[發(fā)明專利]一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710653912.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107290763A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘樹(shù)國(guó);韓嘯;趙慶;趙鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/37
• 分類號(hào): G01S19/37
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司32206
• 代理人: 周蔚然

1.一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備，其特征在于：包括ARM核心板，ARM核心板上包括主控芯片，Nand Flash存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器，所述ARM核心板分別連接電源模塊、以太網(wǎng)模塊、串口通信模塊、衛(wèi)星定位模塊、顯示模塊，其中衛(wèi)星定位模塊外接GNSS天線；

GNSS天線用于接收GPS/BDS衛(wèi)星信號(hào)，將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻電流信號(hào)傳送給衛(wèi)星定位模塊，衛(wèi)星定位模塊可將高頻電流信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制、解調(diào)生成特定的二進(jìn)制格式衛(wèi)星數(shù)據(jù)，供后續(xù)實(shí)時(shí)定位軟件使用；

電源模塊為整個(gè)硬件平臺(tái)提供直流電源，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電流將12V/1A的輸入電源轉(zhuǎn)換為5V/1A和3.3V/1A兩種直流電源，為ARM核心板提供5V電壓，為以太網(wǎng)模塊、串口模塊、衛(wèi)星定位模塊、顯示模塊提供3.3V電壓；

串口通信模塊主要用于嵌入式硬件平臺(tái)與本地設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的通信，在嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植和后續(xù)精密單點(diǎn)定位軟件的調(diào)試過(guò)程中都會(huì)用到串口通信模塊；

以太網(wǎng)模塊用于從網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取實(shí)時(shí)精密軌道和精密鐘差改正數(shù)，結(jié)合衛(wèi)星定位模塊的導(dǎo)航電文，可解算出實(shí)時(shí)精密軌道和實(shí)時(shí)精密鐘差，此外，還需從網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)電離層信息；

顯示模塊采用電阻式觸摸屏，用于衛(wèi)星信息的顯示，包括GPS衛(wèi)星數(shù)目、BDS衛(wèi)星數(shù)目，以及實(shí)時(shí)解算的定位坐標(biāo)，此外還可以通過(guò)觸摸屏設(shè)置獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要連接的TCP服務(wù)器IP地址和端口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備，其特征在于：所述主控芯片為ARM系列的S3C2440，并集成了Nand Flash和SDRAM。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備，其特征在于：所述衛(wèi)星定位模塊采用了和芯星通的UB380板卡，可支持信號(hào)頻段包括BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2/L5以及GLONASS L1/L2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備，其特征在于：采用DM9000EP網(wǎng)卡芯片和網(wǎng)絡(luò)變壓器H1102NL以及RJ45接頭外加必要的電路組成網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備，其特征在于：電源模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路選用TI公司的DC/DC開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430，將電源適配器提供的12V直流電源作為T(mén)PS5430的輸入電源，在TPS5430芯片外圍加入必要的電阻、電容、二極管等組成5V和3.3V兩路輸出電壓。

6.一種嵌入式GPS和BDS組合實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位設(shè)備的軟件流程，其特征在于：包括以下步驟：

1)選取Linux操作系統(tǒng)作為該設(shè)備的操作系統(tǒng)，并進(jìn)行移植，整個(gè)過(guò)程包括U-boot的移植，Linux內(nèi)核的移植和構(gòu)建Linux根文件系統(tǒng)；

2）在Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位軟件，可以實(shí)現(xiàn)GPS,BDS,GPS/BDS三種系統(tǒng)模式的雙頻實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位功能；

3)通過(guò)衛(wèi)星定位模塊獲取OEM格式的原始電文，采樣率為1秒，其中43號(hào)電文為觀測(cè)電文，1047號(hào)電文為GPS導(dǎo)航電文，7號(hào)電文為BDS導(dǎo)航電文，獲取后進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼獲取雙頻偽距、載波以及衛(wèi)星軌道鐘差信息；

4)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收RTCM3.1格式的原始電文，其中1060電文為GPS軌道鐘差改正電文，1160電文為BDS軌道鐘差改正電文，1226為電離層球諧系數(shù)電文，獲取后實(shí)時(shí)解碼獲取GPS/BDS的實(shí)時(shí)軌道鐘差改正數(shù)以及電離層總電子含量；

5）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除不健康衛(wèi)星和觀測(cè)值有粗差的衛(wèi)星，并進(jìn)行周跳探測(cè)；

6）以衛(wèi)星歷元時(shí)間為基準(zhǔn)完成觀測(cè)電文，導(dǎo)航電文，軌道鐘差改正電文的匹配以及GPS/BDS雙系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合；通過(guò)廣播星歷和實(shí)時(shí)軌道鐘差改正數(shù)，實(shí)時(shí)解算出GPS和BDS的精密軌道和精密鐘差；

7）雙頻精密單點(diǎn)定位通過(guò)無(wú)電離層組合消除電離層延遲，單頻精密單點(diǎn)定位通過(guò)電離層球諧系數(shù)電文進(jìn)行電離層延遲改正，接著建立誤差模型消除誤差，包括對(duì)流層誤差，地球自轉(zhuǎn)，相對(duì)論效應(yīng)，天線以及海洋潮，最后通過(guò)卡爾曼濾波進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，逐個(gè)歷元解算得到定位結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高精度定位；

8）將最終定位結(jié)果以及衛(wèi)星信息輸出到顯示模塊，包括衛(wèi)星數(shù)目，衛(wèi)星狀態(tài)信息以及定位結(jié)果，并存儲(chǔ)為文件。