CN104808232A - 一种基于北斗rnss的高精度定位方法、装置及系统 - Google Patents

一种基于北斗rnss的高精度定位方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于北斗RNSS的高精度定位方法、装置及系统，在利用原北斗RNSS的定位信息的基础上，增加了辅助模块确定的辅助定位信息。可以根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。在北斗RNSS能够正常工作时，即能够获得北斗RNSS的定位信息时，利用两个定位信息结合运算得到最终的位置信息。因此，相对于只采用北斗RNSS获取位置信息来说，本方案获得的结果更精确。而且，即使北斗RNSS卫星处于失锁状态，也能够利用北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与辅助定位信息获取位置信息。

Description

一种基于北斗RNSS的高精度定位方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及定位方法技术领域，具体是一种基于北斗RNSS的高精度定位方法、装置及系统。
背景技术
现有的基于北斗RNSS(Radio Navigation Satellite System)的定位装置仅依靠北斗卫星导航系统的定位信息来确定当前位置。
此类定位装置所测量的位置精度直接由北斗RNSS导航定位信息处理模块所接收到的定位信息决定，很难实现快速的、高精度的定位；当北斗RNSS卫星失锁时，设备接收不到正确的位置信息，无法实现定位功能。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的基于北斗RNSS的定位装置无法实现高精度定位，并且在北斗RNSS卫星失锁时，无法实现定位功能。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于北斗RNSS的高精度定位方法，包括如下步骤：
获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans；
根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans；
判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；
若获取到，则根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P；
若未获取到，则直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位方法，所述辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位方法，所述根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息中，通过以下方式获取当前位置信息P：
PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值。
本发明还提供一种基于北斗RNSS的高精度定位装置，包括：
数据获取单元，获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans；
分析单元，根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans；
判断单元，判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；
当前位置获取单元，在所述判断单元判断北斗RNSS获取到第二位置信息PRNSS时，根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P；在所述判断单元判断北斗RNSS未获取到第二位置信息PRNSS时，则直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位装置，所述数据获取单元获取的辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位装置，所述当前位置获取单元，通过以下方式获取当前位置信息P：
PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值。
本发明还提供一种基于北斗RNSS的高精度定位系统，包括上述的定位装置，还包括：
天线，发送第二位置信息PRNSS至所述定位装置；
辅助模块，发送辅助定位信息Vtrans至所述定位装置；
数据存储器，存储每一次获取的有效位置信息P‘；
主控模块，接收所述定位装置发送的当前位置信息，并利用数据传输模块将当前位置信息发送至需要定位的设备。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位系统，所述辅助模块包括加速度传感器和A/D转换单元：
所述加速度传感器获得当前加速度；
所述A/D转换单元，将所述加速度传感器获得的当前加速度转换为数字信号形式的辅助定位信息Vtrans，并将其发送至所述定位装置。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位系统，还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块连接，用于在所述主控模块的控制下显示系统工作状态，所述系统工作状态包括电源供电状态和RNSS定位状态。
优选地，上述基于北斗RNSS的高精度定位系统，所述主控模块的最大主频至少为100MHz，且具有至少四路通用异步收发传输器。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的基于北斗RNSS的高精度定位方法、装置及系统，在利用原北斗RNSS的定位信息的基础上，增加了辅助模块确定的辅助定位信息。可以根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。在北斗RNSS能够正常工作时，即能够获得北斗RNSS的定位信息时，利用两个定位信息结合运算得到最终的位置信息。因此，相对于只采用北斗RNSS获取位置信息来说，本方案获得的结果更精确。而且，即使北斗RNSS卫星处于失锁状态，也能够利用北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与辅助定位信息获取位置信息。
(2)本发明所述的基于北斗RNSS的高精度定位方法、装置及系统，采用的主控模块最大主频至少为100MHz，可以充分满足系统协议解析和各模块实时监控的要求。且具有至少四路通用异步收发传输器，能够保证系统可与其他设备进行数据传输。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明一个实施例所述的基于北斗RNSS的高精度定位方法的流程图；
图2是本发明一个实施例所述的基于北斗RNSS的高精度定位装置的原理框图；
图3是本发明一个实施例所述的基于北斗RNSS的高精度定位系统原理框图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种基于北斗RNSS的高精度定位方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans。优选地，所述辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
S2:根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。
S3：判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；若获取到则进入步骤S4，否则进入步骤S5。
S4：根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P。
S5：直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
在步骤S5中，可以选择的运算方式有很多种，最简单的可以直接采用两个测量结果取平均值，或者为两个结果设置权重，加权求平均值。也可以进行多次仿真实验后，得到两个测量结果与实际结果之间的曲线关系，得到三者的函数关系等。本实施例中，可以通过以下方式获取当前位置信息P：PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值，可以根据精度需求来设定。
本实施例提供的上述方案，在利用原北斗RNSS的定位信息的基础上，增加了辅助模块确定的辅助定位信息。可以根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。在北斗RNSS能够正常工作时，即能够获得北斗RNSS的定位信息时，利用两个定位信息结合运算得到最终的位置信息。因此，相对于只采用北斗RNSS获取位置信息来说，本方案获得的结果更精确。而且，即使北斗RNSS卫星处于失锁状态，也能够利用北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与辅助定位信息获取位置信息。
实施例2
本实施例提供一种基于北斗RNSS的高精度定位装置，如图2所示，包括数据获取单元101，获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans。所述辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
分析单元102，根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。根据加速度信息以及与上一时刻的间隔时间，即可获得移动距离，利用移动距离与上一时刻的有效位置信息即可获得第一位置信息。
判断单元103，判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；
当前位置获取单元104，在所述判断单元判断北斗RNSS获取到第二位置信息PRNSS时，根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P；在所述判断单元判断北斗RNSS未获取到第二位置信息PRNSS时，则直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
优选地，所述当前位置获取单元，通过以下方式获取当前位置信息P：PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值，可以根据精度需求来设定。
本实施例提供的上述方案，能够提高获取到的当前位置的精确度。而且，当北斗RNSS卫星处于失锁状态，也能够利用辅助模块获得位置信息，继续对受测设备进行定位。
实施例3
本实施例提供一种基于北斗RNSS的高精度定位系统，如图3所示，包括电源模块8，为系统中的各个模块供电，电源模块8分为AC-DC电源模块及DC-DC电源模块，可将AC 220V交流电源转化为5V和3.3V两种直流电源，分别给各个模块供电。电源模块8集成有过流保护电路，EMI滤波电路，整流滤波电路，2500V隔离电压变换器，输出短路、过负荷、内部过热保护电路，为系统提供纯净安全的直流电源。还包括实施例2所述的定位装置1，以及：
天线2，发送第二位置信息PRNSS至所述定位装置。
辅助模块4，发送辅助定位信息Vtrans至所述定位装置。
数据存储器3，存储每一次获取的有效位置信息P‘。
主控模块5，接收所述定位装置1发送的当前位置信息，并利用数据传输模块6将当前位置信息发送至需要定位的设备。主控模块5采用32位ARM内核LPC1768，该处理器最大主频可达100MHz，可充分满足系统协议解析和各模块实时监控的要求。同时，该处理器具备4路UART，保证系统可与其他设备进行数据传输。数据传输模块6采用美国TI公司工业级芯片，可支持一路RS422输出。1PPS秒脉冲信号可经接口转换，输出标准RS422信号。
所述辅助模块4包括加速度传感器41和A/D转换单元42，所述加速度传感器41获得当前加速度。所述A/D转换单元42，将所述加速度传感器41获得的当前加速度转换为数字信号形式的辅助定位信息Vtrans，并将其发送至所述定位装置1。
还包括显示模块7，显示模块7可以采用发光二极管。所述显示模块7与所述主控模块5连接，用于在所述主控模块5的控制下显示系统工作状态，所述系统工作状态包括电源供电状态和RNSS定位状态，其中RNSS定位状态指主控模块接收到正确的位置信息的状态。
定位装置1接收到北斗RNSS卫星信号时，通过计算得到基于北斗RNSS测得的第二位置信息PRNSS。加速度传感器41测得当前加速度信息Vtrans并将其发送给定位装置1，定位装置1将Vtrans和上一时刻的有效的位置信息P’相结合获得由加速度传感器测得的第一位置信息Ptrans。
定位装置1将PRNSS和Ptrans相结合以计算改善后的当前位置信息P并将当前位置信息P发送给主控模块5。
当北斗RNSS卫星失锁时，定位装置1直接将通过加速度传感器获得的速度信息Vtrans和上一时刻的有效位置信息P’相结合计算出当前位置信息P，并将其发送给主控模块5。
本实施例在利用原北斗RNSS的定位信息的基础上，增加了辅助模块确定的辅助定位信息。可以根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans。在北斗RNSS能够正常工作时，即能够获得北斗RNSS的定位信息时，利用两个定位信息结合运算得到最终的位置信息。因此，相对于只采用北斗RNSS获取位置信息来说，本方案获得的结果更精确。而且，即使北斗RNSS卫星处于失锁状态，也能够利用北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与辅助定位信息获取位置信息。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种基于北斗RNSS的高精度定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans；
根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans；
判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；
若获取到，则根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P；
若未获取到，则直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
2.根据权利要求1所述的基于北斗RNSS的高精度定位方法，其特征在于：
所述辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
3.根据权利要求1所述的基于北斗RNSS的高精度定位方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息中，通过以下方式获取当前位置信息P：
PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值。
4.一种基于北斗RNSS的高精度定位装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，获取辅助模块发送的辅助定位信息Vtrans；
分析单元，根据北斗RNSS上一时刻获取到的有效位置信息P‘与所述辅助定位信息Vtrans获取第一位置信息Ptrans；
判断单元，判断北斗RNSS是否获取到第二位置信息PRNSS；
当前位置获取单元，在所述判断单元判断北斗RNSS获取到第二位置信息PRNSS时，根据所述第一位置信息Ptrans和所述第二位置信息PRNSS获取当前位置信息P；在所述判断单元判断北斗RNSS未获取到第二位置信息PRNSS时，则直接采用所述第一位置信息Ptrans作为当前位置信息P。
5.根据权利要求4所述的基于北斗RNSS的高精度定位装置，其特征在于：
所述数据获取单元获取的辅助定位信息Vtrans为加速度信息。
6.根据权利要求4所述的基于北斗RNSS的高精度定位装置，其特征在于：
所述当前位置获取单元，通过以下方式获取当前位置信息P：
PRNSS-Ptrans＝PX+PY+PZ，若|PX|＞Pth或|Py|＞Pth或|Pz|＞Pth，则直接采用PRNSS作为当前位置信息P，否则P＝(PRNSS+Ptrans)/2；其中PX为X方向上的第一位置信息和第二位置信息在X方向上的差值，PY为Y方向上的第一位置信息和第二位置信息在Y方向上的差值，PZ为Z方向上的第一位置信息和第二位置信息在Z方向上的差值，Pth为设定阈值。
7.一种基于北斗RNSS的高精度定位系统，其特征在于，包括权利要求4-6任一所述的定位装置，还包括：
天线，发送第二位置信息PRNSS至所述定位装置；
辅助模块，发送辅助定位信息Vtrans至所述定位装置；
数据存储器，存储每一次获取的有效位置信息P‘；
主控模块，接收所述定位装置发送的当前位置信息，并利用数据传输模块将当前位置信息发送至需要定位的设备。
8.根据权利要求7所述的基于北斗RNSS的高精度定位系统，其特征在于，所述辅助模块包括加速度传感器和A/D转换单元：
所述加速度传感器获得当前加速度；
所述A/D转换单元，将所述加速度传感器获得的当前加速度转换为数字信号形式的辅助定位信息Vtrans，并将其发送至所述定位装置。
9.根据权利要求7所述的基于北斗RNSS的高精度定位系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块连接，用于在所述主控模块的控制下显示系统工作状态，所述系统工作状态包括电源供电状态和RNSS定位状态。
10.根据权利要求7所述的基于北斗RNSS的高精度定位系统，其特征在于，所述主控模块的最大主频至少为100MHz，且具有至少四路通用异步收发传输器。
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