CN104168576A - Rtk测量中的组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RTK测量中的组网方法，上述方法令基准站为中心节点，观测站为子节点，并令中心节点的邻居节点为第一层子节点，第一层子节点的邻居节点为第二层子节点，依次类推；其中，序号小的层的子节点为序号大的层的子节点到中心节点的中继节点；当需要组网时，则向中心节点发送组网命令及组网参数，中心节点收到组网命令后，根据收到的组网参数进行主动组网或者被动组网。本发明使观测站作为通信过程中的中继，从而使理论测量范围无限延长，进而减少了基准站的发射功耗，降低了设备成本。

Description

RTK测量中的组网方法

技术领域

本发明涉及RTK测量领域，尤其涉及一种RTK测量中的组网方法。 

背景技术

RTK(Real-time kinematic，实时差分定位)是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。 

在传统RTK作业模式下，基准站是通过数据电台将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站的，流动站接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。 

如图1所示，为现有的RTK测量示意图，1为基准站，2、3为观测站，A、B、C分别为1、2、3的有效传输范围。当基准站1想与观测站3进行通信来辅助观测站3完成RTK测量时，由于观测站3不在基准站1的有效通信范围内，故基准站1不得不提高自身的发射功率来实现通信，这样基准站1的功耗也将提高，对设备要求也提高，不适合远距离通信。 

发明内容

本发明的目的是，提高一种RTK测量中的组网方法，以改善现有RTK测量中通信距离近，发射功率大、功耗高的问题。 

本发明公开了一种RTK测量中的组网方法，上述方法令基准站为中心节点，观测站为子节点，并令中心节点的邻居节点为第一层子节点，第一层子节点的邻居节点为第二层子节点，依次类推；其中，序号小的层的子节点为序号大的层的子节点到中心节点的中继节点；当需要组网时，则向中心节点发送组网命令及组网参数，中心节点收到组网命令后，根据收到的组网参数进行主动组网或者被动组网。 

优选地，上述组网参数包括：组网方式、组网信道以及子节点通信地址列表。 

优选地，上述中心节点在组网前，还执行以下步骤： 

计算组网信道的场强； 

根据上述场强，判断上述信道是否适合组网； 

若上述信道不适合组网，则报错，并结束本次组网；若上述信道适合组网，则 

生成空的临时邻居场强表及路由表并根据组网参数中的组网方式，确定本次组网方式。 

优选地，上述中心节点通过如下步骤主动组网： 

生成组网信标帧并广播； 

根据组网参数中的子节点通信地址列表，从本地预设的邻居场强表中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第一层子节点，并对第一层子节点进行通信参数配置； 

通过场强收集命令，获取第一层子节点的邻居场强表中各节点的场强，从中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第二层子节点；根据临时邻居场强表，计算到第二层的每个子节点的所有路径，每计算完到一个子节点的路径，即按照预设的排序规则对上述路径进行排序后存入路由表中；根据上述路由表，依次对第二层的子节点进行通信参数配置； 

依次类推，直到没有筛选出属于本网络的子节点。 

优选地，上述中心节点通过如下步骤被动组网： 

接收子节点的入网请求帧或者入网就绪请求帧； 

根据组网参数中的子节点通信地址列表，判断上述子节点是否是本网络的子节点，若上述子节点不是本网络的子节点，则丢弃上述请求帧；若上述子节点是本网络的子节点，则返回入网响应帧，同时根据上述帧的类型，确定上述子节点所属的层，并将上述子节点及上述帧的场强存入临时邻居场强表的相应层中； 

根据上述临时邻居场强表，计算到上述子节点的所有路径，并按照预设的排序规则对上述路径进行排序后存入上述路由表中； 

根据上述路由表，对上述子节点进行通信参数配置。 

优选地，上述信标帧包括场强门限、中心节点的网络ID及本网络的网络地址。 

优选地，上述排序规则为：按照路径上的节点个数从少到多排序，若路径上的节点个数相同，则按照场强从强到弱排序。 

优选地，上述中心节点通过如下方法对子节点进行通信参数配置： 

步骤a：从上述路由表中选择到当前子节点的第一条路径； 

步骤b：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤c：判断是否配置成功，若是，则执行步骤g；否则，执行步骤d； 

步骤d：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤f；否则，执行步骤e； 

步骤e：选择下一条路径，执行步骤b； 

步骤f：对当前子节点进行临时标记； 

步骤g：判断当前子节点是否是本层最后一个子节点，若是，则当前层子节点配置完成；否则，对下一个子节点执行步骤a。 

优选地，上述中心节点在所有层的子节点配置完成后，还执行以下步骤： 

步骤一：查看网络中有无临时标记的子节点，若是，则执行步骤二；否则，通信参数配置完成； 

步骤二：选择上述路由表中排在第一个的到当前子节点的路径； 

步骤三：将通信参数发送给当前临时标记的子节点； 

步骤四：判断是否配置成功，若是，则执行步骤七；否则，执行步骤五； 

步骤五：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤八；否则，执行步骤六； 

步骤六：选择下一条路径，执行步骤三； 

步骤七：删除当前子节点的临时标记，执行步骤九； 

步骤八：将上述子节点的标记修改为失败； 

步骤九：判断当前子节点是否是最后一个临时标记的子节点，若是，则通信参数配置结束；否则，对下一个临时标记的子节点执行步骤二。 

优选地，上述方法中，子节点收到信标帧后，执行以下步骤： 

根据上述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，则丢弃上述信标帧；否则， 

将上述信标帧的发送者及场强保存到本地预设的邻居场强表中； 

为上述信标帧的序号加1后广播上述信标帧。 

优选地，上述中心节点收到信标帧后，执行以下步骤： 

根据上述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，则丢弃上述信标帧；否则，将上述信标帧的发送者及场强保存到本地的邻居场强表中。 

优选地，上述方法中，当通信地址为空或者预设时间内未收到有效数据的子节点需要加入网络时，执行以下步骤： 

子节点生成入网请求帧并在所有信道中广播； 

收到入网请求帧的子节点根据本地的通信参数，返回携带有从本地到中心节点的所有路径的入网请求响应帧给上述子节点； 

上述子节点从收到的入网请求响应帧携带的路径中选择一条路径，发送入网就绪请求帧给中心节点； 

中心节点收到入网请求帧或者入网就绪请求帧后，按照被动组网步骤处理上述帧。 

优选地，上述中心节点通过如下方法对子节点进行通信参数配置： 

步骤a：选择上述路由表中排在第一个的到上述子节点的路径； 

步骤b：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤c：判断是否配置成功，若是，则上述子节点通信参数配置成功，结束；否则，执行步骤d； 

步骤d：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则上述子节点通信参数配置失败，结束；否则，执行步骤e； 

步骤e：选择下一条路径，执行步骤b。 

本发明使观测站作为通信过程中的中继，从而使理论测量范围无限延长，进而减少了基准站的发射功耗，降低了设备成本。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是现有的RTK测量示意图； 

图2是本发明所述RTK测量中的组网方法主动组网的流程图； 

图3是是主动组网时，中心节点为子节点配置通信参数的流程图； 

图4是本发明所述RTK测量中的组网方法被动组网时中心节点侧的流程图； 

图5是被动组网时，中心节点为子节点配置通信参数的流程图。 

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明中，测量系统中的基准站为中心节点，观测站为子节点，并令中心节点的邻居节点(即位于中心节点通信范围内且属于待组网络的节点的子节点)为第一层子节点，第一层子节点的邻居节点(即位于第一层子节点通信范围内且属于待组网络的节点的子节点)为第二层子节点，依次类推；其中，序号小的层的子节点在通信过程中为序号大的层的子节点到中心节点的中继节点；以图1为例，1为中心节点，2、3为子节点，2为1的邻居节点，即为第一层子节点，3为2的邻居节点，即为第二层子节点，中心节点1需要与子节点3通信时，将子节点2作为中继节点，即可实现。 

本发明预先在中心节点及子节点中均设置一邻居场强表，在中心节点主动组网时，邻居场强表用于保存各节点收到未处理过的信标帧的发送者及场强，供中心节点确定各层子节点时使用；中心节点在组网信道适合组网时，还会生成一个临时邻居场强表，用以按层保存网络中各子节点的场强。 

如图2所示，是本发明所述RTK测量中的组网方法主动组网的流程图，包括中心节点侧流程部分及子节点侧流程部分，其中： 

中心节点侧部分包括以下步骤： 

步骤S100：收到包括组网方式、组网信道以及子节点通信地址列表的组网参数及组网命令； 

步骤S101：计算组网信道的场强； 

步骤S102：根据计算得到的场强，判断上述信道是否适合组网，若是，则执行步骤S104；否则，执行步骤S103； 

本步骤通过与场强门限进行比较，判断信道是否适合组网。 

步骤S103：报错，并结束本次组网； 

步骤S104：根据收到的组网参数，生成组网信标帧并在组网信道中广播，同时生成空的临时邻居场强表及路由表； 

组网信标帧包括场强门限、中心节点的网络ID及本网络的网络地址。 

步骤S105：确定第一层子节点，具体为：根据组网参数中的子节点通信地址列表，从本地的邻居场强表中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第一层子节点； 

步骤S106：为第一层子节点配置通信参数； 

步骤S107：确定第二层子节点，具体为：通过场强收集命令，获取第一层子节点的邻居场强表中各节点的场强，从中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第二层子节点； 

步骤S108：根据临时邻居场强表，计算到第二层的每个子节点的所有路径，每计算完到一个子节点的路径，即按照预设的排序规则对上述路径进行排序后存入路由表中； 

上述排序规则为：按照路径上的节点个数从少到多排序，若路径上的节点个数相同，则按照场强从强到弱排序。 

步骤S109：根据所路由表，依次对第二层的子节点进行通信参数配置；具体过程参见图3； 

步骤S110：按照步骤S107-S109依次类推，确定后续层子节点，直到从获取的子节点场强中没有筛选出属于本网络的子节点为止。 

子节点侧部分包括以下步骤： 

步骤S120：收到信标帧； 

步骤S121：根据上述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，执行步骤S122；否则，执行步骤S123； 

步骤S122：丢弃上述信标帧，当前信标帧处理结束； 

步骤S123：将上述信标帧的发送者及场强保存到本地的邻居场强表中； 

步骤S124：为上述信标帧的序号加1； 

步骤S125：在组网信道中广播上述信标帧，当前信标帧处理结束。 

中心节点收到信标帧后，会根据上述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，则丢弃上述信标帧；否则，将上述信标帧的发送者及场强保存到本地 的邻居场强表中。 

中心节点在整个通信过程中，维护邻居场强表、临时邻居场强表及路由表； 

本发明无论是主动组网还是被动组网，当通信地址为空或者预设时间内未收到有效数据的子节点需要加入网络时，均可生成入网请求帧并在所有信道中广播；收到入网请求帧的子节点根据本地的通信参数，返回携带有从本地到中心节点的所有路径的入网请求响应帧给上述子节点；上述子节点从收到的入网请求响应帧携带的路径中选择一条路径，发送入网就绪请求帧给中心节点；中心节点收到入网请求帧或者入网就绪请求帧后，按照图4所示的被动组网中的步骤S406开始执行，以处理收到的请求帧。 

如图3所示，是主动组网时，中心节点为子节点配置通信参数的流程图，具体为： 

步骤S300：从路由表中选择当前层的当前子节点的第一条路径； 

步骤S301：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤S302：判断是否配置成功，若是，则执行步骤S306；否则，执行步骤S303； 

步骤S303：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤S305；否则，执行步骤S304； 

由于第一层子节点本身就在中心节点的通信范围内，故中心节点到第一层子节点只有一条路径；这种情况下第一条路径也是最后一条路径； 

步骤S304：选择下一条路径，执行步骤S301； 

步骤S305：在路由表中对当前子节点进行临时标记； 

步骤S306：判断当前子节点是否是当前层最后一个子节点，若是，则执行步骤S308；否则，执行步骤S307： 

步骤S307：选择下一个子节点，执行步骤S300； 

步骤S308：判断当前层是否是最后一层，若是，则执行步骤S310；否则，执行步骤S309； 

步骤S309：选择下一层的第一个子节点，执行步骤S300； 

步骤S310：查看路由表中有无临时标记的子节点，若是，则执行步骤S311；否则，通信参数配置完成，结束； 

步骤S311：从路由表中选择到上述子节点的第一条路径； 

步骤S312：将通信参数发送给上述子节点； 

步骤S313：判断是否配置成功，若是，则执行步骤S316；否则，执行步骤S314； 

步骤S314：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤S317；否则，执行步骤S315； 

步骤S315：选择下一条路径，执行步骤S312； 

步骤S316：删除当前子节点的临时标记，执行步骤S318； 

步骤S317：将上述子节点的标记修改为失败； 

步骤S318：判断上述子节点是否是最后一个临时标记的子节点，若是，则通信参数配置结束；否则，执行步骤S319： 

步骤S319：对下一个临时标记的子节点执行步骤S311。 

如图4所示，是本发明所述RTK测量中的组网方法被动组网时中心节点侧的流程图，被动组网时，子节点上电或者复位后，即生成入网请求帧并在所有信道中广播；该入网请求帧可能被其他的子节点或中心节点接收到；收到入网请求帧的子节点根据本地的通信参数，返回携带有从本地到中心节点的所有路径的入网请求响应帧给该子节点，该子节点从收到的入网请求响应帧携带的路径中选择一条路径，发送入网就绪请求帧给中心节点；中心节点收到入网请求帧或者入网就绪请求帧时，从下述步骤S406开始执行；被动组网中，中心节点执行以下步骤： 

步骤S400：收到包括组网方式、组网信道以及子节点通信地址列表的组网参数及组网命令； 

步骤S401：计算组网信道的场强； 

步骤S402：根据计算得到的场强，判断上述信道是否适合组网，若是，则执行步骤S404；否则，执行步骤S403； 

步骤S403：报错，并结束本次组网； 

步骤S404：生成空的临时邻居场强表及路由表； 

步骤S405：接收子节点的入网请求帧或者入网就绪请求帧； 

步骤S406：根据组网参数中的子节点通信地址列表，判断发送请求帧的子节点是否是本网络的子节点，若是，则执行步骤S407；否则，执行步骤S410； 

步骤S407：返回入网响应帧，同时根据上述帧的类型，确定上述子节点所属的层，并将上述子节点及上述帧的场强存入临时邻居场强表的相应层中； 

步骤S408：根据上述临时邻居场强表，计算到上述子节点的所有路径，并按照预设的排序规则对上述路径进行排序后存入上述路由表中； 

上述排序规则为：按照路径上的节点个数从少到多排序，若路径上的节点个数相同，则按照场强从强到弱排序。 

步骤S409：根据上述路由表，对上述子节点进行通信参数配置，当前请求处理结束； 

本步骤具体如图5所示。 

步骤S410：丢弃上述请求帧，当前请求处理结束。 

如图5所示，是被动组网时，中心节点为子节点配置通信参数的流程图，具体为： 

步骤S500：从路由表中选择到当前子节点的第一条路径； 

步骤S501：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤S502：判断是否配置成功，若是，则上述子节点通信参数配置成功，结束；否则，执行步骤S503； 

步骤S503：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则上述子节点通信参数配置失败，结束；否则，执行步骤S504； 

步骤S504：选择下一条路径，执行步骤S501。 

值得说明的是，本发明的组网过程伴随整个通信过程，只要是本网络的子节点，可以随时主动请求加入本网络，中心节点在通信过程中维护临时邻居场强表及路由表。 

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。 

Claims (13)

1.一种RTK测量中的组网方法，其特征在于，所述方法令基准站为中心节点，观测站为子节点，并令中心节点的邻居节点为第一层子节点，第一层子节点的邻居节点为第二层子节点，依次类推；其中，序号小的层的子节点为序号大的层的子节点到中心节点的中继节点；当需要组网时，则向中心节点发送组网命令及组网参数，中心节点收到组网命令后，根据收到的组网参数进行主动组网或者被动组网。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组网参数包括：组网方式、组网信道以及子节点通信地址列表。 

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心节点在组网前，还执行以下步骤： 

计算组网信道的场强； 

根据所述场强，判断所述信道是否适合组网； 

若所述信道不适合组网，则报错，并结束本次组网；若所述信道适合组网，则 

生成空的临时邻居场强表及路由表并根据组网参数中的组网方式，确定本次组网方式。 

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述中心节点通过如下步骤主动组网： 

生成组网信标帧并广播； 

根据组网参数中的子节点通信地址列表，从本地预设的邻居场强表中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第一层子节点，并对第一层子节点进行通信参数配置； 

通过场强收集命令，获取第一层子节点的邻居场强表中各节点的场强，从中筛选出属于本网络的子节点，将筛选出的子节点的场强按层存入临时邻居场强表中，得到第二层子节点；根据临时邻居场强表，计算到第二层的每个子节点的所有路径，每计算完到一个子节点的路径，即按照预设的排序规则对所述路径进行排序后存入路由表中；根据所述路由表，依次对第二层的 子节点进行通信参数配置； 

依次类推，直到没有筛选出属于本网络的子节点。 

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述中心节点通过如下步骤被动组网： 

接收子节点的入网请求帧或者入网就绪请求帧； 

根据组网参数中的子节点通信地址列表，判断所述子节点是否是本网络的子节点，若所述子节点不是本网络的子节点，则丢弃所述请求帧；若所述子节点是本网络的子节点，则返回入网响应帧，同时根据所述帧的类型，确定所述子节点所属的层，并将所述子节点及所述帧的场强存入临时邻居场强表的相应层中； 

根据所述临时邻居场强表，计算到所述子节点的所有路径，并按照预设的排序规则对所述路径进行排序后存入所述路由表中； 

根据所述路由表，对所述子节点进行通信参数配置。 

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信标帧包括场强门限、中心节点的网络ID及本网络的网络地址。 

7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述排序规则为：按照路径上的节点个数从少到多排序，若路径上的节点个数相同，则按照场强从强到弱排序。 

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中心节点通过如下方法对子节点进行通信参数配置： 

步骤a：从所述路由表中选择到当前子节点的第一条路径； 

步骤b：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤c：判断是否配置成功，若是，则执行步骤g；否则，执行步骤d； 

步骤d：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤f；否则，执行步骤e； 

步骤e：选择下一条路径，执行步骤b； 

步骤f：对当前子节点进行临时标记； 

步骤g：判断当前子节点是否是本层最后一个子节点，若是，则当前层子节点配置完成；否则，对下一个子节点执行步骤a。 

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述中心节点在所有层的子节点配置完成后，还执行以下步骤： 

步骤一：查看网络中有无临时标记的子节点，若是，则执行步骤二；否则，通信参数配置完成； 

步骤二：选择所述路由表中排在第一个的到当前子节点的路径； 

步骤三：将通信参数发送给当前临时标记的子节点； 

步骤四：判断是否配置成功，若是，则执行步骤七；否则，执行步骤五； 

步骤五：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则执行步骤八；否则，执行步骤六； 

步骤六：选择下一条路径，执行步骤三； 

步骤七：删除当前子节点的临时标记，执行步骤九； 

步骤八：将所述子节点的标记修改为失败； 

步骤九：判断当前子节点是否是最后一个临时标记的子节点，若是，则通信参数配置结束；否则，对下一个临时标记的子节点执行步骤二。 

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法中，子节点收到信标帧后，执行以下步骤： 

根据所述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，则丢弃所述信标帧；否则， 

将所述信标帧的发送者及场强保存到本地预设的邻居场强表中； 

为所述信标帧的序号加1后广播所述信标帧。 

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述中心节点收到信标帧后，执行以下步骤： 

根据所述信标帧的序号，判断是否已处理过，若是，则丢弃所述信标帧；否则，将所述信标帧的发送者及场强保存到本地的邻居场强表中。 

12.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法中，当通信地址为空或者预设时间内未收到有效数据的子节点需要加入网络时，执行以下步骤： 

子节点生成入网请求帧并在所有信道中广播； 

收到入网请求帧的子节点根据本地的通信参数，返回携带有从本地到中心节点的所有路径的入网请求响应帧给所述子节点； 

所述子节点从收到的入网请求响应帧携带的路径中选择一条路径，发送入网就绪请求帧给中心节点； 

中心节点收到入网请求帧或者入网就绪请求帧后，按照被动组网步骤处理所述帧。 

13.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中心节点通过如下方法对子节点进行通信参数配置： 

步骤a：选择所述路由表中排在第一个的到所述子节点的路径； 

步骤b：将通信参数发送给当前子节点； 

步骤c：判断是否配置成功，若是，则所述子节点通信参数配置成功，结束；否则，执行步骤d； 

步骤d：判断当前路径是否是最后一条路径，若是，则所述子节点通信参数配置失败，结束；否则，执行步骤e； 

步骤e：选择下一条路径，执行步骤b。