户终端和云端之间的通信。
更进一步，还包括监控中心，监控中心通过所述数据链路接收云端返回的位置信息，并控制是否将位置信息发送到用户终端。
更进一步，所述用户终端、云端和监控中心之间的数据采用压缩传输。
更进一步，所述云端根据所得到的数据选择性地进行位置解算。
采用本发明的技术方案后，可解决目前高精度定位架构和模式中，用户终端运算能力不足，运行功耗大和解算时间长，单机实时精度不高等问题，从而进一步能够降低用户终端的成本，尤其对于我国的北斗导航系统，更能起到推广使用的作用。系统采用了云计算技术的导航定位架构，通过云平台的强大运算能力，用户仅需要支付少量的网络服务费，就能获得快速，高精度，实时的定位结果，可以使用户终端从沉重的定位运算中解放出来，从而降低的用户终端的功耗，提高了其续航能力，且云端的一旦建设成功后便可长期使用，提供灵活的使用方式，对用户终端来说，尤其是北斗的终端用户，能够极大地降低了成本和功耗，易于北斗的产业化发展。
附图说明
图1是目前提供定位精度的常用架构图；
图2是目前高精度静态测量架构图；
图3是本发明实施例系统架构示意图；
图4是本发明实施例基于云端辅助定位示意图；
图5是本发明实施例基于云端差分定位示意图；
图6是本发明实施例基于云端精密单点定位示意图；
图7是本发明实施例基于云端CORS系统基站差分定位示意图；
图8是本发明实施例基于云端地基增强系统定位示意图；
图9是本发明实施例基于云端选择性定位示意图。
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，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施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种基于云计算的定位系统，系统包括用户终端301、云端303以及用户终端和云端之间的通信数据链路302，如图3所示：当用户终端301有定位需求时，用户终端301通过通信数据链路302向云端303发送定位基准数据，云端303根据定位请求，从云端303搜集定位所需信息，解算出高精度的位置信息，再将最终位置信息返回给用户终端301，或直接返回到监控中心，由监控中心进行位置监控，并决定是否将位置信息发送到用户终端301。所述用户终端301可以是具备GPS、北斗2或格洛纳斯等一种或多种定位系统接收模块的终端设备，可以接收伪距信息或载波相位观测，并具备往通信数量链路发送模块；所述通信数据链路302，可以是GPRS、WIFI、GSM甚至是卫星信号等无线通信方式，在必要时，通信数据链路也可以是有线方式的，如USB、串口等有线方式进行数据通信；所述云端303，是基于云计算技术得到的基于网络海量数据和高速分布计算能力，并通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算平台，用户终端301通过通信数据链路302发送的定位基准数据，包括GPS、北斗2或格洛纳斯等一种或多种定位系统的伪距观测值、载波相位观测值、用户终端301的初始位置等，所述云端303通过Internet收集与所述基准数据相关的定位信息，并完成位置解算，返回位置信息到监控中心或用户终端301。
本发明的一个实施例中，如图4所示，用户终端将观测到的伪距观测值401和辅助定位请求通过通信数据链路发送到云端，云端通过Internet搜索与之相关的卫星星历403后，在云端进行辅助定位解算402，解算用户终端的位置信息，并将定位结果404返回到用户终端。
本发明的一个实施例中，如图5所示，用户终端将观测到的伪距观测值、用户终端的初始位置501以及差分定位请求通过通信数据链路发送到云端，云端通过Internet搜索与之相关的差分修正数据503后，在云端进行差分定位解算502，解算用户终端的位置信息，并将定位结果504返回到用户终端。
本发明的一个实施例中，如图5所示，用户终端将观测到的伪距观测值、用户终端的初始位置501和差分定位请求通过通信数据链路发送到云端，云端通过Internet搜索与之相关的差分修正数据503后，在云端进行差分定位解算502，解算用户终端的位置信息，并将定位结果504返回到用户终端。
本发明的一个实施例中，如图6所示，用户终端将观测到的双频载波相位观测值601和精密单点定位（precise point positioning，缩写PPP）请求通过通信数据链路发送到云端，云端通过Internet搜索与之相关的精密星历、钟差及其他修正模型603后，在云端进行精密单点定位解算602，解算用户终端的位置信息，并将定位结果604返回到用户终端。
本发明的一个实施例中，如图7所示，用户终端701将观测到的伪距观测值和CORS基站定位请求通过通信数据链路发送到云端702，云端702通过Internet搜索与之相关的修正信息，这些修正信息是来自于连续运行参考站系统（Continuous Operational Reference System，缩写为CORS）的基准站704，所述基准站704将其观测数据传输到CORS服务器703中，并通过服务器生成有效的修正数据，并通过Internet被外界访问和获取后，在云端702进行CORS修正定位解算，解算用户终端的位置信息，并将定位结果返回到用户终端。
本发明的一个实施例中，如图8所示，用户终端801向云端802发送伪距观测值和地基增强定位请求，云端802选择合适的地基增强系统803，获取卫星完好性信息、差分改正数、误差修正参数以及其他GNSS导航系统电文信息、小区选星结果等信息，并在云端802完成高精度位置解算后返回位置结果到用户终端801。
在本发明的一个实施例中，用户终端901向云端902发起定位请求，云端902分析用户终端901发送的数据信息，以及云端902通过Internet资源搜索到的相关信息，自动判断选择相应的定位方式，然后云端902再根据所述数据信息和所述相关信息进行位置解算，返回定位结果。
云端选择定位模式，参照表1：
表1
在本发明的一个实施例中，用户终端发送的定位请求和相关观测值信息，以及云端完成定位解算返回的定位结果信息，通过数据压缩和解压缩算法进行处理，如ASCII码算法、Hoffman编解码算法、字典法和LZ算法等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)
1.一种基于云计算的定位方法，其特征在于，步骤一、用户终端向云端发送基准数据；步骤二、云端根据所述基准数据进行位置解算；步骤三、云端返回位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的定位方法，其特征在于，当所述基准数据为伪距观测值时，云端收集相关的卫星星历数据，完成位置解算。
3.根据权利要求1所述的基于云计算的定位方法，其特征在于，当所述基准数据为伪距观测值和所述用户终端的初始位置时，云端收集相关的差分数据，完成位置解算。
4.根据权利要求3所述的基于云计算的定位方法，其特征在于，所述的差分数据通过连续运行参考站系统获取。
5.根据权利要求3所述的基于云计算的定位方法，其特征在于，所述的差分数据通过地基增强系统获取。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于云计算的定位方法，其特征在于，所述云端根据所得到的所述基准数据选择性地进行位置解算。
7.一种如权利要求1所述定位方法的基于云计算的定位系统，其特征在于，包括：用户终端，接收导航卫星信号，并将其发送到云端；云端，为系统提供完成定位所需要的相关数据并完成位置解算；数据链路，用于用户终端和云端之间的通信。
8.根据权利要求7所述的基于云计算的定位系统，其特征在于，还包括监控中心，监控中心通过所述数据链路接收云端返回的位置信息，并控制是否将位置信息发送到用户终端。
9.根据权利要求7、8中任意一项所述的基于云计算的定位系统，其特征在于，所述用户终端、云端和监控中心之间的数据采用压缩传输。
10.根据权利要求7、8中任意一项所述的基于云计算的定位系统，其特征在于，所述云端根据所得到的数据选择性地进行位置解算。
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Address after: Two road 523808 in Guangdong province Dongguan City Songshan Lake high tech Industrial Development Zone headquarters No. 17 room A410-A411 Applicant after: TECHTOTOP MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: Two road 523808 in Guangdong province Dongguan City Songshan Lake high tech Industrial Development Zone headquarters No. 17 room A410-A411 Applicant before: TECHTOTOP MICROELECTRICS Co.,Ltd. DONGGUAN CITY |
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Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: DONGGUAN TECHTOP MICROELECTRONICS CO., LTD. TO: TAIDOU MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Address after: 510663 Guangzhou science and Technology Development Zone, Guangdong, Cai Cai Cai road, room A701, No. 11 Patentee after: TECHTOTOP MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: Two road 523808 in Guangdong province Dongguan City Songshan Lake high tech Industrial Development Zone headquarters No. 17 room A410-A411 Patentee before: TECHTOTOP MICROELECTRONICS Co.,Ltd. |
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