CN116466380A - 一种便携式高精度定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式高精度定位系统，包括依次通讯连接的卫星定位系统、差分平台和定位装置；所述卫星定位系统，用于获取地面基准站的第一观测数据；所述差分平台，用于获取所述第一观测数据，根据所述第一观测数据，计算得到差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置；所述定位装置，用于接收所述差分改正数据，并根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。通过本发明的方案，提高了定位精度。

Description

一种便携式高精度定位系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体而言，本发明涉及一种便携式高精度定位系统。

背景技术

为提升我国北斗卫星定位系统定位性能，2014年9月我国开始正式启动北斗地基增强系统研制建设，目前，北斗地基增强系统已完成基本系统研制建设，具备为用户提供广域实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级定位精度的能力。随着卫星导航与位置服务已经迈入时空服务的新阶段，高精度大众化应用服务创新已经成为必然趋势。传统应用于管网巡检管理的巡检仪器大部分不具备高精度定位功能，部分具有定位功能的巡检仪基于GPS卫星信号定位。定位精度不高(定位精度多在10米以上)且存在接收到的位置信息某一时刻与实际位置严重偏离的现象。

因此，现有技术中，亟需一种便携式高精度定位系统来解决上述定位精度不高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种便携式高精度定位系统，旨在解决上述定位精度不高的问题。

第一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种便携式高精度定位系统，包括：依次通讯连接的卫星定位系统、差分平台和定位装置；

所述卫星定位系统，用于获取地面基准站的第一观测数据；

所述差分平台，用于获取所述第一观测数据，根据所述第一观测数据，计算得到差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置，所述差分改正数据为所述第一观测数据中的第一定位数据与实际定位数据之间的定位差异；

所述定位装置，用于接收所述差分改正数据，并根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

本发明的有益效果是：本发明方案借助于卫星定位系统和差分平台所提供的计算差分改正数据的能力，由于卫星定位系统的定位精度较高，在此基础上，基于该差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，提高了定位装置的定位精度。

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，上述定位装置包括处理单元、以及分别与所述处理单元连接的通讯单元和本地解算单元，所述处理单元和所述本地解算单元通过所述通讯单元与其他设备进行通讯，所述其他设备包括所述差分平台；

所述处理单元，用于通过所述通讯单元接收所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述本地解算单元；

所述本地解算单元，用于根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过定位装置的本地解算单元可以提供对第二观测数据的亚米级高精度处理，即根据所述差分改正数据，对第二观测数据进行修正，得到定位精度较高的目标定位结果。

进一步，上述第二观测数据中包括第二定位数据；所述本地解算单元包括依次连接的射频前端处理子单元、基带信号处理子单元和导航定位解算子单元；

所述射频前端处理子单元，用于将所述第二观测数据进行下变频处理，得到中频信号；

所述基带信号处理子单元，用于对所述中频信号进行解扩解调，提取所述中频信号中的第二定位数据和星历数据；

所述导航定位解算子单元，用于根据所述差分改正数据，对所述第二定位数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

采用上述进一步方案的有益效果是，经过本地解算单元中的各个子单元对第二观测数据的解算处理，可以准确解算出第二观测数据中第二定位数据和星历数据，从而基于差分改正数据，对所述第二定位数据进行修正，得到亚米级定位高精度的目标定位结果。

进一步，上述定位装置还包括与所述处理单元连接的接口单元；

所述本地解算单元，还用于将所述第二观测数据发送至所述处理单元；

所述处理单元，还用于通过所述接口单元将所述第二观测数据发送到安装有卫星定位软件的设备上，以通过该卫星定位软件查看所述第二观测数据。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过将第二观测数据发送至安装有卫星定位软件的设备上，可实现观测量数据的查看。

进一步，上述导航定位解算子单元，还用于将所述第二观测数据通过串口发送给所述处理单元。

采用上述进一步方案的有益效果是，本方案具体可通过导航定位解算子单元实现对第二观测数据的上报功能。

进一步，上述处理单元，还用于将所述第二观测数据通过所述通讯单元上传至远程用户应用平台。

采用上述进一步方案的有益效果是，本方案具体还可通过处理单元实现将第二观测数据的上报至远程用户应用平台，以实现远程查看数据的功能。

进一步，上述本地解算单元，具体用于通过四壁螺旋全向天线接收所述第二观测数据。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过四壁螺旋全向天线，可更加准确的接收第二观测数据。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一个实施例提供的一种便携式高精度定位系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种定位装置的结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种目标定位结果解算过程示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种第二观测数据传输流程示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种使用场景示意图；

图6为本发明一个实施例提供的另一种便携式高精度定位系统的结构示意图。

具体实施方式

以下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。

下面以具体实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

本发明实施例所提供的方案可以适用于任何需要对待定位目标进行亚米级高精度定位的应用场景中。

本发明实施例提供了一种可能的实现方式，如图1所示，提供了一种便携式高精度定位系统的结构示意图，如图1中所示的结构示意图，该系统可以包括依次通讯连接的卫星定位系统、差分平台和定位装置；

所述卫星定位系统，用于获取地面基准站的第一观测数据；

所述差分平台，用于获取所述第一观测数据，根据所述第一观测数据，计算得到差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置，所述差分改正数据为所述第一观测数据中的第一定位数据与实际定位数据之间的定位差异；

所述定位装置，用于接收所述差分改正数据，并根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

本发明方案借助于卫星定位系统和差分平台所提供的计算差分改正数据的能力，由于卫星定位系统的定位精度较高，在此基础上，基于该差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，提高了定位装置的定位精度。

下面结合以下具体的实施例，对本发明的方案进行进一步的说明，在该实施例中，一种便携式高精度定位系统可以包括依次通讯连接的卫星定位系统、差分平台和定位装置；

所述卫星定位系统，用于获取地面基准站的第一观测数据；其中，地面基准站可以为北斗卫星基准站或地基增强站，第一观测数据包括可反映地面基准站的位置的数据。

所述差分平台，用于获取所述第一观测数据，根据所述第一观测数据，计算得到差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置，所述差分改正数据为所述第一观测数据中的第一定位数据与实际定位数据之间的定位差异；

其中，上述差分平台可通过差分站系统获取第一观测数据，差分改正数据的确定方式可通过现有技术中的差分定位技术确定，具体确定过程为：根据第一观测数据中的第一定位数据和地面基准站的实际定位数据之间的差异，确定差分改正数据，也就是将测量得到的第一定位数据与实际定位数据之间的定位差作为差分改正数据。

上述定位装置，用于接收所述差分改正数据，并根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

其中，第二观测数据中包括可反映待定位目标的定位数据，该定位数据是定位装置测量得到的数据，该定位装置可以是便携式高精度定位装置，比如，巡检仪等可移动设备。通过基于北斗卫星定位系统确定的差分改正数据对第二观测数据进行修正，可以修正第二观测数据的偏差，得到高精度的目标定位结果。

可选的，上述定位装置包括处理单元(可以为图2中所示的MCU处理单元)、以及分别与所述处理单元连接的通讯单元(可以为图2中所示的4G通讯单元)和本地解算单元(可以为图2中所示的RN_RTK高精度本地解算单元)，所述处理单元和所述本地解算单元通过所述通讯单元与其他设备进行通讯，所述其他设备包括所述差分平台；上述通讯单元主要负责将本申请的系统与差分平台之间建立数据链路，并将差分改正数据接收到MCU处理单元，然后发送给本地解算单元，以实现高精度位置解算和上报功能力。

具体地，上述处理单元，用于通过所述通讯单元接收所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述本地解算单元；也就是说，定位装置中的处理单元负责通过通讯单元接收所述差分改正数据。

所述本地解算单元，用于根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。也就是说，在本申请方案中，本地解算单元负责实现对第二观测数据的修正，输出目标定位结果。

可选的，上述差分改正数据还可以是通过安装有卫星定位软件的设备获取的，则上述差分平台在将所述差分改正数据发送至所述定位装置时，具体用于：

将所述差分改正数据发送至安装有卫星定位软件的设备；

所述安装有卫星定位软件的设备，用于获取所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置。

在本申请方案中，安装有卫星定位软件的设备获取了差分改正数据后，可将该差分改正数据发送给处理单元。其中，上述卫星定位软件可以为北斗助手APP，则安装有卫星定位软件的设备还可称为图2中所示的北斗助手APP单元。安装有卫星定位软件的设备可以是巡检仪、车载定位仪等设备。通过上述安装有卫星定位软件的设备可实现实现差分站系统的差分改正数据的接收和转发。经转发至本地解算单元解算后,将第二观测数据和目标定位结果展示出来，并上传到远程用户应用平台。

在本申请方案中，处理单元可实现数据流的传递，可选的，上述处理单元，还用于将通讯单元和北斗助手APP单元接收到的差分改正数据发送到本地解算单元，以对第二观测数据进行差分修正。可选的，可通过最小二乘法/kalman滤波算法对修正后的观测数据进行位置解算，所计算得到的位置数据即为高精度位置数据，即目标定位结果。

可选的，上述定位装置还包括与所述处理单元连接的接口单元(可以为图2中所示的接口单元，该接口单元可以为Type-C接口，或蓝牙)；该接口单元主要负责本申请的系统与巡检仪、车载定位仪等外部设备之间的电连接或无线连接，实现建立本申请的系统与外部设备的数据通讯链路。

具体地，接口单元的一个作用为：

上述本地解算单元，还用于将所述第二观测数据发送至所述处理单元；

所述处理单元，还用于通过所述接口单元将所述第二观测数据发送到安装有卫星定位软件的设备上，以通过该卫星定位软件查看所述第二观测数据。或者，上述处理单元还可通过所述接口单元将所述第二观测数据发送到远程用户应用平台，此外，处理单元还可以直接将从本地解算单元获取的第二观测数据通过通讯单元上传到远程用户应用平台。

参见图2，在本申请方案中，上述定位装置还包括电源管理单元和电池单元；

所述电源管理单元，用于将所述定位装置的供电电压进行转换，以及对所述定位装置的供电和充电管理；

所述电池单元，用于为所述定位装置供电，该电池单元可具备可充电循环利用条件，内置于定位装置内部。

可选的，上述本地解算单元，具体用于通过四壁螺旋全向天线接收所述第二观测数据。

可选的，上述第二观测数据中包括第二定位数据；参见图3，上述本地解算单元包括依次连接的射频前端处理子单元(图3中所示的射频前端处理)、基带信号处理子单元(图3中所示的基带信号处理)和导航定位解算子单元(图3中所示的导航定位解算)；

所述射频前端处理子单元，用于将所述第二观测数据进行下变频处理，得到中频信号；

所述基带信号处理子单元，用于对所述中频信号进行解扩解调，提取所述中频信号中的第二定位数据和星历数据；

所述导航定位解算子单元，用于根据所述差分改正数据，对所述第二定位数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

可选的，上述导航定位解算子单元中涉及的差分改正数据(图3中所示的高精度定位差分数据)可以是由北斗助手APP单元从差分站获取的，然后通过处理单元传给导航定位解算子单元；还可以是由差分站通过4G通讯单元将差分改正数据发送给处理单元，再由处理单元发送给导航定位解算子单元。

可选的，参见图4，上述导航定位解算子单元，还用于将所述第二观测数据(图4中所示的观测量数据)通过4G通讯单元发送给所述远程用户应用平台。处理单元也可将上述第二观测数据上传至北斗助手APP单元，再由北斗助手APP单元通过无线通信将该第二观测数据发送至远程用户应用平台。

可选的，上述处理单元在通过所述通讯单元接收所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述本地解算单元时，具体用于：

通过所述通讯单元接收差分数据包，所述差分数据包中包括所述差分改正数据；

判断所述差分数据包是否为完整的数据包，具体可通过现有技术中破案短数据包是否为完整的数据包的方式实现，比如，基于校验位的方式，具体实现过程可为：在发送差分数据包之前，将差分数据包的校验和字段设置为0，根据差分数据包的数据格式定义的协议头，计算该差分数据包对应的校验和(比如，把协议头看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和，得到校验和)，将校验和存入校验和字段中，在接收到差分数据包时，计算该数据包的校验和，检查该校验和的结果是否为0，如果是0，表示该校验和是正确的，即该差分数据包是完整的，如果不是0，表示该校验和不是正确的，即该差分数据包不是完整的。

若该差分数据包是完整的数据包，则将所述差分数据包发送至所述本地解算单元。

可选的，本申请方案是基于蓝牙或type-C接口配合北斗助手APP单元来实现差分改正数据的接收和第二观测数据的上传。进一步地，差分改正数据的接收和第二观测数据的上传还可以通过本申请系统自带的4G通讯单元来实现。

为了更好的说明及理解本发明所提供的方法的原理，下面结合一个可选的具体实施例对本发明的方案进行说明。需要说明的是，该具体实施例中的各步骤的具体实现方式并不应当理解为对于本发明方案的限定，在本发明所提供的方案的原理的基础上，本领域技术人员能够想到的其他实现方式也应视为本发明的保护范围之内。

如图5所示，本申请的系统可以运行在一个装置A上，巡检人员可通过固定夹佩戴运行本申请的系统的装置A，该装置通过Type-C连接线与巡检仪电连接。通过安装在巡检仪内安卓系统上的北斗助手APP实现目标定位结果的查看和上传，通过该装置A上运行的便携式高精度定位系统，实现对待定位目标的精准定位，得到目标定位结果。

如图6所示的上述装置A的结构示意图，装置A可包含指示灯、开机键、固定夹子、SIM卡槽、Type-C接口。指示灯可用于指示电量，固定夹子可用于将上述装置A固定在巡检人员身上，上述SIM卡槽用于放置内存卡，存储定位过程中涉及的相关数据。

本系统基于北斗卫星定位信号和地基增强差分数据(差分改正数据)，通过本地解算实现亚米级高精度定位能力。本系统具有独立的无线通讯和北斗高精度卫星定位信号解算能力，通过蓝牙或Type-C接口与巡检仪、车载定位仪等现有不具备高精度定位功能的设备进行电连接，通过APP实现使其具有亚米级高精度定位的功能。

本系统具备独立亚米级高精度位置数据解算能力，便携式设计方便安装和佩戴等多种使用场景。本系统具备独立亚米级高精度定位和观测数据及位置数据上报功能。可作为独立的亚米级高精度定位设备应用于巡检、勘测领域。

本系统采用高集成度内置全向天线和紧凑型便携式设计方案方便安装、携带，提高了设备使用便捷性。

应该理解的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种便携式高精度定位系统，其特征在于，包括依次通讯连接的卫星定位系统、差分平台和定位装置；

所述卫星定位系统，用于获取地面基准站的第一观测数据；

所述差分平台，用于获取所述第一观测数据，根据所述第一观测数据，计算得到差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置，所述差分改正数据为所述第一观测数据中的第一定位数据与实际定位数据之间的定位差异；

所述定位装置，用于接收所述差分改正数据，并根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位装置包括处理单元、以及分别与所述处理单元连接的通讯单元和本地解算单元，所述处理单元和所述本地解算单元通过所述通讯单元与其他设备进行通讯，所述其他设备包括所述差分平台；

所述处理单元，用于通过所述通讯单元接收所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述本地解算单元；

所述本地解算单元，用于根据所述差分改正数据，对所述定位装置针对待定位目标获取的第二观测数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二观测数据中包括第二定位数据；所述本地解算单元包括依次连接的射频前端处理子单元、基带信号处理子单元和导航定位解算子单元；

所述射频前端处理子单元，用于将所述第二观测数据进行下变频处理，得到中频信号；

所述基带信号处理子单元，用于对所述中频信号进行解扩解调，提取所述中频信号中的第二定位数据和星历数据；

所述导航定位解算子单元，用于根据所述差分改正数据，对所述第二定位数据进行修正，得到所述待定位目标的目标定位结果。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位装置还包括与所述处理单元连接的接口单元；

所述本地解算单元，还用于将所述第二观测数据发送至所述处理单元；

所述处理单元，还用于通过所述接口单元将所述第二观测数据发送到安装有卫星定位软件的设备上，以通过该卫星定位软件查看所述第二观测数据。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述导航定位解算子单元，还用于将所述第二观测数据通过串口发送给所述处理单元。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理单元，还用于将所述第二观测数据通过所述通讯单元上传至远程用户应用平台。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述本地解算单元，具体用于通过四壁螺旋全向天线接收所述第二观测数据。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理单元在通过所述通讯单元接收所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述本地解算单元时，具体用于：

通过所述通讯单元接收差分数据包，所述差分数据包中包括所述差分改正数据；

判断所述差分数据包是否为完整的数据包，若是，则将所述差分数据包发送至所述本地解算单元。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述差分平台在将所述差分改正数据发送至所述定位装置时，具体用于：

将所述差分改正数据发送至安装有卫星定位软件的设备；

所述安装有卫星定位软件的设备，用于获取所述差分改正数据，并将所述差分改正数据发送至所述定位装置。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述定位装置还包括电源管理单元和电池单元；

所述电源管理单元，用于将所述定位装置的供电电压进行转换，以及对所述定位装置的供电和充电管理；

所述电池单元，用于为所述定位装置供电。