CN107462905A - 一种北斗gps双模定位方法、定位终端及定位系统 - Google Patents

一种北斗gps双模定位方法、定位终端及定位系统 Download PDF

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宋鹏飞
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Abstract

本发明涉及一种基于北斗GPS的双模定位方法、定位终端及系统，该方法包括接收卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；接收基站广播的差分因子，并根据差分因子对第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；根据第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。本发明根据基站与定位卫星之间测量位置与实际位置之间的偏差生成差分因子，并根据差分因子对北斗GPS双模定位终端获取测量位置进行修正，得到北斗GPS双模定位终端的精确位置，实现了位置的高精度定位。

Description

一种北斗GPS双模定位方法、定位终端及定位系统
技术领域
本发明涉及智能定位技术领域，尤其涉及一种北斗GPS双模定位方法、定位终端及定位系统。
背景技术
目前现有主流的定位系统，一般采用单点定位，受限于GPS自身的精度误差及传输过程中由于大气影响造成的误差，导致定位精度很难满足实际的需求，定位精度一般在5米以上，无法满足高精度定位的需求。而已有的高精度定位设备，一般应用于测绘领域，需要进行长时间观测来实现精确定位，效率比较低，在需要快速精准其定位的场合已经无法满足正常需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种北斗GPS双模定位方法、定位终端及定位系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种北斗GPS双模定位方法，包括如下步骤：
接收所述卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站根据基站与定位卫星之间的第一伪距，和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
本发明的基于北斗GPS的双模定位方法，根据基站与定位卫星之间测量位置与实际位置之间的偏差生成差分因子，并根据差分因子对北斗GPS双模定位终端获取测量位置进行修正，得到北斗GPS双模定位终端的真实位置，实现了位置的高精度定位，可以达到分米级别定位。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。
上述进一步方案的有益效果是：通过采用所述北斗GPS双模定位终端在基站处获取第一实距，一方面可以节约成本，另一方面可以减小系统测量误差，进一步提高测量精度。
进一步：所述基站与定位卫星之间的第一实距预先通过对基站进行场地测绘获得。
上述进一步方案的有益效果是：通过事先对基站进行场地场地测绘，可以准确的获取基站的精确坐标，从而便于后续确定基站定位数据与实际数据之间的偏差，以便通过该偏差对未知位置物体测量的结果进行修正，从而获得更精确的测量结果。
进一步：所述差分因子ΔP误差的计算公式为：
其中，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一伪距，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一实距，cδti为基站钟差，dion为电离层时延所引起的距离偏差，dtrop为对流层时延所引起的距离偏差，ερ为星历误差。
上述进一步方案的有益效果是：通过上述公式可以准确的计算出基站的定位信息与实际位置信息之间的偏差，能够反映出测量系统和大气环境对测量结果的影响，从而方便为待定位物体测量结果进行修正，得到更加精确的车辆结果。
进一步：所述第二实距的计算公式为：
其中，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二实距，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二伪距，ΔP误差为差分因子。
上述进一步方案的有益效果是：通过上述公式可以对北斗GPS双模定位终端测得的定位数据进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与对应定位卫星之间的真实距离，提高测量精度。
进一步：所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。
上述进一步方案的有益效果是：通过第二实距和定位卫星的坐标(x0，y0，z0)即可准确的计算出北斗GPS双模定位终端相对于地球球心三维坐标，即可实现北斗GPS双模定位终端的精确定位。
进一步：所述北斗GPS双模定位终端设置在所述基站发射的LoRa网络覆盖范围内，且所述北斗GPS双模定位终端通过LoRa网络与所述基站无线连接。
上述进一步方案的有益效果是：采用LoRa网络可以实现中远距离的数据信息传输，信号穿透性强，灵敏度高，并且数据传输稳定，传输速率高，可有效抑制同频干扰，模块体积小，功耗低。
本发明还提供了一种北斗GPS双模定位终端，其包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：
接收所述卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站根据基站与定位卫星之间的第一伪距，和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
本发明的北斗GPS双模定位终端，其存储的指令根据基站与定位卫星之间测量位置与实际位置之间的偏差生成差分因子，并根据差分因子对北斗GPS双模定位终端获取测量位置进行修正，得到北斗GPS双模定位终端的真实位置，实现了位置的高精度定位，可以达到分米级别定位。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。
上述进一步方案的有益效果是：通过采用所述北斗GPS双模定位终端在基站处获取第一实距，一方面可以节约成本，另一方面可以减小系统测量误差，进一步提高测量精度。
进一步：所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。
上述进一步方案的有益效果是：通过第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)即可准确的计算出北斗GPS双模定位终端相对于地球球心三维坐标，即可实现北斗GPS双模定位终端的精确定位。
进一步：所述北斗GPS双模定位终端设置在所述基站发射的LoRa网络空间范围内，且所述北斗GPS双模定位终端通过LoRa网络与所述基站无线连接。
上述进一步方案的有益效果是：采用LoRa网络可以实现中远距离的数据信息传输，信号穿透性强，灵敏度高，并且数据传输稳定，传输速率高，可有效抑制同频干扰，模块体积小，功耗低。
本发明还提供了一种北斗GPS双模定位系统，包括：至少一个基站、至少四颗定位卫星和所述的定位终端，所述基站分别与所述定位终端和所有定位卫星无线连接，所述定位终端(102)与所有定位卫星(103)均无线连接。
本发明的基于GPS北斗双模差分定位车载定位系统，通过定位终端获取的原始定位信息和预设基站的定位数据可以实现车辆位置的高精度定位，可以达到分米级别定位，接收灵敏度高，低功耗，抗干扰能力强，穿透能力强的优势，使本终端很适合应用于车载定位领域。
附图说明
图1为本发明的基于北斗GPS放入双模定位方法流程示意图；
图2为本发明的定位终端结构示意图；
图3为本发明的基于北斗GPS放入双模定位系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于北斗GPS的双模定位方法，包括如下步骤：
接收所述卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站根据基站与定位卫星之间的第一伪距，和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
本发明的基于北斗GPS的双模定位方法，根据基站与定位卫星之间测量位置与实际位置之间的偏差生成差分因子，并根据差分因子对北斗GPS双模定位终端获取测量位置进行修正，得到北斗GPS双模定位终端的真实位置，实现了位置的高精度定位，可以达到分米级别定位。
优选地，作为本发明的一个实施例，该实施例中，第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。通过采用所述北斗GPS双模定位终端在基站处获取第一实距，一方面可以节约成本，另一方面可以减小系统测量误差，进一步提高测量精度。
本实施例中，所述基站与定位卫星之间的第一实距预先通过对基站进行场地测绘获得。通过事先对基站进行场地场地测绘，可以准确的获取基站的精确坐标，从而便于后续确定基站定位数据与实际数据之间的偏差，以便通过该偏差对未知位置物体测量的结果进行修正，从而获得更精确的测量结果。
实际在，在建造基站时需要对基站的位置进行测量，所以本实施例中，基站的精确位置是已知的，只需查阅即可得知。
具体地，所述差分因子ΔP误差的计算公式为：
其中，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一伪距，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一实距，cδti为基站钟差，dion为电离层时延所引起的距离偏差，dtrop为对流层时延所引起的距离偏差，ερ为星历误差。
通过上述公式可以准确的计算出基站的定位信息与实际位置信息之间的偏差，能够反映出测量系统和大气环境对测量结果的影响，从而方便为待定位物体测量结果进行修正，得到更加精确的车辆结果。
具体地，所述第二实距的计算公式为：
其中，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二实距，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二伪距，ΔP误差为差分因子。
通过上述公式可以对北斗GPS双模定位终端测得的定位数据进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与对应定位卫星之间的真实距离，提高测量精度。
实际中，由于基站与北斗GPS双模定位终端之间的距离与基站与定位卫星之间的距离相比可以忽略不计，所以可以将基站测得的差分因子作为北斗GPS双模定位终端的差分因子，因而将北斗GPS双模定位终端到定位卫星的第二实距进行差分因子校正，即可得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星的精确距离。
本实施例中，所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。通过第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)即可准确的计算出北斗GPS双模定位终端相对于地球球心三维坐标，即可实现北斗GPS双模定位终端的精确定位。
需要指出的是，理论上只需要测量北斗GPS双模定位终端与三颗定位卫星之间的第二实距和三颗卫星定位数据信息中的定位卫星的坐标(xj，yj，zj)，即可求解出北斗GPS双模定位终端的的精确坐标(x，y，z)。但是，由于北斗GPS双模定位终端与卫星的时间都不是标准时间，都有误差，为了获得更加精确的定位信息，所以需要将北斗GPS双模定位终端与定位卫星的时钟差考虑进来，作为第四个变量。所以，实际中需要测量北斗GPS双模定位终端与四颗定位卫星之间的第二实距和四颗卫星定位数据信息中的定位卫星的坐标(xj，yj，zj)，即可求解出北斗GPS双模定位终端的的精确坐标(x，y，z)。
优选地，作为本发明的一个实施例，该实施例中，所述北斗GPS双模定位终端设置在所述基站发射的LoRa网络覆盖范围内，且所述北斗GPS双模定位终端通过LoRa网络与所述基站无线连接。采用LoRa网络可以实现中远距离的数据信息传输，信号穿透性强，灵敏度高，并且数据传输稳定，传输速率高，可有效抑制同频干扰，模块体积小，功耗低。
如图2所示，一种北斗GPS双模定位终端，其包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：
接收所述卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站根据基站与定位卫星之间的第一伪距，和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
本发明的北斗GPS双模定位终端，其存储的指令根据基站与定位卫星之间测量位置与实际位置之间的偏差生成差分因子，并根据差分因子对北斗GPS双模定位终端获取测量位置进行修正，得到北斗GPS双模定位终端的真实位置，实现了位置的高精度定位，可以达到分米级别定位。
优选地，作为本发明的一个实施例，该实施例中，所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。通过采用所述北斗GPS双模定位终端在基站处获取第一实距，一方面可以节约成本，另一方面可以减小系统测量误差，进一步提高测量精度。
本实施例中，所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。通过第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)即可准确的计算出北斗GPS双模定位终端相对于地球球心三维坐标，即可实现北斗GPS双模定位终端的精确定位。
优选地，作为本发明的一个实施例，该实施例中，所述北斗GPS双模定位终端设置在所述基站发射的LoRa网络空间范围内，且所述北斗GPS双模定位终端通过LoRa网络与所述基站无线连接。采用LoRa网络可以实现中远距离的数据信息传输，信号穿透性强，灵敏度高，并且数据传输稳定，传输速率高，可有效抑制同频干扰，模块体积小，功耗低。
优选地，作为本发明的一个实施例，该实施例中，所述北斗GPS双模定位终端上设有显示器，用于实时显示定位进程和定位结果。通过显示器实时显示定位状态和实时定位进程，便于用户随时了解，提高用户使用体验。
当然，还可以设置指示灯，用来显示北斗GPS双模定位终端的工作状态和工作进程，比如电源指示灯、定位指示灯和数据传输状态指示灯，电源指示灯可以显示整个北斗GPS双模定位终端的电源是否正常，定位指示灯可以实时显示定位状态以及定位进程，数据传输状态指示灯可以实时显示数据传输进程，便于用户随时了解，提高用户使用体验。具体的显示方式可以进行不同的设置。比如当北斗GPS双模定位终端设备供电正常时，电源指示灯常亮；定位指示灯在GPS搜星状态时，1秒钟闪一次，当3D定位成功后，则1秒钟闪三次；数据传输状态指示灯在数据收发时处于闪烁状态，发送数据完成后处于常亮状态。
本发明的定位终端，可以应用于车辆、火车、飞机等移动工具或其他物体的监测领域，实现实时移动定位监测。
如图3所示，本发明还提供了一种基于GPS的北斗双模定位系统，包括至少一个基站、至少四颗定位卫星和所述的定位终端，所述基站分别与所述定位终端和所有定位卫星无线连接，所述定位终端与所有定位卫星均无线连接。
具体地，所述基站接收卫星定位数据信息并读取其与定位卫星之间的第一伪距；基站根据第一伪距和基站与定位卫星之间的第一实距生成差分因子，并进行广播；北斗GPS双模定位终端接收卫星定位数据信息并读取其与定位卫星之间的第二伪距；北斗GPS双模定位终端接收基站广播的差分因子，并根据差分因子对第二伪距进行修正，得到其与定位卫星之间的第二实距；北斗GPS双模定位终端根据第二实距和卫星定位数据信息计算其精确坐标。
优选地，所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。通过采用所述北斗GPS双模定位终端在基站处获取第一实距，一方面可以节约成本，另一方面可以减小系统测量误差，进一步提高测量精度。
本发明的基于北斗GPS定位系统，通过定位终端获取的原始定位信息和预设基站的定位数据可以实现车辆位置的高精度定位，可以达到分米级别定位，接收灵敏度高，低功耗，抗干扰能力强，穿透能力强的优势，使本终端很适合应用于车载定位等移动定位技术领域。
需要指出的是，本实施例中，基站的数量至少为一个，所述定位卫星的数量至少为四颗。理论上只需要测量北斗GPS双模定位终端与三颗定位卫星之间的第二实距和三颗卫星定位数据信息中的定位卫星的坐标(xj，yj，zj)，即可求解出北斗GPS双模定位终端的的精确坐标(x，y，z)。但是，由于北斗GPS双模定位终端与卫星的时间都不是标准时间，都有误差，为了获得更加精确的定位信息，所以需要将北斗GPS双模定位终端与定位卫星的时钟差考虑进来，作为第四个变量。所以，实际中需要测量北斗GPS双模定位终端与四颗定位卫星之间的第二实距和四颗卫星定位数据信息中的定位卫星的坐标(xj，yj，zj)，即可求解出北斗GPS双模定位终端的的精确坐标(x，y，z)。
本实施例中，在定位终端的一定空间范围内，预先布置多个已知精确坐标的基站，该基站能够广播自身的坐标数据，并能广播基站自身从定位卫星接收到的差分定位数据，并由定位终端的无线传输电路接收。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种北斗GPS双模定位方法，其特征在于，应用于北斗GPS双模定位终端，包括如下步骤：
接收卫星定位数据信息，并根据所述卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站根据基站与定位卫星之间的第一伪距，和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
2.根据权利要求1所述的北斗GPS双模定位方法，其特征在于，所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。
3.根据权利要求1所述的北斗GPS双模定位方法，其特征在于，所述步骤2中，所述差分因子ΔP误差的计算公式为：
其中，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一伪距，为基站与第j(j≥4)颗定位卫星的第一实距，cδti为基站钟差，dion为电离层时延所引起的距离偏差，dtrop为对流层时延所引起的距离偏差，ερ为星历误差。
4.根据权利要求3所述的北斗GPS双模定位方法，其特征在于，所述步骤4中，所述第二实距的计算公式为：
其中，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二实距，为北斗GPS双模定位终端到第j(j≥4)颗定位卫星的第二伪距，ΔP误差为差分因子。
5.根据权利要求1所述的北斗GPS双模定位方法，其特征在于：所述步骤5中，所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的北斗GPS双模定位方法，其特征在于：所述北斗GPS双模定位终端设置在所述基站发射的LoRa网络覆盖范围内，且所述北斗GPS双模定位终端通过LoRa网络与所述基站无线连接。
7.一种北斗GPS双模定位终端，其特征在于，包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：
接收所述卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二伪距；
接收基站广播的差分因子，并根据所述差分因子对所述第二伪距进行修正，得到北斗GPS双模定位终端与定位卫星之间的第二实距；其中，所述差分因子为所述基站接收卫星定位数据信息，并根据卫星定位数据信息读取所述基站与定位卫星之间的第一伪距，根据第一伪距和基站与定位卫星之间的第一实距生成的差分因子，并进行广播；
根据所述第二实距和卫星定位数据信息计算北斗GPS双模定位终端的精确坐标，完成定位。
8.根据权利要求7所述的北斗GPS双模定位终端，其特征在于：所述第一实距为安装于基站上的所述北斗GPS双模定位终端根据接收卫星定位数据信息获取的。
9.根据权利要求7所述的北斗GPS双模定位终端，其特征在于：所述北斗GPS双模定位终端根据所述第二实距和第j(j≥4)颗定位卫星的坐标(xj，yj，zj)计算所述北斗GPS双模定位终端的精确坐标(x，y，z)。
10.一种北斗GPS双模定位系统，其特征在于，包括：至少一个基站、至少四颗定位卫星和权利要求7-9任一项所述的定位终端，所述基站分别与所述定位终端和所有定位卫星无线连接，所述定位终端与所有定位卫星均无线连接。
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