CN108196283A - 定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种定位系统，包括：基准站，安装在现场设定位置，用于接收卫星信号，并将接收到的卫星信号及已知本地坐标信息发送出去；移动站，安装在现场每台移动设备上，包含：第一GPS接收机，用于通过第一GPS接收机的两个天线与卫星无线连接，接收卫星信号；第一无线电台，与第一GPS接收机连接，用于接收基准站发送的所述卫星信号及已知本地坐标信息；及处理器，用于对基准站发送的所述已知本地坐标信号和卫星信号及第一GPS接收机接收的卫星信号进行实时差分运算确定两个天线各自的定位信息；控制器，与移动站连接，根据两个天线各自的定位信息，确定移动设备的行走位置。避免了信息多次转发带来的滞后性，提高了定位系统的稳定性和实时性。

Description

定位系统及方法

技术领域

本发明涉及GPS定位，具体地涉及一种定位系统及方法。

背景技术

随着RTK测量技术的日益成熟，GPS定位的精确度、实时性也有显著的提高；但一套GPS系统经过信号的接收、运算处理后得到被测移动设备的行走、回转、俯仰数据，再通过OPC协议将被测移动设备的行走、回转、俯仰数据写入中控PLC中，最后在中控PLC中通过MSG指令将被测移动设备的位置信息写入相应单机的PLC中。这种通信链路存在着明显的滞后性和不稳定性，单机获取的位置信息无法满足自动作业对单机位置信息实时性、稳定性、准确性的要求。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种定位系统及方法，该系统通过直接访问每个移动设备上安装的移动站，即直接采集移动站运算得到的定位信息，系统中的控制器根据采集到的定位信息确定每个移动设备的行走位置。如此，避免了信息多次转发带来的滞后性，提高了定位系统的稳定性和实时性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种定位系统，该系统包括：

基准站，安装在现场设定位置，用于接收卫星信号，并将接收到的卫星信号以及已知本地坐标信息发送出去；

移动站，安装在现场每台移动设备上，包含：

第一GPS接收机，用于通过该第一GPS接收机的两个天线与卫星无线连接，接收卫星信号；

第一无线电台，与所述第一GPS接收机连接，用于接收所述基准站发送的所述卫星信号以及所述已知本地坐标信息；及

处理器，用于对所述基准站发送的所述已知本地坐标信号和所述卫星信号以及所述第一GPS接收机接收的卫星信号进行实时差分运算确定所述两个天线各自的定位信息；

控制器，与所述移动站连接，用于根据所述两个天线各自的定位信息，确定所述移动设备的行走位置。

可选的，所述基准站包括：

第二GPS接收机，用于通过该第二GPS接收机的天线与卫星无线连接，接收所述卫星信号；以及

第二无线电台，与所述第二GPS接收机连接，用于将所述第二GPS接收机接收到的卫星信号以及所述已知本地坐标信息发送至所述移动站。

可选的，所述第二GPS接收机还用于存储所述已知本地坐标信息，且所述已知本地坐标信息为所述第二GPS接收机的天线的坐标信息。

可选的，所述两个天线各自的定位信息为所述第一GPS接收机的两个天线各自的坐标信息。

可选的，所述控制器还用于根据所述两个天线各自的定位信息计算出所述移动设备的回转角和俯仰角，根据所述移动设备的回转角和俯仰角进一步计算出所述移动设备的行走位置。

可选的，该系统还包括：

串口服务器，连接在所述处理器以及所述控制器之间，用于为所述控制器直接访问所述处理器提供通信接口。

本发明还提供一种定位方法，其特征在于，该方法包括：

经由安装在现场设定位置的基准站接收卫星信号，并将接收到的卫星信号以及已知本地坐标信息发送出去；

经由安装在现场每台移动设备上的移动站的两个天线接收卫星信号，并对所述基准站的已知本地坐标信号和其所接收的所述卫星信号以及所述移动站的两个天线接收的卫星信号进行实时差分运算确定所述两个天线各自的定位信息；

根据所述两个天线各自的定位信息，确定所述移动设备的行走位置。

可选的，所述两个天线各自的定位信息为所述两个天线各自的坐标信息。

可选的，所述根据所述两个天线各自的定位信息确定所述移动设备的行走位置包括：

根据所述两个天线各自的定位信息计算出所述移动设备的回转角和俯仰角，根据所述移动设备的回转角和俯仰角进一步计算出所述移动设备的行走位置。

通过上述技术方案，移动站的处理器将基准站发送的卫星信号以及已知本地坐标信息与移动站接收的卫星信号进行实时差分运算，确定移动站两个天线各自的定位信息；通过控制器直接访问移动站的处理器，并采集处理器运算得到的两个天线各自的定位信息，并根据采集到的两个天线各自的定位信息确定移动设备的行走位置。通过控制器直接访问移动站的处理器，避免了信息多次转发带来的滞后性，提高了定位系统的稳定性和实时性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种定位系统的基本结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种定位系统的结构示意图。

附图标记说明

1无线电台天线 2GPS接收机天线

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”、“远、近”是指参考附图的方向，因此，使用方向用语是用来说明并非来限制本发明。

图1示出了本发明实施例提供的一种定位系统的基本结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：基准站、移动站及控制器；其中，基准站安装在现场的制高点，提高信号传输的范围及稳定性。基准站安装的位置为预设位置，该位置已通过其他检测装置进行定位检测，具体地，通过其他检测装置确定基准站的坐标信息，并将该基准站坐标信息作为已知本地坐标信息存储在基准站。基准站与卫星无线连接，接收卫星信号。基准站将本地存储的该基准站坐标信息和接收的卫星信号发送至移动站。该移动站安装在现场每台移动设备上，该移动站包括第一GPS接收机、第一无线电台及处理器；其中，该第一无线电台通过无线电台天线与基准站无线连接，接收基准站发送的该基准站坐标信息和该基准站接收的卫星信号。同时该第一GPS接收机通过该第一GPS接收机的两个GNSS天线与卫星无线连接，接收卫星信号。该处理器将基准站发送的基准站坐标信息和所述卫星信号以及所述第一GPS接收机接收的卫星信号进行实时差分运算确定第一GPS接收机两个天线各自的高精度定位信息。该控制器与移动站连接，并采集移动站通过实时差分运算得到的第一GPS接收机两个天线各自的精准定位信息，通过第一GPS接收机两个天线各自的定位信息进一步计算确定移动设备的行走位置。

该实时差分运算是通过实时获取基准站已知精准坐标信息与基准站GPS接收机接收的卫星信号检测的第二GPS接收机天线的坐标信息的差值，该差值为卫星信号的实时误差值，再根据该卫星信号的实时误差值修正移动站第一GPS接收机接收的卫星信号，进而计算出第一GPS接收机天线的精准坐标信息。例如，基准站已知精准坐标为(X₀、Y₀、Z₀)，基准站GPS接收机接收的卫星信号检测的基准站的坐标为(X^#、Y^#、Z^#)，则可以确定实时误差值，△X＝(X^#-X₀)、△Y＝(Y^#-Y₀)、△Z＝(Z^#-Z₀)。移动站第一GPS接收机的2个天线接收的卫星信号分别检测2个天线各自的坐标为(X^*、Y*、Z*)、(X^、Y^、Z^)，则2个天线修正后的坐标值分别为X^* _修＝(X^*+X₀)、Y^* _修＝(Y^*+Y₀)、Z^* _修＝(Z^*+Z₀)；X^{^} _修＝(X^{^}+X₀)、Y^{^} _修＝(Y^{^}+Y₀)、Z^{^} _修＝(Z^{^}+Z₀)。通过上述实时差分运算大大消减了卫星星历误差、电离层和对流层延时误差，提高定位精度。

图2示出了本发明实施例提供的一种定位系统的结构示意图，如图2所示，基准站包括第二GPS接收机、第二无线电台；其中，第二GPS接收机该通过GPS接收机天线2与卫星无线连接，该GPS接收机天线2可以为GNSS天线，即通过GNSS天线接收所述卫星信号；通过其他检测装置检测的基准站坐标信息为第二GPS接收机天线的坐标信息，并将第二GPS接收机天线坐标信息作为已知本地坐标信息存储在第二GPS接收机中。该第二无线电台与第二GPS接收机通过串口连接，将第二GPS接收机天线的坐标信息以及第二GPS接收机接收到的卫星信号无线发送至移动站。同样的移动站中的第一无线电台与第一GPS接收机也通过串口连接。第一无线电台通过无线电台天线1与第二无线电台无线连接，接收第二无线电台发送的第二GPS接收机天线坐标信息以及第二GPS接收机接收到的卫星信号。

该系统还可以包括串口服务器，该串口服务器连接在移动站的处理器控制器和控制器之间，为控制器直接访问所述处理器提供通信接口。控制器通过以太网线与串口服务器连接，控制器采用TCP/IP协议直接访问第一GPS接收机处理器，采集处理器运算得到的第一GPS接收机的两个天线的定位信息。控制器将采集到的GSOF格式的第一GPS接收机的两个天线的定位信息换算为系统可识别的二进制数据，再通过编程完成三维坐标的转换；具体地，将大地坐标系下的定位信息转换为系统设定的本地坐标系下的定位信息。

由于第一GPS接收机的两个天线相对于移动设备的位置是固定不变的，控制器可以通过第一GPS接收机的两个天线的定位信息，确定移动设备的回转角和俯仰角；具体地，该两个天线的安装位置点确定一条直线，该直线与大地坐标系的水平面的夹角为移动设备的俯仰角。该直线与大地坐标系的竖直面的夹角为回转角。在确定移动设备的回转角和俯仰角的情况下，以GPS接收机两个天线的安装位置点中任一位置为原点以两点确定的直线为y轴建立移动设备坐标系，再结合移动设备的尺寸和第一GPS接收机的两个天线相对于移动设备的安装位置，计算出移动设备回转中心的坐标信息，该移动设备回转中心的坐标信息即为移动设备的行走位置。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (9)

1.一种定位系统，其特征在于，该系统包括：

基准站，安装在现场设定位置，用于接收卫星信号，并将接收到的卫星信号以及已知本地坐标信息发送出去；

移动站，安装在现场每台移动设备上，包含：

第一GPS接收机，用于通过该第一GPS接收机的两个天线与卫星无线连接，接收卫星信号；

第一无线电台，与所述第一GPS接收机连接，用于接收所述基准站发送的所述卫星信号以及所述已知本地坐标信息；及

处理器，用于对所述基准站发送的所述已知本地坐标信号和所述卫星信号以及所述第一GPS接收机接收的卫星信号进行实时差分运算确定所述两个天线各自的定位信息；

控制器，与所述移动站连接，用于根据所述两个天线各自的定位信息，确定所述移动设备的行走位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基准站包括：

第二GPS接收机，用于通过该第二GPS接收机的天线与卫星无线连接，接收所述卫星信号；以及

第二无线电台，与所述第二GPS接收机连接，用于将所述第二GPS接收机接收到的卫星信号以及所述已知本地坐标信息发送至所述移动站。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二GPS接收机还用于存储所述已知本地坐标信息，且所述已知本地坐标信息为所述第二GPS接收机的天线的坐标信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个天线各自的定位信息为所述第一GPS接收机的两个天线各自的坐标信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述两个天线各自的定位信息计算出所述移动设备的回转角和俯仰角，根据所述移动设备的回转角和俯仰角进一步计算出所述移动设备的行走位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

串口服务器，连接在所述处理器以及所述控制器之间，用于为所述控制器直接访问所述处理器提供通信接口。

7.一种定位方法，其特征在于，该方法包括：

经由安装在现场设定位置的基准站接收卫星信号，并将接收到的卫星信号以及已知本地坐标信息发送出去；

经由安装在现场每台移动设备上的移动站的两个天线接收卫星信号，并对所述基准站的已知本地坐标信号和其所接收的所述卫星信号以及所述移动站的两个天线接收的卫星信号进行实时差分运算确定所述两个天线各自的定位信息；

根据所述两个天线各自的定位信息，确定所述移动设备的行走位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述两个天线各自的定位信息为所述两个天线各自的坐标信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述两个天线各自的定位信息确定所述移动设备的行走位置包括：

根据所述两个天线各自的定位信息计算出所述移动设备的回转角和俯仰角，根据所述移动设备的回转角和俯仰角进一步计算出所述移动设备的行走位置。