CN112099064A - 一种网络型gnss原始数据采集传输与定位*** - Google Patents

一种网络型gnss原始数据采集传输与定位*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，涉及卫星定位通信技术领域，其采用终端机原始数据采集传输技术，终端机不对数据作任何处理和解算，对终端的处理器等器件性能要求极低，从根本上解决了功耗、造价、野外安装、稳定性、可靠性等系列问题，对野外GNSS测量领域的适应性更好；数据采集传输中保留了完整的的卫星数据，可对卫星数据进行更加完善的分析；***基于GNSS差分定位解算方式工作，采用RTK位置解算算法对所述完整的卫星数据包进行解算，计算速度快，动态性能好，精度高，可达到定位精度实时毫米级；远程操控性好，可远端数据分析性能，并动态实时反映目标点情况。

Description

一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***
技术领域
本发明涉及卫星定位通信技术领域，具体而言，涉及一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***。
背景技术
随着GNSS（全球导航卫星***）定位技术的不断发展，其在多种领域已经开始广泛运用。从技术实现方面考虑，RTK(Real-time kinematic)定位技术作为一种新兴的前沿技术，与常规的测量方法相比，不仅可以满足定位工作的精度要求，而且有助于定位工作的自动化与实时化。
北斗/GNSS 主要通过接收卫星传回来的原始数据并对其进行相关处理，从而求得测量点的高精度位置，它具有全球性、全天候、连续实时的三维导航与定位功能，而且拥有良好的抗干扰性。由于其适应性强、测量精度高、误差分布均匀，同时测量点与基站点之间不需要通信，因此可以极大程度减少工作量。而且利用无线通信技术可以直接将观测数据传到数据处理中心，以实现远距离高精度定位应用。
RTK 实时动态测量定位技术，通常包括测量点、基站点、数据采集和数据处理与分析等作业阶段。随着北斗***的日渐完善和人们对卫星定位技术的研究不断深入，北斗卫星定位技术在中国将成为的主流手段。因此，将北斗/GNSS 整合成高精度卫星定位技术并广泛应用，意义重大。
目前普遍使用多星多频GNSS的测量设备进行卫星数据的采集传输与定位，主要存在以下缺陷：
1）设备在采集到数据后，需在终端进行处理和解算，对设备的处理器等器件性能要求很高，成本高，设备体积大，不易安装，对于野外高山，雪山等恶劣环境的安装难度巨大；
2）所采集到的数据存在不完整数据，对卫星数据进行分析时可能不全面；
3）远程操控性能不足，该种设备不具有远端数据分析性能，不能动态实时反映目标点情况。
发明内容
本发明在于提供一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其能够缓解上述问题。
为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：
一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，包括一服务器端运算中心以及两个定位设备，两个所述定位设备分别作为基准站和移动站；
所述定位设备包括：
GNSS数据采集端模块，用于接收卫星原始数据；
采集端数据中心模块，用于从所述卫星原始数据中筛选得到完整的卫星数据包；
网络通信模块，用于将所述完整的卫星数据包上传至所述服务器端运算中心；
所述服务器端运算中心用于采用RTK位置解算算法对所述完整的卫星数据包进行解算。
本方案采用终端机原始数据采集传输技术，终端机不对数据作任何处理和解算，对终端的处理器等器件性能要求极低，从根本上解决了功耗、造价、野外安装、稳定性、可靠性等系列问题，对野外GNSS测量领域的适应性更好；数据采集传输中保留了完整的的卫星数据，可对卫星数据进行更加完善的分析；***基于GNSS差分定位解算方式工作，采用RTK位置解算算法对所述完整的卫星数据包进行解算，计算速度快，动态性能好，精度高，可达到定位精度实时毫米级；远程操控性好，可远端数据分析性能，并动态实时反映目标点情况。
进一步地，所述GNSS数据采集端模块的数字电路与模拟电路分区封装。
本方案能在很大程度上避免数字电路与模拟电路之间相互干扰。
进一步地，所述采集端数据中心模块根据卫星数据发送模块输出数据的协议，检查每帧卫星原始数据是否完整，并将不完整的数据丢弃。
本方案能很好的确保卫星数据的完整性。
进一步地，所述采集端数据中心模块设置有数据包字节阈值，当所述完整的卫星数据包的字节数大于所述数据包字节阈值时，其将所述完整的卫星数据包分成若干帧独立完整的数据后，通过所述网络通信模块上传至所述服务器端运算中心。
本方案能提高数据上传效率。
进一步地，所述采集端数据中心模块将每帧独立完整的数据采用Base64加密后，再通过所述网络通信模块上传至所述服务器端运算中心。
本方案能确保数据传输过程中的安全性。
进一步地，所述服务器端运算中心能对所述定位设备进行远程控制，在远程控制过程中，所述采集端数据中心模块需对收到的控制指令进行校验，并向所述服务器端运算中心发送应答信息。
本方案能确保远程控制的可靠性。
进一步地，所述卫星数据包括四星原始观测RAW数据和星历数据。
进一步地，所述GNSS数据采集端模块基于原始观测RAW数据和星历数据类的芯片采集所述卫星原始数据。
本方案所采用的芯片尺寸小，具有高可靠性、高精确度及低功耗的特点。
进一步地，所述采集端数据中心模块基于微控制单元，对所述卫星原始数据进行处理。
本方案所采用的芯片成本低廉，市场占有率高。
进一步地，所述网络通信模块为2/3/4G/NB网络模块。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明实施例网络型GNSS原始数据采集传输与定位***框图；
图2是本发明实施例所述GNSS数据采集端模块的电路原理图；
图3是本发明实施例所述网络通信模块的电路原理图。
图4是本发明实施例所述采集端数据中心模块的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1，本实施例一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，包括一服务器端运算中心以及两个定位设备，两个定位设备分别作为基准站和移动站。定位设备包括：GNSS数据采集端模块，用于接收卫星原始数据；采集端数据中心模块，用于从卫星原始数据中筛选得到完整的卫星数据包；网络通信模块，用于将完整的卫星数据包上传至服务器端运算中心。服务器端运算中心采用高性能，高吞吐量设计，用于采用RTK位置解算算法对完整的卫星数据包进行解算。
在本实施例中，***还包括本地报警以及实时数据上传，通过实时上传功能，可以准确掌握终端设备的工作状态，具备受控远程服务器报警播报功能，在监测领域应用时，当后台解算数据超出预定阈值时，可以远程启动现场设备报警器。
本***基于GNSS差分定位解算方式工作，因此至少需要两个定位设备，对于用户来说可指定任一定位设备为基准站，另一台为移动站。基站安装在稳定可靠的位置上，用于解算数据的基准。
其中，服务器端搭建了web服务器与监测平台***，用户可在相应的客户端（例如，手机，电脑）查看相应的位置数据。
在本实施例中，每个单元模块电源管理是独立的，保证单元电源模块将受处理中心控制，确保无采集数据时关断电源，达到节能可靠。
在本实施例中，GNSS数据采集端模块的数字电路与模拟电路分区封装。图2为本实施例所述GNSS数据采集端模块包括的电路图，GNSS数据采集端模块基于原始观测RAW数据和星历数据类的芯片（譬如NEO-M8T）实现，该模块可采集四星原始观测RAW和星历卫星数据，其通过GNSS高精度天线接收BDS、GPS、GLONSS、Galine卫星原始数据，其中，P2是GNSS天线接口。
图3为本实施例所述网络通信模块的电路原理图，其中，数据采用2/3/4G/NB网络传输，对监测精度要求不高的情况下，某些环境下可采用仅含2G网络传输或某些特定区域需NB网络传输。
图4为本实施例所述采集端数据中心模块的电路原理图，其基于微控制单元(譬如STM32F103VFT6芯片)，对卫星原始数据进行处理，成本低廉，市场占有率高。
本发明的定位设备工作原理为：首先通过GNSS数据采集端模块中的天线接口P2连接天线，并通过原始观测RAW数据和星历数据类的芯片（譬如NEO-M8T）采集卫星原始数据，然后将卫星原始数据传输至采集端数据中心模块的微控制单元(譬如STM32F103VFT6芯片)进行数据处理，最后将处理后的数据通过网络通信模块中的4G(譬如Q560_4G_LET）芯片、2G(譬如D560_DTU_2G）、NB芯片传输至服务器运算中心。
本实施例所述网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其具有以下特点：
1）使用的是终端机原始数据采集传输技术，终端机不对数据作任何处理和解算，对终端的处理器等器件性能要求级低，从根本上解决了功耗、造价、稳定性、可靠性等系列问题，对野外GNSS测量领域的适应性更好；
2）使用后台服务器解算，算法采用高精度算法，计算速度更快，动态性能更好，精度更高，可达到定位精度实时毫米级；数据采集传输中保留了完整的GNSS原始数据，可对卫星数据进行更加完善的分析，并且采用人工智能技术提升解算算法和精度；
3）保证GNSS原始数据采集的完整性
采集端数据中心模块根据卫星数据发送模块输出数据的协议，检查每帧卫星原始数据是否完整，并将不完整的数据丢弃。
4）GNSS原始数据信号在电路板各模块之间传输中的抗干扰处理
电路板各模块设计满足电磁兼容性要求，数字电路与模拟电路模块分区，避免相互之间的干扰；对GNSS模块部分设计信号匹配处理，达到电路各模块最优化设计。
5）采集端数据中心模块设置有数据包字节阈值，当完整的卫星数据包的字节数大于数据包字节阈值时，其将完整的卫星数据包分成若干帧独立完整的数据，并采用Base64加密后，通过网络通信模块上传至服务器端运算中心。
6）后台服务器对采集终端的远程可靠控制
服务器端运算中心能对定位设备进行远程控制，在远程控制过程中，采集端数据中心模块需对收到的控制指令进行校验，并向服务器端运算中心发送应答信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，包括一服务器端运算中心以及两个定位设备，两个所述定位设备分别作为基准站和移动站；
所述定位设备包括：
GNSS数据采集端模块，用于接收卫星原始数据；
采集端数据中心模块，用于从所述卫星原始数据中筛选得到完整的卫星数据包；
网络通信模块，用于将所述完整的卫星数据包上传至所述服务器端运算中心；
所述服务器端运算中心用于采用RTK位置解算算法对所述完整的卫星数据包进行解算。
2.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述GNSS数据采集端模块的数字电路与模拟电路分区封装。
3.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述采集端数据中心模块根据卫星数据发送模块输出数据的协议，检查每帧卫星原始数据是否完整，并将不完整的数据丢弃。
4.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述采集端数据中心模块设置有数据包字节阈值，当所述完整的卫星数据包的字节数大于所述数据包字节阈值时，其将所述完整的卫星数据包分成若干帧独立完整的数据后，通过所述网络通信模块上传至所述服务器端运算中心。
5.根据权利要求4所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述采集端数据中心模块将每帧独立完整的数据采用Base64加密后，再通过所述网络通信模块上传至所述服务器端运算中心。
6.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述服务器端运算中心能对所述定位设备进行远程控制，在远程控制过程中，所述采集端数据中心模块需对收到的控制指令进行校验，并向所述服务器端运算中心发送应答信息。
7.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述卫星数据包括四星原始观测RAW数据和星历数据。
8.根据权利要求7所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述GNSS数据采集端模块基于原始观测RAW数据和星历数据类的芯片采集所述卫星原始数据。
9.根据权利要求8所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述采集端数据中心模块基于微控制单元，对所述卫星原始数据进行处理。
10.根据权利要求1所述的网络型GNSS原始数据采集传输与定位***，其特征在于，所述网络通信模块为2/3/4G/NB网络模块。
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