CN116990848B - 一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置 - Google Patents

一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置，包括：设备主模块加电启动，连接外接GNSS天线进行卫星信号的记录；对所记录的卫星信号进行解析与存储；对数据流进行编码打包；设备主模块数据处理模块根据用户配置进行单点定位和RTK定位，并生成相关的位置信息电文；若检测到扩展模块存在，则设备主模块通过扩展接口与扩展模块进行交互，设备主模块的观测数据和位置信息输出至移动端应用接口做数据处理；移动端应用将处理后的数据通过底层API接口进行播发。本发明的移动端定位装置适应性强，安装简便，通过移动端应用程序开放API接口，可以广泛支持移动端相关位置服务应用的精确定位需求。

Description

一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置
技术领域
本发明涉及卫星导航定位技术领域，特别涉及一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置。
背景技术
在移动智能设备领域，包括华为、小米、苹果、三星等国内外知名智能手机厂商已经支持北斗系统的定位功能。智能手机定位精度的提升，也衍生出了车道级导航、实景AR游戏等多种应用场景，在未来，可以预料随着智能手机设备基于高精度位置的多种应用场景，大众对于手机定位精度需求将进一步的提升。受智能手机设备及GNSS天线尺寸限制，目前智能手机设备的室外GNSS定位精度在1-3米左右，另外，对于部分旧款设备，由于天线型号旧，其定位精度可能更差。近年来，一些智能手机厂商研发了能够支持双频GNSS定位的移动端定位方案，但价格普遍较高，且其依赖硬件升级，旧款手机仅靠软件更新的方式难以实现精度的提升。近年来，随着消费者的场景升级，智能手机高精度定位、车道级导航等定位需求越来越高，当前面临着只能手机定位精度不够与场景需求较多的之间的矛盾。现有的技术方案中一般从优化手机天线和提升定位解算模块多频支持和解算性能等角度来提升定位精度，但提升效果有限，且老款设备因硬件限制无法支持最新的算法模块更新。本发明设计了一种基于卫星导航的移动端增强定位装置，解决了当前移动端卫星导航精度差、算法更新兼容性弱以及可定制化程度低等问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置，本发明由下述技术方案实现：
一种基于卫星导航的移动端增强定位方法，其特征在于，包括：
步骤1、设备主模块加电启动，连接外接GNSS天线进行卫星信号的记录；
步骤2、对所记录的卫星信号进行解析与存储；
步骤3、对数据流进行编码打包；
步骤4、设备主模块数据处理模块根据用户配置进行单点定位和RTK定位，并生成相关的位置信息电文；
步骤5、若检测到扩展模块存在，则设备主模块通过扩展接口与扩展模块进行交互，发送步骤2和步骤3得到的RTCM格式原始观测数据及步骤4得到NMEA-0183位置信息，并得到扩展模块的接收成功的反馈信息；
步骤6、设备主模块的RTCM观测数据和NMEA-0183位置信息通过串口、蓝牙等模块输出至移动端应用接口做进一步的数据处理；
步骤7、移动端应用将处理后的数据通过底层AP I接口进行播发。
进一步的，步骤2中，设备主模块信号解析模块通过GNSS天线接入北斗及其他导航系统卫星信号，将卫星导航信号解析为导航星历信息并记录观测值。
进一步的，步骤3中，设备主模块数据处理模块将记录的二进制观测数据实时编码为RTCM电文数据。
进一步的，步骤5中，设备主模块数据处理模块与扩展接口模块进行数据交互，发送位置信息，并获取扩展设备的反馈数据；扩展设备模块包括4G/5G网络模块与多源融合定位模块，4G/5G网络模块提供网络连接、网络RTK差分数据接入以及定位数据信息上传；多源融合定位模块提供I NS及UWB的观测信息，根据设备主模块的GNSS定位信息通过多源融合定位算法处理后生成相关多源传感器融合的定位信息。
进一步的，步骤7中，智能手机及其他移动端设备安装移动端应用后，连接蓝牙模块进行参数配置，通过蓝牙实时接收RTCM3及NMEA-0183位置信息，并通过手机端的数据处理模块得到高精度的位置信息；
移动端的其他应用可通过API接口获取相关的定位信息，实现与定位相关的场景功能。
本发明还涉及一种基于卫星导航的移动端增强定位装置，包括：
主模块，用于观测数据的解析及RTCM实时编码，并提供串口及蓝牙协议的输出；
移动端应用模块，用于移动端应用及开放的应用API接口；
扩展设备，包括4G/5G连接模块用于互联网连接以及多源融合模块的融合定位信息解算及输出；
主模块连接外部电源及卫星导航外接天线，主模块通过MicroUSB串口或蓝牙协议与移动端应用模块进行连接，并通过预留串口与扩展设备连接。
本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。
本发明还涉及一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行所述的方法。
本发明的技术方案能实现如下有益的技术效果：
本发明提出的一种基于卫星导航的移动端增强定位方法和装置，可广泛应用于智能手机位置服务相关的应用领域，实现手机定位精度的提升。该装置适应性强，安装简便，只需要支持蓝牙连接，对老款设备兼容性好；通过设备主模块与扩展接口，能够方便的实现用户模块化功能定制；通过移动端应用程序开放AP I接口，可以广泛支持移动端相关位置服务应用的精确定位需求，扩展应用服务场景。
本发明的移动端定位装置适应性强，安装简便，只需要支持蓝牙连接，对老款设备兼容性好；通过设备主模块与扩展接口，能够方便的实现用户模块化功能定制；通过移动端应用程序开放AP I接口，可以广泛支持移动端相关位置服务应用的精确定位需求。
附图说明
图1为本发明的方法的流程图；
图2为本发明的设备示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种基于卫星导航的移动端增强定位方法，包括如下步骤：
步骤1、设备主模块加电启动，连接外接GNSS天线进行卫星信号的记录。
具体的，电源接入，对设备主模块进行供电；
步骤2、对所记录的卫星信号进行解析与存储。
具体的，设备主模块信号解析模块通过GNSS天线接入北斗及其他导航系统卫星信号，将卫星导航信号解析为导航星历信息并记录观测值，所述观测值是二进制观测数据。
步骤3、对数据流进行编码打包。
具体的，设备主模块数据处理模块将记录的二进制观测数据实时编码为RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services，航海无线电技术委员会)电文数据。
根据设备主模块信号解析模块的二进制数据，由数据处理模块实时编码打包为RTCM电文数据；
步骤4、设备主模块数据处理模块根据用户配置进行单点定位和RTK定位，并生成相关的NMEA-0183(National Marine Electronics Association，美国国家海洋电子协会标准)格式的位置信息电文。
设备主模块数据处理模块支持单点定位及RTK定位，并生成NMEA-0183报文信息。需要说明的是，RTK定位模式需要配合扩展的4G/5G网络模块完成；
RTK定位中测站的载波相位观测方程为：
上式中，为i测站的载波相位实际观测值，λ为载波的波长，Xi、Yi、Zi为测站的概略位置，(X,Y,Z)为测站的三维位置待估参数，/>为接收机钟差、/>为卫星钟差，Ni为模糊度参数，Vion和Vtrop分别是电离层和对流层延迟参数。
利用上式可以得到RTK的双差观测方程如下：
为双差算子；λ为载波的波长；/>为流动站和基准站之间的双差载波相位观测值；/>为相应的双差整周模糊度参数；/>分别为在流动站和基准站之间求双差后仍未消除干净的残余轨道误差、残余的电离层延迟和对流层延迟；∑δi则为多路径误差、测量噪声等误差和。
步骤5、若检测到扩展模块存在，则设备主模块通过扩展接口与扩展模块进行交互，发送步骤2和步骤3得到的RTCM格式原始观测数据及步骤4得到NMEA-0183位置信息，并得到扩展模块的接收成功的反馈信息。
设备主模块数据处理模块与扩展接口模块进行数据交互，发送RTCM3及NMEA-0183位置信息，并获取扩展设备的反馈数据；扩展设备模块包括4G/5G网络模块与多源融合定位模块。4G/5G网络模块主要提供网络连接、网络RTK差分数据接入以及定位数据信息上传；多源融合定位模块主要提供INS及UWB的观测信息，根据设备主模块的GNSS定位信息通过多源融合定位算法处理后生成相关多源传感器融合的定位信息。
步骤6、设备主模块的RTCM观测数据和NMEA-0183位置信息通过串口、蓝牙等模块输出至移动端应用接口做进一步的数据处理。
具体的，设备主模块数据处理模块的RTCM3及NMEA-0183位置信息可通过串口输出模块与蓝牙模块进行输出。
步骤7、移动端应用将处理后的数据通过底层API接口进行播发。
具体的，智能手机及其他移动端设备安装移动端应用后，可连接蓝牙模块进行参数配置，通过蓝牙实时接收RTCM3及NMEA-0183位置信息，并通过手机端的数据处理模块得到高精度的位置信息。
移动端的其他应用可通过API接口获取相关的定位信息，实现与定位相关的场景功能。
本发明还涉及一种基于卫星导航的移动端增强定位装置，包括设备主模块、移动端应用模块、扩展设备，能够实现智能手机端的高精度定位、且支持模块化扩展、GNSS数据无线传输以及多模式的定位服务。
主模块用于观测数据的解析及RTCM实时编码，并提供串口及蓝牙协议的输出；移动端应用模块是移动端应用及开放的应用API接口；扩展设备包括4G/5G连接模块用于互联网连接以及多源融合模块的融合定位信息解算及输出。其连接方式为：主模块连接外部电源及卫星导航外接天线，主模块通过MicroUSB串口或蓝牙协议与移动端应用模块进行连接，并通过预留串口与扩展设备连接。
本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。
本发明还涉及一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行所述的方法。
综上所述，本发明提供了一种基于卫星导航的移动端增强定位方法，包括：设备主模块加电启动，连接外接GNSS天线进行卫星信号的记录；对所记录的卫星信号进行解析与存储；对数据流进行编码打包；设备主模块数据处理模块根据用户配置进行单点定位和RTK定位，并生成相关的位置信息电文；若检测到扩展模块存在，则设备主模块通过扩展接口与扩展模块进行交互，设备主模块的观测数据和位置信息输出至移动端应用接口做数据处理；移动端应用将处理后的数据通过底层AP I接口进行播发。本发明的移动端定位装置适应性强，安装简便，只需要支持蓝牙连接，对老款设备兼容性好；通过设备主模块与扩展接口，能够方便的实现用户模块化功能定制；通过移动端应用程序开放API接口，可以广泛支持移动端相关位置服务应用的精确定位需求。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种基于卫星导航的移动端增强定位方法，其特征在于，包括：
步骤1、设备主模块加电启动，连接外接GNSS天线进行卫星信号的记录；
步骤2、对所记录的卫星信号进行解析与存储；
步骤3、对数据流进行编码打包；
步骤4、设备主模块数据处理模块根据用户配置进行单点定位和RTK定位，并生成相关的位置信息电文；
步骤5、若检测到扩展模块存在，则设备主模块通过扩展接口与扩展模块进行交互，发送步骤2和步骤3得到的RTCM格式原始观测数据及步骤4得到NMEA-0183位置信息，并得到扩展模块的接收成功的反馈信息；设备主模块数据处理模块与扩展接口模块进行数据交互，发送位置信息，并获取扩展设备的反馈数据；扩展设备模块包括4G/5G网络模块与多源融合定位模块，4G/5G网络模块提供网络连接、网络RTK差分数据接入以及定位数据信息上传；多源融合定位模块提供INS及UWB的观测信息，根据设备主模块的GNSS定位信息通过多源融合定位算法处理后生成相关多源传感器融合的定位信息；
步骤6、设备主模块的 RTCM观测数据和NMEA-0183位置信息通过串口、蓝牙模块输出至移动端应用接口做进一步的数据处理；
步骤7、移动端应用将处理后的数据通过底层API接口进行播发。
2.根据权利要求1所述的基于卫星导航的移动端增强定位方法，其特征在于，步骤2中，设备主模块信号解析模块通过GNSS天线接入北斗及其他导航系统卫星信号，将卫星导航信号解析为导航星历信息并记录观测值。
3.根据权利要求1所述的基于卫星导航的移动端增强定位方法，其特征于，步骤3中，设备主模块数据处理模块将记录的二进制观测数据实时编码为RTCM电文数据。
4.根据权利要求1所述的基于卫星导航的移动端增强定位方法，其特征在于，步骤7中，智能手机及其他移动端设备安装移动端应用后，连接蓝牙模块进行参数配置，通过蓝牙实时接收RTCM3及NMEA-0183位置信息，并通过手机端的数据处理模块得到高精度的位置信息；
移动端的其他应用可通过API接口获取相关的定位信息，实现与定位相关的场景功能。
5.应用权利要求1-4之一所述的基于卫星导航的移动端增强定位方法的一种基于卫星导航的移动端增强定位装置，其特征在于，包括：
主模块，用于观测数据的解析及RTCM实时编码，并提供串口及蓝牙协议的输出；
移动端应用模块，用于移动端应用及开放的应用API接口；
扩展设备，包括4G/5G连接模块用于互联网连接以及多源融合模块的融合定位信息解算及输出；
主模块连接外部电源及卫星导航外接天线，主模块通过MicroUSB串口或蓝牙协议与移动端应用模块进行连接，并通过预留串口与扩展设备连接。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述权利要求1至4中任一项所述的方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述权利要求1至4中任一项所述的方法。
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