CN118131290A - 嵌入式实时系统及交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供嵌入式实时系统及交互方法，涉及数据处理技术领域，系统包括：北斗模块和主控模块；北斗模块包括：天线接口，用于接收北斗卫星原始观测值，第一北斗串口，用于输出北斗卫星原始观测值至第一主控串口以及接收通过第一主控串口输出的差分改正数据，第二北斗串口，用于输出第一RTK定位结果至第二主控串口；主控模块包括第一主控串口、第二主控串口和主控网口，用于从云服务器接收差分改正数据以及接收外部设备的配置调试参数，定位算法单元，用于调用算法运行得到第二RTK定位结果，第三主控串口，用于从第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择得到目标定位结果输出。本发明可以提高北斗定位过程中数据处理效率。

Description

嵌入式实时系统及交互方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及嵌入式实时系统及交互方法。

背景技术

随着北斗导航系统的发展，北斗定位终端需求不断增加，北斗定位终端中集成北斗定位模块，通过接受北斗卫星信号来获取设备的位置信息。但是，在北斗定位的过程中需要处理大量的、不同类型的位置数据并且需要保证实时性，如果系统软件不稳定，可能会导致系统不可用或性能下降，响应时间慢而无法满足实时性要求。现有技术中，缺乏针对提高北斗定位过程中数据处理效率的系统架构设计。

发明内容

本发明提供一种嵌入式实时系统及交互方法，用以解决现有技术中缺乏针对提高北斗定位过程中数据处理效率的系统架构设计的缺陷，实现提高北斗定位过程中数据处理效率，提高系统稳定性。

本发明提供一种嵌入式实时系统，包括：北斗模块和主控模块；

所述北斗模块包括：

天线接口，所述天线接口用于接收北斗卫星原始观测值；

第一北斗串口，所述第一北斗串口用于输出所述北斗卫星原始观测值至所述主控模块的第一主控串口，所述第一北斗串口还用于接收所述主控模块通过所述第一主控串口输出的差分改正数据；

第二北斗串口，所述第二北斗串口用于输出第一RTK定位结果至所述主控模块的第二主控串口；

所述主控模块包括所述第一主控串口、所述第二主控串口、以及：

主控网口，所述主控网口用于从云服务器接收差分改正数据以及接收所述嵌入式实时系统的外部设备的配置调试参数，所述云服务器中部署有caster软件；

定位算法单元，所述定位算法单元用于调用RTK算法运行得到第二RTK定位结果；

第三主控串口，所述第三主控串口用于输出目标定位结果，所述目标定位结果为从所述第一RTK定位结果和所述第二RTK定位结果中选择得到。

根据本发明提供的嵌入式实时系统，所述主控网口包括移动通信接口，所述移动通信接口用于通过NTRIP协议从所述云服务器接收差分改正数据；

所述主控网口还包括以太网接口和无线网接口，所述以太网接口用于接收平台web服务器的配置调试参数，所述无线网接口用于接收所述平台web服务器和/或移动端的配置调试参数。

根据本发明提供的嵌入式实时系统，所述配置调试参数包括针对所述主控模块的配置调试参数以及针对所述北斗模块的配置调试参数；所述北斗模块还包括第三北斗串口，所述主控模块还包括第四主控串口，所述第四主控串口用于将针对所述北斗模块的配置调试参数输出至所述第三北斗串口，所述第三北斗串口用于向所述第四主控串口反馈针对所述北斗模块的配置调试参数的应答数据。

根据本发明提供的嵌入式实时系统，所述主控模块还包括第五主控串口，所述第五主控串口用于同步输出显示所述主控模块的系统状态参数，并用于连接console线以实现对所述主控模块的本地配置。

本发明还提供一种北斗定位终端，所述北斗定位终端包括如上述任一种所述嵌入式实时系统。

本发明还提供一种基于如上述任一种所述嵌入式实时系统的交互方法，包括：

判断所述北斗模块的工作模式；

当所述北斗模块的工作模式为基准站模式时，将所述北斗模块输出的所述北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至所述云服务器中的caster软件进行处理；

当所述北斗模块的工作模式为移动模式时，接收所述北斗模块输出的所述北斗卫星原始观测值，并接收所述云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至所述北斗模块，接收所述北斗模块发送的所述第一RTK定位结果，并生成所述第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于所述选择指令在所述第一RTK定位结果和所述第二RTK定位结果中选择一个作为所述目标定位结果。

根据本发明提供的一种交互方法，所述判断所述北斗模块的工作模式之前，包括：

接收所述配置调试参数，当所述配置调试参数为针对所述北斗模块的配置调试参数时，将所述配置调试参数发送至所述北斗模块；

接收所述北斗模块返回的应答数据，将所述应答数据发送至所述平台web服务器进行显示。

本发明还提供一种主控模块，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述交互方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述交互方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述交互方法。

本发明提供的嵌入式实时系统及交互方法，在嵌入式实时系统中设置北斗模块和主控模块，北斗模块包括天线接口、第一北斗串口和第二北斗串口，天线接口用于接收北斗卫星原始观测值，第一北斗串口用于输出北斗卫星原始观测值至主控模块的第一主控串口，第一内斗串口还用于接收主控模块通过第一主控串口输出的差分改正数据，第二北斗串口用于输出第一RTK定位结果至主控模块的第二主控串口，主控模块包括第一主控串口、第二主控串口、主控网口、定位算法单元以及第三主控串口，主控网口用于从云服务器接收差分改正数据以及接收嵌入式实时系统的外部设备的配置调试参数，云服务器中部署有caster软件，定位算法单元用于调用RTK算法运行得到第二RTK定位结果，第三主控串口用于输出目标定位结果，目标定位结果为从第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择得到。本发明提供的嵌入式实时系统中，在两个模块中为不同类型的数据设置了对应的串口和模块进行传输和处理，可以提高北斗定位过程中数据处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的嵌入式实时系统的示意图；

图2是本发明提供的嵌入式实时系统所在的定位终端与其他端的交互示意图；

图3是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法的流程示意图；

图4是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法中配置质量与回显信息流向示意图；

图5是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法中基准站模式下原始观测值流向示意图；

图6是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法中移动站模式下原始观测值流向示意图；

图7是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法中移动站模式下差分数据流向示意图；

图8是本发明提供的基于嵌入式实时系统的交互方法中移动站模式下定位结果流向示意图；

图9是本发明提供的主控模块的结构示意图。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-2描述本发明提供的嵌入式实时系统，如图1所示，该系统包括：北斗模块和主控模块。如图2所示，本发明提供的嵌入式实时系统，可以集成在北斗定位终端中，在实际应用中，北斗定位终端需要与云端服务器、平台web服务器、安装有app软件的移动终端等进行交互，主控模块中设置有网络通讯模块，用于实现与其他端的通信，网络通讯模块可以涉及以太网、移动蜂窝网络（如4G/5G）、无线网络（WIFI）等通信技术。下面对北斗模块和主控模块的具体接口关系和内部结构进行说明。

北斗模块中包括一个天线接口，天线接口用于接收北斗卫星原始观测值。北斗模块中还包括多个串口，其中的第一北斗串口（图1中北斗模块中的UART3）用于输出北斗卫星原始观测值至主控模块的第一主控串口（图1中主控模块中的UART4），第一北斗串口还用于接收主控模块通过第一主控串口输出的差分改正数据。具体地，第一北斗串口可以在上电后以1Hz的速率向主控模块的第一主控串口RTCM3格式原始观测值电文（1074-1077;1084-1087;1094-1097）,以5秒/次发送卫星星历电文（1019/1020/1045/1046），串口的波特率设置为115200bps，同时该串口通过主控模块的第一主控串口接收来自云端和终端链路的差分改正数据。主控模块的第一主控串口发送的差分改正数据可以是通过第五主控串口（图1中主控模块的UART0）从终端链路处获取并发送至第一主控串口的。第五主控串口的波特率可以设置为115200kps。

北斗模块中的第二北斗串口（图1中北斗模块的UART2）用于输出第一RTK定位结果至主控模块的第二主控串口（图2中主控模块的UART2），具体来说，基于接收到的差分改正数据，北斗模块可以计算得到第一RTK定位结果并发送至主控模块。第二北斗串口的波特率可以设置为115200bps。

进一步地，北斗模块除了通过串口将数据传输至主控模块以及通过串口从主控模块接收数据之外，为了提高可靠性，本发明提供的嵌入式实时系统中，北斗模块中还包括网口，网口用于北斗模块在基准站模式时的差分数据输出和移动站模式下的差分数据输入。

主控模块中除了上述的第一主控串口和第二主控串口之外，还包括主控网口、定位算法单元以及第三主控串口。

主控模块中的主控网口用于从云服务区接收差分改正数据以及接收嵌入式实时系统的外部设备的配置调试参数，云服务器中部署有caster软件。

如图2所示，北斗定位终端可以通过云平台、安装有app的移动客户端等进行配置调试。主控网口包括移动通信接口、以太网接口和无线网接口。

移动通信接口用于蜂窝网4G/5G通信，通过NTRIP协议从云服务器接收差分改正数据。移动通信接口还可以通过蜂窝网链路实现云平台服务器配置数据的访问。

以太网接口用于接收平台web服务器的配置调试参数，平台web服务器可以是PC端WEB平台。

无线网接口用于WiFi通信，可以用于接收平台web服务器的配置调试参数，也可以实现主动WiFi，与移动app连接，实现通过移动app对主控模块进行通信配置。

北斗定位终端通常需要与其他系统或服务进行通信。通信问题包括连接不稳定、数据丢失或网络延迟，这可能导致信息传递不及时或不可靠，本发明提供的方法中，提供多种与外部系统或服务进行通信的串口和方式，可以提高通信稳定性。

进一步地，主控模块还可以支持本地配置，具体来说，主控模块还包括第五主控串口（图1中主控模块的UART6），第五主控串口用于同步输出显示主控模块的系统状态参数，还可以作为嵌入式系统调试的cansole串口，也就是说，第五主控串口还可以连接cansole线以实现对主控模块的本地配置。

进一步地，外部设备可以对主控模块进行调试配置以外，还可以对北斗模块进行配置调试，也就是说，配置调试参数可以包括针对主控模块的配置调试参数以及针对北斗模块的配置调试参数。北斗模块还可以包括第三北斗串口（图1中北斗模块的UART4），主控模块中还可以包括第四主控串口（图1中主控模块的UART5），第三北斗串口用于和主控模块的第四主控串口通信，接收配置调试参数，并反馈应答数据。

北斗模块还可以包括第四北斗串口（图1中北斗模块的UART1），第四北斗串口将北斗模块的工作状态和定位结果发送给上位机，接收上位机传输的北斗模块配置调试指令，串口的波特率配置为115200bps。第四北斗串口可以作为第一北斗串口和第三北斗串口的备用。

主控模块中的定位算法单元用于调用RTK算法运行得到第二RTK定位结果，主控模块中的第三主控串口（图1中主控模块的UART1）从第二主控串口处得到第一RTK定位结果后，通过选择开关，在第一RTK结果和第二RTK结果中选择一个作为目标定位结果输出，第二主控串口的波特率设置为115200kps。在第一RTK结果和第二RTK结果中进行选择可以是通过接收平台web服务器下发的配置参数中的选择指令实现。

从前面的说明可以看出，本发明提供的嵌入式实时系统中，在两个模块中为不同类型的数据设置了对应的串口和模块进行传输和处理，可以提高北斗定位过程中数据处理效率。

本发明提供的嵌入式实时系统可以实现对数据的高效管理，实现对功耗的合理控制，延长北斗定位终端的电池寿命。并且，本发明提供的嵌入式实时系统可以快速响应事件并处理实时数据，使得北斗定位系统提供实时的位置信息，确保系统能够及时采取行动，满足实时性的要求，本发明提供的嵌入式实时系统还集成了多种通信模式，如以太网、4G/5G网络、Wi-Fi等，这使得设备能够以多种方式与其他设备或云服务进行通信，增加了系统的灵活性。集成本发明提供的嵌入式实时系统的北斗定位终端能够提供高效、可靠且功能强大的解决方案，可以应用在需要高度可靠性的关键领域如交通、物流等。

基于上述的嵌入式实时系统，本发明还提供北斗定位终端，该北斗定位终端包括上述的嵌入式实时系统。

基于上述的嵌入式实时系统，本发明还提供交互方法，该基于嵌入式实时系统的交互方法可以由上述嵌入式实时系统中的主控模块执行，如图3所示，该方法包括步骤：

S310、判断北斗模块的工作模块；

S320、当北斗模块的工作模式为基准站模式时，将北斗模块输出的北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至云服务器中的caster软件进行处理；

S330、当北斗模块的工作模式为移动模式时，接收北斗模块输出的北斗卫星原始观测值，并接收云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至北斗模块，接收北斗模块发送的第一RTK定位结果，并生成第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于选择指令在第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择一个作为目标定位结果。

主控模块中可以安装有嵌入式软件，通过嵌入式软件执行本发明提供的交互方法，实现数据的交互。如图4所示，主控模块可以接收外部设备下发的配置调试参数，当配置调试参数为针对北斗模块的配置调试参数时，将配置调试参数发送至北斗模块；接收北斗模块返回的应答数据，将应答数据发送至平台web服务器进行显示。

北斗模块可以在两种模式下进行工作：基准站模式和移动站模式。如图5所示，当北斗模块作为基准站的时候，北斗模块输出的卫星原始观测值数据就是差分改正数据。主控模块接收到该数据后，通过嵌入式软件可以传入云服务器中的caster软件中，通过嵌入式软件实现卫星数据的实时交互。

如图6所示，当北斗模块作为移动站时，北斗模块输出的卫星原始观测值数据被传入至主控模块中的嵌入式软件，并进一步被传输至定位算法单元中部署的定位软件中，生成第二RTK定位结果。如图7所示移动站模式下差分改正数据通过部署有caster软件的云服务器下发至主控模块，主控模块输出至北斗模块。如图8所示，移动站模式下，北斗模块输出第一RTK定位结果至主控模块，主控模块接收平台web服务器下发的选择指令从第一RTK定位结果以及本地生成的第二RTK定位结果中选择一个输出。

图9示例了一种主控模块的实体结构示意图，如图9所示，该主控模块可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行基于嵌入式实时系统的互动方法，该方法包括：判断北斗模块的工作模式；当北斗模块的工作模式为基准站模式时，将北斗模块输出的北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至云服务器中的caster软件进行处理；当北斗模块的工作模式为移动模式时，接收北斗模块输出的北斗卫星原始观测值，并接收云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至北斗模块，接收北斗模块发送的第一RTK定位结果，并生成第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于选择指令在第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择一个作为目标定位结果。

此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明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。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于嵌入式实时系统的互动方法，该方法包括：判断北斗模块的工作模式；当北斗模块的工作模式为基准站模式时，将北斗模块输出的北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至云服务器中的caster软件进行处理；当北斗模块的工作模式为移动模式时，接收北斗模块输出的北斗卫星原始观测值，并接收云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至北斗模块，接收北斗模块发送的第一RTK定位结果，并生成第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于选择指令在第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择一个作为目标定位结果。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于嵌入式实时系统的互动方法，该方法包括：判断北斗模块的工作模式；当北斗模块的工作模式为基准站模式时，将北斗模块输出的北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至云服务器中的caster软件进行处理；当北斗模块的工作模式为移动模式时，接收北斗模块输出的北斗卫星原始观测值，并接收云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至北斗模块，接收北斗模块发送的第一RTK定位结果，并生成第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于选择指令在第一RTK定位结果和第二RTK定位结果中选择一个作为目标定位结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种嵌入式实时系统，其特征在于，包括：北斗模块以及主控模块；

所述北斗模块包括：

天线接口，所述天线接口用于接收北斗卫星原始观测值；

第一北斗串口，所述第一北斗串口用于输出所述北斗卫星原始观测值至所述主控模块的第一主控串口，所述第一北斗串口还用于接收所述主控模块通过所述第一主控串口输出的差分改正数据；

第二北斗串口，所述第二北斗串口用于输出第一RTK定位结果至所述主控模块的第二主控串口；

所述主控模块包括所述第一主控串口、所述第二主控串口、以及：

主控网口，所述主控网口用于从云服务器接收差分改正数据以及接收所述嵌入式实时系统的外部设备的配置调试参数，所述云服务器中部署有caster软件；

定位算法单元，所述定位算法单元用于调用RTK算法运行得到第二RTK定位结果；

第三主控串口，所述第三主控串口用于输出目标定位结果，所述目标定位结果为从所述第一RTK定位结果和所述第二RTK定位结果中选择得到。

2.根据权利要求1所述的嵌入式实时系统，其特征在于，所述主控网口包括移动通信接口，所述移动通信接口用于通过NTRIP协议从所述云服务器接收差分改正数据；

所述主控网口还包括以太网接口和无线网接口，所述以太网接口用于接收平台web服务器的配置调试参数，所述无线网接口用于接收所述平台web服务器和/或移动端的配置调试参数。

3.根据权利要求1所述的嵌入式实时系统，其特征在于，所述配置调试参数包括针对所述主控模块的配置调试参数以及针对所述北斗模块的配置调试参数；所述北斗模块还包括第三北斗串口，所述主控模块还包括第四主控串口，所述第四主控串口用于将针对所述北斗模块的配置调试参数输出至所述第三北斗串口，所述第三北斗串口用于向所述第四主控串口反馈针对所述北斗模块的配置调试参数的应答数据。

4.根据权利要求1所述的嵌入式实时系统，其特征在于，所述主控模块还包括第五主控串口，所述第五主控串口用于同步输出显示所述主控模块的系统状态参数，并用于连接console线以实现对所述主控模块的本地配置。

5.一种北斗定位终端，其特征在于，所述北斗定位终端包括如权利要求1-4任一项所述的嵌入式实时系统。

6.一种基于权利要求1-4任一项所述的嵌入式实时系统的交互方法，其特征在于，所述方法包括：

判断所述北斗模块的工作模式；

当所述北斗模块的工作模式为基准站模式时，将所述北斗模块输出的所述北斗卫星原始观测值作为差分改正数据，将差分改正数据传入至所述云服务器中的caster软件进行处理；

当所述北斗模块的工作模式为移动模式时，接收所述北斗模块输出的所述北斗卫星原始观测值，并接收所述云服务器下发的差分改正数据，将差分改正数据发送至所述北斗模块，接收所述北斗模块发送的所述第一RTK定位结果，并生成所述第二RTK定位结果，接收平台web服务器下发的选择指令，基于所述选择指令在所述第一RTK定位结果和所述第二RTK定位结果中选择一个作为所述目标定位结果。

7.根据权利要求6所述的交互方法，其特征在于，所述判断所述北斗模块的工作模式之前，包括：

接收所述配置调试参数，当所述配置调试参数为针对所述北斗模块的配置调试参数时，将所述配置调试参数发送至所述北斗模块；

接收所述北斗模块返回的应答数据，将所述应答数据发送至所述平台web服务器进行显示。

8.一种主控模块，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至7任一项所述交互方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至7任一项所述交互方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至7任一项所述交互方法。