CN108204786A - 一种基于手机模块的北斗测量系统 - Google Patents

Abstract

一种基于手机模块的北斗测量系统由定位终端、智能手机、云服务器组成,智能手机内嵌客户端控制软件,通过USB数据线提取定位终端接收到的北斗卫星原始观测值并为定位终端供电，智能手机客户端中包含亩值设置模块、车宽设置模块、坡度设置模块、单价设置模块、出厂设置模块多种使用模式。云服务器系统包含身份认证模块、原始观测值数据储存模块、RTK接入模块、分析计算模块。云服务器通过无线网络获取智能手机控制软件接收到的数据进行分析和计算，并将分析、计算结果反馈给智能手机客户端，同时云服务器可以通过多种方式获取接入RTK差分技术，将初始测量值分析计算得出一个修正位置信息，最后精确测量面积。

Description

一种基于手机模块的北斗测量系统

技术领域

本发明涉及农机车耕作测量领域，特别涉及一种基于手机模块的北斗测量系统。

背景技术

目前市面上的测亩仪分2种,一种是单体的测亩仪设备,另外一种是利用手机客户端进行测量面积。

第一种方案单体的测亩仪,采用测亩仪设备对北斗卫星原始观测值的采集、分析、计算，涉及复杂的运算，数据保存量较少,并且对主芯片以及EEPROM的要求较高。要保证位置数据精度高，还需要设计专门的硬件利用RTK载波相位差分技术来矫正数据。这种方案的缺陷是硬件成本高,且硬件设计固化，再想更改就比较困难，最终会导致使用局限性和兼容性，而且无法在统一的公共平台进行数据存储、调用、统一归类。

第二种方案局限于不同的手机硬件具有差异性,而且手机只具备GPS功能不具备北斗功能，而GPS一般只做导航使用,定位精度不高,即使是最好的手机最终测量计算出的面积误差也很大。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明的技术方案是：一种基于手机模块的北斗测量系统由定位终端、智能手机、云服务器组成。

所述的定位终端具备USB接口，通过USB数据线与智能手机连接。

所述的智能手机内嵌客户端控制软件,可以启动定位终端，并通过USB数据线提取定位终端接收到的北斗卫星原始观测值，原始码、载波相位、星历数据、北斗系统时、接收机天线的原始坐标、原始运动速率、卫星PRN码。

所述的云服务器通过无线网络获取智能手机控制软件接收到的数据进行分析和计算，并将分析、计算结果反馈给智能手机客户端，同时云服务器可以通过多种方式获取接入RTK差分技术，将初始测量值分析计算得出一个修正位置信息，将北斗原始观测值精度提到厘米级。

一种基于手机模块的北斗测量系统控制方法，具体步骤如下：

S01：农户打开智能手机数据流量或WiFi,建立无线网络通信；

S02：将USB数据线将手机和定位终端连接起来；

S03：北斗定位终端被手机充电并且被激活，开始接收卫星原始观测数据；

S04：农户开始围绕农田运动行程运动轨迹；

S04：北斗定位终端的接收到的卫星数据经USB数据线传输到智能手机客户端；

S05：手机客户端再将数据传送给云服务器；

S06：云服务器对接收的数据经过RTK技术进行修正，再通过面积计算公式计算农田面积；

S07：再在客户端中输入单价，耕作费用被自动计算出来。

本技术方案有以下几大优点：

1.定位终端不需要外接专用电源，当其需要工作时通过USB连接智能手机，由智能手机为其供电并激活定位终端工作。这样使得定位终端内部电路模块小型化，方便用户携带，使用灵活。

2.定位终端本身无需数据计算,采集原始观测量等精准数据通过USB将数据送至手机,终端本身不需要进行数学计算。

3.云端接收终端实时数据,同时获取第三份的差分数据,计算出更精准的位置信息,同时计算面积。

4.云端将终端所传数据进行存储,方便任何时间,任何地点进行调用,查询,数据分析。

附图说明

图1，一种基于手机模块的北斗测量系统结构示意图；

图2，北斗定位终端电气原理图；

图3，智能手机客户端功能图；

图4，云服务器系统功能图

图5，北斗测量系统工作流程图；

图6，农机车耕作面积形成示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于手机模块的北斗测量系统，该系统包含北斗定位终端、智能手机、云服务器。为了更好的理解本技术方案，下面结合附图对本发明进行详细叙述。

如图1所示，一种基于手机模块的北斗测量系统由定位终端、智能手机、云服务器组成。

所述的定位终端具备USB接口，通过USB数据线与智能手机连接。

所述的智能手机内嵌客户端控制软件,可以启动定位终端，并通过USB数据线提取定位终端接收到的北斗卫星原始观测值，即原始码、载波相位、星历数据、北斗系统时、接收机天线的原始坐标、原始运动速率、卫星PRN码。

所述的云服务器通过无线网络获取智能手机控制软件接收到的数据进行分析和计算，并将分析、计算结果反馈给智能手机客户端，同时云服务器可以通过多种方式获取接入RTK差分技术，将初始测量值分析计算得出一个修正位置信息，将北斗原始观测值精度提到厘米级。

如图2所示，线路板总成功能图，线路板总成是北斗终端核心工作部分，

所述的线路板总成上焊接有MCU模块、北斗模块、USB接口，MCU模块与北斗模块之间通过串口进行通讯，通过USB接口向外部传输数据。

所述的MCU模块分别连接3.3V稳压电路、晶振电路、电源滤波电路、MCU复位电路、SWD调试接口和系统运行指示灯。

所述的北斗模块用于接收卫星原始观测值。

北斗模块分别连接3.8V稳压电路、开机电路、紧急关机、网络运行指示灯。

智能手机通过USB数据线与北斗终端接通时，智能手机为北斗终端供电，MCU发出高频信号给北斗模块，北斗模块被导通，开始接受卫星数据，并通过USB数据线将数据信息传送给智能手机。USB数据线断开时，北斗终端停止工作。

图3，智能手机客户端功能图；

智能手机客户端中包含亩值设置模块、车宽设置模块、坡度设置模块、单价设置模块、出厂设置模块。

亩值设置模块有绕圈测量、坡面测量、定宽测量、长宽测量和车载测量多种模式。

绕圈测量模式下，用户可以手持通过USB数据线连接的北斗定位终端围绕农田走一圈，形成一个封闭的形状经智能手机发送到云服务器计算，可以测算农田面积。这种模式比较适用于形状不规则的农田。

坡面测量模式下，用于有坡度的农田加入坡度因素进行测量计算。

定宽测量模式下，用于已知农田宽度，仅需要测量长度的形状规则的农田。输入宽度，测量长度，即可计算农田面积。

长宽测量模式下，用于不知长度和宽度的形状规则农田，需要同时测量长度和宽度，才可计算农田面积。

车载测量模式下，用于北斗定位终端放至于农机车上测量。当斗定位终端至于农机车上测量时，还需要考虑农机车耕具的宽度。当农机车农田做来回运动对农田进行耕作，农机车来回的运动轨迹最终形成一个区域面，再输入耕具的宽度，通过可以测量农田实际面积。

如图4所示，云服务器系统功能图；

云服务器系统包含身份认证模块、原始观测值数据储存模块、RTK接入模块、分析计算模块。

所述的身份认证模块为储存用户身份信息，对用户身份进行验证，同时保存用户使用数据。

所述的原始观测值数据储存模块接收智能手机上传的卫星原始观测值。

所述的RTK接入模块用于对卫星原始观测值进行修正，使得原始观测值达到厘米级精度。RTK可以通过自建基站、调用公共平台或者其他方式接入。如果RTK接入放在北斗终端来实现的话，需要在北斗终端设计硬件支撑，硬件一旦固化，RTK接入方式就被限定，无法做到兼容性。RTK接口放在云服务器的好处是，数据处理都放在云端计算，减少定位终端硬件负担，而且还可以自由选择RTK接入方式，兼容性强。

所述的分析计算模块用于对卫星数据的分析和计算，最终算出精确的农田耕种面积。

图5是计亩系统工作流程图，图6是农机车耕作面积形成示意图。下面结合图5、图6以拖拉机为例来说明本技术方案的实现方式，本实施例仅用解释方案实现方式，并不是以此例限定技术方案的实现范围。

拖拉机驾驶室内安装本技术方案所述的北斗定位终端，机主的智能手机扫描北斗定位终端条形码，进入控制程序客户端输入有效的身份信息，激活北斗定位终端。

拖拉机机主激活北斗定位终端流程，具体步骤如下：

S01：机主手持智能手机进入农机车，打开数据流量或WiFi,建立无线网络通信；

S02：机主的智能手机扫描北斗定位终端条形码，进入控制程序客户端输入有限的身份信息，身份信息包括机主购机时的真实身份信息，云服务验证核实身份后授权机主激活北斗定位终端；

S03：北斗定位终端的北斗功能激活后，拖拉机在田间来回运动对农田进行耕作同时接收卫星发射的数据；

S04：北斗定位终端将数据传送给云服务器；

S05：拖拉机运动轨迹位置数据点最终形成一个封闭区域的面；

S06：云服务器的轨迹分析计算中心通过面积计算公式将封闭区域的面计算成面积；

S07：机主通过手机客户端输入单价，耕作费用被自动计算出来。

本技术方案采用目前常用距离测量算法，距离测量算法采用农机运行轨迹距离和作业幅宽二者乘积进行实时作业面积解算。假设农机作业轨迹线包含n+1个运行轨迹点Pi(Xi，Yi)，(1≤i≤n+1)，农机具作业幅宽为W,则农机作业面积Ac为：

在步骤S05中，如果遇到的农田是有坡度的，还可以通过客户端输入坡度值，计算实际耕作面积。

Claims (9)

1.一种基于手机模块的北斗测量系统由定位终端、智能手机、云服务器组成,

所述的定位终端由外壳和线路板总成组成，线路板组成上焊接有MCU模块、北斗模块、USB接口，MCU模块与北斗模块之间通过串口进行通讯，定位终端通过USB接口向外部传输数据；

所述的智能手机内嵌客户端控制软件,可以启动定位终端，并通过USB数据线提取定位终端接收到的北斗卫星原始观测值，即：原始码、载波相位、星历数据、北斗系统时、接收机天线的原始坐标、原始运动速率、卫星PRN码；

所述的云服务器通过无线网络获取智能手机控制软件接收到的数据进行分析和计算，并将分析、计算结果反馈给智能手机客户端，同时云服务器可以通过多种方式获取接入RTK差分技术，将初始测量值分析计算得出一个修正位置信息，将北斗原始观测值精度提到厘米级；

其特征在于：

智能手机通过USB数据线与北斗终端接通时，智能手机为北斗终端供电，MCU发出高频信号给北斗模块，北斗模块被导通，开始接受卫星数据，并通过USB数据线将数据信息传送给智能手机，USB数据线断开时，北斗终端停止工作；

智能手机客户端中包含亩值设置模块、车宽设置模块、坡度设置模块、单价设置模块、出厂设置模块；

云服务器系统包含身份认证模块、原始观测值数据储存模块、RTK接入模块、分析计算模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

所述智能手机客户端的亩值设置模块有绕圈测量、坡面测量、定宽测量、长宽测量和车载测量模式。

3.根据权利要求1所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

云服务器的RTK接入模块可以通过自建基站、调用公共平台。

4.一种基于手机模块的北斗测量系统控制方法，具体步骤如下：

S01：农户打开智能手机数据流量或WiFi,建立无线网络通信；

S02：将USB数据线将手机和定位终端连接起来；

S03：北斗定位终端被手机充电并且被激活，开始接收卫星原始观测数据；

S04：农户开始围绕农田运动行程运动轨迹；

S04：北斗定位终端的接收到的卫星数据经USB数据线传输到智能手机客户端；

S05：手机客户端再将数据传送给云服务器；

S06：云服务器对接收的数据经过RTK技术进行修正，再通过面积计算公式计算农田面积；

S07：再在客户端中输入单价，耕作费用被自动计算出来。

5.根据权利要求4所述的一种基于手机模块的北斗测量系统控制方法，其特征在于：

绕圈测量模式下，用户可以手持通过USB数据线连接的北斗定位终端围绕农田走一圈，形成一个封闭的形状经智能手机发送到云服务器计算，可以测算农田面积，这种模式比较适用于形状不规则的农田。

6.根据权利要求4所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

坡面测量模式下，用于有坡度的农田加入坡度因素进行测量计算。

7.根据权利要求4所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

定宽测量模式下，用于已知农田宽度，仅需要测量长度的形状规则的农田。输入宽度，测量长度，即可计算农田面积。

8.根据权利要求4所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

长宽测量模式下，用于不知长度和宽度的形状规则农田，需要同时测量长度和宽度，才可计算农田面积。

9.根据权利要求8所述的一种基于手机模块的北斗测量系统，其特征在于：

车载测量模式下，用于北斗定位终端放至于农机车上测量，当斗定位终端至于农机车上测量时，还需要考虑农机车耕具的宽度。当农机车农田做来回运动对农田进行耕作，农机车来回的运动轨迹最终形成一个区域面，再输入耕具的宽度，通过可以测量农田实际面积。