CN109283552B - 一种卫星高精度定位快速环境监测方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卫星高精度定位快速环境监测方法，其特征在于：利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求。该方法可短时间内快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及北斗卫星通信技术领域，更具体地说，涉及一种卫星高精度定位快速环境监测方法与设备。
背景技术
随着科技的发展，户外大型重要设备采用GPS/北斗高精度定位进行科学监测成为了必然趋势，如电力铁塔、跨越桥塔、堤坝等重要设备。但高精度定位的要求相对苛刻。目前采用检测定位环境是否符合高精度定位要求的做法是：先将高精度定位设备安装至被监测体上，安装完成后再经过后台24小时差分解算是否正常来判断该定位环境是否符合高精度定位要求。如不符合高精度定位要求则需要重新调整。这种做法相对耗时长，无法快速地检测到该定位环境是否满足高精度定位要求，人员工作量太大，人工成本高，工作效率低。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种卫星高精度定位快速环境监测方法；该方法可短时间内快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。本发明的另一个目的在于提供一种实现上述卫星高精度定位快速环境监测方法的设备。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种卫星高精度定位快速环境监测方法，其特征在于：利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求。
由于影响24小时差分解算结果的关键是锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳、卫星信号强度等因素的连续性和稳定性；这些关键因素具有良好连续性和稳定性的状态下，24小时差分解算也必定正常。而锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳的连续性和稳定性与环境是否空旷无遮挡有关。因此，本发明通过卫星周跳分析来判断被监测环境是否空旷无遮挡，从而判断锁定卫星数量、卫星信噪比和卫星周跳的连续性和稳定；并通过本地实时解算分析来判断锁定卫星数量和卫星信号强度的连续性和稳定性。
卫星周跳分析和本地实时解算分析结合判断这些关键因素的连续性和稳定性是否满足要求，可替代对24小时差分解算来判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，可短时间内快速得到判断结果，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。
优选地，所述利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，是指：
采用主测量天线和从测量天线分别接收卫星数据；通过对卫星数据进行分析处理来判断卫星周跳是否正常以及判断本地实时解算是否正常；
若卫星周跳判定为正常，且本地实时解算判定为正常，则判定被监测环境符合卫星高精度定位的要求；否则判定被监测环境不符合卫星高精度定位的要求。被监测环境同时满足卫星周跳和本地实时解算的要求，则可以判定锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳、卫星信号强度等因素的连续性和稳定性满足要求，被监测环境符合卫星高精度定位的要求。
优选地，通过对卫星数据进行分析处理来判断卫星周跳是否正常，是指：通过判断在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线平均每个时刻是否均能接收到足够的周跳稳定卫星，来判断卫星周跳是否正常；
通过对卫星数据进行分析处理来判断本地实时解算是否正常，是指：通过判断在解算设定时间内，主测量天线和从测量天线是否均能实时计算出位置坐标，并且前后时刻距离差△D均能≤距离差判别设定值，来判断本地实时解算是否正常。
当搜索到大量的卫星，并且卫星的信噪比以及稳定的数量都达到要求，则可判定锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳等因素正常，表明被监测环境存在良好状态，满足空旷无遮挡的卫星高精度定位要求；当本地实时解算正常，则可判定锁定卫星数量、卫星信号强度等因素正常。
优选地，所述通过判断在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线平均每个时刻是否均能接收到足够的周跳稳定卫星，来判断卫星周跳是否正常，是指：
在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线分别搜索卫星并对搜索到的卫星检测信噪比SNR；将信噪比SNR≥信噪比判别设定值的卫星判定为稳定输出，并标记为F；分别统计各个时刻主测量天线和从测量天线分别标记为F的卫星数量作为周跳稳定卫星数量△F；
统计卫星检测设定时间内主测量天线和从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值，并进行判断：若主测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，且从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，则卫星周跳判定为正常；否则卫星周跳判定为不正常。
优选地，所述卫星检测设定时间的取值范围为5min～30min；所述信噪比判别设定值的取值范围为35dB～45dB；所述卫星数量判别设定值的取值范围为20～25。
优选地，所述通过判断在解算设定时间内，主测量天线和从测量天线是否均能实时计算出位置坐标，并且前后时刻距离差△D是否均能≤距离差判别设定值，来判断本地实时解算是否正常，是指：
第一步，将主测量天线和从测量天线之间的距离设定为Dn，n初始化为1；记录初始时间；
第二步，主测量天线和从测量天线分别接收当前时刻的卫星数据，判断主测量天线和从测量天线接收卫星的数量：若主测量天线和从测量天线接收卫星的数量均≥4，则判定主测量天线和从测量天线均能实时计算出位置坐标，根据卫星数据中的位置信息分别计算主测量天线和从测量天线的位置坐标，并计算主测量天线和从测量天线之间的距离Dn；否则判定主测量天线或从测量天线不能实时计算出位置坐标，本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；
第三步，判断n的大小：若n＝1，则跳至第一步；若n≥2，则计算距离差△D：△D＝|Dn-Dn-1|；
第四步，判断距离差△D的大小：若距离差△D＞距离差判别设定值，则本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；否则计算解算累计时间，判断累计时间的大小：若解算累计时间≥解算设定时间，则本地实时解算判定为正常，结束本地实时解算判断；否则n自加1并跳至第二步，进行下一时刻本地实时解算判断。解算累计时间为当前时刻与初始时间之差。
优选地，所述解算设定时间的取值范围为5min～30min；所述距离差判别设定值的取值范围为10mm～20mm。
实现上述卫星高精度定位快速环境监测方法的设备，其特征在于：包括：
分别用于接收和采集卫星数据的主测量天线和从测量天线；
用于接收主测量天线和从测量天线采集的卫星数据，并将卫星数据进行解析和处理判断卫星周跳和本地实时解算是否正常的接收机；
以及用于供电的电源模块。
本发明设备可实现卫星高精度定位快速环境监测方法，短时间内快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。
优选地，还包括工业路由器；所述工业路由器与接收机信号连接，以实现工业路由器读取接收机，并与外部设备实现通信。工业路由器可与外部设备通信，实现数据传输功能。
优选地，还包括箱体；所述电源模块、接收机和工业路由器设置在箱体内部腔体中；箱体表面设有分别与接收机信号连接的主天线接口、从天线接口、通信天线接口和通信串口；所述主测量天线与主天线接口连接；从测量天线与从天线接口连接。使用时，在主天线接口和从天线接口处分别连接主测量天线和从测量天线，即可进行环境监测；箱体无需打开即可使用，因此设备具有良好的防尘防水功能，既可用于室内，又可用于户外；通信天线接口和通信串口可连接外部设备，实现与接收机连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明方法可短时间内快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率；避免后期不必要的环境因素导致数据解析故障；
2、本发明设备可实现快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率；
3、本发明设备具有良好的防尘防水功能，既可用于室内，又可用于户外；使用便捷，携带方便。
附图说明
图1是本发明卫星高精度定位快速环境监测方法的流程图；
图2是本发明卫星高精度定位快速环境监测方法中卫星周跳分析的流程图；
图3是本发明卫星高精度定位快速环境监测方法中本地实时解算分析的流程图；
图4是本发明实现卫星高精度定位快速环境监测方法的设备的框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本实施例一种卫星高精度定位快速环境监测方法，其流程如图1至图3所示，利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求。
由于影响24小时差分解算结果的关键是锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳、卫星信号强度等因素的连续性和稳定性；这些关键因素具有良好连续性和稳定性的状态下，24小时差分解算也必定正常。而锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳的连续性和稳定性与环境是否空旷无遮挡有关。因此，本发明通过卫星周跳分析来判断被监测环境是否空旷无遮挡，从而判断锁定卫星数量、卫星信噪比和卫星周跳的连续性和稳定；并通过本地实时解算分析来判断锁定卫星数量和卫星信号强度的连续性和稳定性。
卫星周跳分析和本地实时解算分析结合判断这些关键因素的连续性和稳定性是否满足要求，可替代对24小时差分解算来判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，可短时间内快速得到判断结果，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。
开始时首先进行设备自检和检测是否已连接测量天线，之后再进行卫星周跳分析和本地实时解算分析。
卫星周跳分析是指：通过判断在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线平均每个时刻是否均能接收到足够的周跳稳定卫星，来判断卫星周跳是否正常。
具体地说，卫星周跳分析是这样操作的：在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线分别搜索卫星并对搜索到的卫星检测信噪比SNR；将信噪比SNR≥信噪比判别设定值的卫星判定为稳定输出，并标记为F；分别统计各个时刻主测量天线和从测量天线分别标记为F的卫星数量作为周跳稳定卫星数量△F；
统计卫星检测设定时间内主测量天线和从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值，并进行判断：若主测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，且从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，则卫星周跳判定为正常；否则卫星周跳判定为不正常。当搜索到大量的卫星，并且卫星的信噪比以及稳定的数量都达到要求，则可判定锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳等因素正常，表明被监测环境存在良好状态，满足空旷无遮挡的卫星高精度定位要求。
所述卫星检测设定时间的取值范围为5min～30min；所述信噪比判别设定值的取值范围为35dB～45dB；所述卫星数量判别设定值的取值范围为20～25。
本地实时解算分析是指：通过判断在解算设定时间内，主测量天线和从测量天线是否均能实时计算出位置坐标，并且前后时刻距离差△D均能≤距离差判别设定值，来判断本地实时解算是否正常。
具体地说，本地实时解算分析是这样操作的：第一步，将主测量天线和从测量天线之间的距离设定为Dn，n初始化为1；记录初始时间；
第二步，主测量天线和从测量天线分别接收当前时刻的卫星数据，判断主测量天线和从测量天线接收卫星的数量：若主测量天线和从测量天线接收卫星的数量均≥4，则判定主测量天线和从测量天线均能实时计算出位置坐标，根据卫星数据中的位置信息分别计算主测量天线和从测量天线的位置坐标，并计算主测量天线和从测量天线之间的距离Dn；否则判定主测量天线或从测量天线不能实时计算出位置坐标，本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；
第三步，判断n的大小：若n＝1，则跳至第一步；若n≥2，则计算距离差△D：△D＝|Dn-Dn-1|；
第四步，判断距离差△D的大小：若距离差△D＞距离差判别设定值，则本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；否则计算解算累计时间，判断累计时间的大小：若解算累计时间≥解算设定时间，则本地实时解算判定为正常，结束本地实时解算判断；否则n自加1并跳至第二步，进行下一时刻本地实时解算判断。解算累计时间为当前时刻与初始时间之差。当本地实时解算正常，则可判定锁定卫星数量、卫星信号强度等因素正常。
所述解算设定时间的取值范围为5min～30min；所述距离差判别设定值的取值范围为10mm～20mm。
若卫星周跳判定为正常，且本地实时解算判定为正常，则判定被监测环境符合卫星高精度定位的要求；否则判定被监测环境不符合卫星高精度定位的要求。被监测环境同时满足卫星周跳和本地实时解算的要求，则可以判定锁定卫星数量、卫星信噪比、卫星周跳、卫星信号强度等因素的连续性和稳定性满足要求，被监测环境符合卫星高精度定位的要求。
为实现上述卫星高精度定位快速环境监测方法，本实施例提供一种设备，其结构如图4所示：包括：
分别用于接收和采集卫星数据的主测量天线和从测量天线；
用于接收主测量天线和从测量天线采集的卫星数据，并将卫星数据进行解析和处理判断卫星周跳和本地实时解算是否正常的接收机；
用于供电的电源模块；
以及与接收机信号连接以实现工业路由器读取接收机，并与外部设备实现通信的工业路由器。
本发明设备可实现卫星高精度定位快速环境监测方法，短时间内快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，节省监测时间，减轻工作人员工作量，提高工作效率。工业路由器可与外部设备通信，实现数据传输功能。
设备还包括箱体；所述电源模块、接收机和工业路由器设置在箱体内部腔体中；箱体表面设有分别与接收机信号连接的主天线接口、从天线接口、通信天线接口和通信串口；所述主测量天线与主天线接口连接；从测量天线与从天线接口连接。使用时，在主天线接口和从天线接口处分别连接主测量天线和从测量天线，即可进行环境监测；箱体无需打开即可使用，因此设备具有良好的防尘防水功能，既可用于室内，又可用于户外；通信天线接口和通信串口可连接外部设备，实现与接收机连接。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种卫星高精度定位快速环境监测方法，其特征在于：利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求；
所述利用卫星周跳分析和本地实时解算分析相结合，来快速判断被监测环境是否符合卫星高精度定位的要求，是指：
采用主测量天线和从测量天线分别接收卫星数据；通过对卫星数据进行分析处理来判断卫星周跳是否正常以及判断本地实时解算是否正常；
若卫星周跳判定为正常，且本地实时解算判定为正常，则判定被监测环境符合卫星高精度定位的要求；否则判定被监测环境不符合卫星高精度定位的要求；
通过对卫星数据进行分析处理来判断卫星周跳是否正常，是指：通过判断在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线平均每个时刻是否均能接收到足够的周跳稳定卫星，来判断卫星周跳是否正常；
通过对卫星数据进行分析处理来判断本地实时解算是否正常，是指：通过判断在解算设定时间内，主测量天线和从测量天线是否均能实时计算出位置坐标，并且前后时刻距离差△D均能≤距离差判别设定值，来判断本地实时解算是否正常；
所述通过判断在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线平均每个时刻是否均能接收到足够的周跳稳定卫星，来判断卫星周跳是否正常，是指：
在卫星检测设定时间内，主测量天线和从测量天线分别搜索卫星并对搜索到的卫星检测信噪比SNR；将信噪比SNR≥信噪比判别设定值的卫星判定为稳定输出，并标记为F；分别统计各个时刻主测量天线和从测量天线分别标记为F的卫星数量作为周跳稳定卫星数量△F；
统计卫星检测设定时间内主测量天线和从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值，并进行判断：若主测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，且从测量天线周跳稳定卫星数量△F的平均值≥卫星数量判别设定值，则卫星周跳判定为正常；否则卫星周跳判定为不正常；
所述通过判断在解算设定时间内，主测量天线和从测量天线是否均能实时计算出位置坐标，并且前后时刻距离差△D是否均能≤距离差判别设定值，来判断本地实时解算是否正常，是指：
第一步，将主测量天线和从测量天线之间的距离设定为Dn，n初始化为1；记录初始时间；
第二步，主测量天线和从测量天线分别接收当前时刻的卫星数据，判断主测量天线和从测量天线接收卫星的数量：若主测量天线和从测量天线接收卫星的数量均≥4，则判定主测量天线和从测量天线均能实时计算出位置坐标，根据卫星数据中的位置信息分别计算主测量天线和从测量天线的位置坐标，并计算主测量天线和从测量天线之间的距离Dn；否则判定主测量天线或从测量天线不能实时计算出位置坐标，本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；
第三步，判断n的大小：若n＝1，则跳至第一步；若n≥2，则计算距离差△D：△D＝|Dn-Dn-1|；
第四步，判断距离差△D的大小：若距离差△D＞距离差判别设定值，则本地实时解算判定为不正常，结束本地实时解算判断；否则计算解算累计时间，判断累计时间的大小：若解算累计时间≥解算设定时间，则本地实时解算判定为正常，结束本地实时解算判断；否则n自加1并跳至第二步，进行下一时刻本地实时解算判断。
2.根据权利要求1所述的卫星高精度定位快速环境监测方法，其特征在于：所述卫星检测设定时间的取值范围为5min～30min；所述信噪比判别设定值的取值范围为35dB～45dB；所述卫星数量判别设定值的取值范围为20～25。
3.根据权利要求1所述的卫星高精度定位快速环境监测方法，其特征在于：所述解算设定时间的取值范围为5min～30min；所述距离差判别设定值的取值范围为10mm～20mm。
4.实现权利要求1所述的卫星高精度定位快速环境监测方法的设备，其特征在于：包括：
分别用于接收和采集卫星数据的主测量天线和从测量天线；
用于接收主测量天线和从测量天线采集的卫星数据，并将卫星数据进行解析和处理判断卫星周跳和本地实时解算是否正常的接收机；
以及用于供电的电源模块。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：还包括工业路由器；所述工业路由器与接收机信号连接，以实现工业路由器读取接收机，并与外部设备实现通信。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：还包括箱体；所述电源模块、接收机和工业路由器设置在箱体内部腔体中；箱体表面设有分别与接收机信号连接的主天线接口、从天线接口、通信天线接口和通信串口；所述主测量天线与主天线接口连接；从测量天线与从天线接口连接。
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| CN109283552A CN109283552A (zh) | 2019-01-29 |
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