[发明专利]一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备

权利要求书

1.一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，其特征在于：包括ARM核心板，ARM核心板上包括主控芯片，Nand Flash存储器和SDRAM存储器，所述ARM核心板分别连接电源模块、以太网模块、串口通信模块、卫星定位模块、显示模块，其中卫星定位模块外接GNSS天线；

GNSS天线用于接收GPS/BDS卫星信号，将电磁波信号转化为高频电流信号传送给卫星定位模块，卫星定位模块可将高频电流信号经过调制、解调生成特定的二进制格式卫星数据，供后续实时定位软件使用；

电源模块为整个硬件平台提供直流电源，通过电压转换电流将12V/1A的输入电源转换为5V/1A和3.3V/1A两种直流电源，为ARM核心板提供5V电压，为以太网模块、串口模块、卫星定位模块、显示模块提供3.3V电压；

串口通信模块主要用于嵌入式硬件平台与本地设备相关数据的通信，在嵌入式Linux操作系统移植和后续精密单点定位软件的调试过程中都会用到串口通信模块；

以太网模块用于从网络实时获取实时精密轨道和精密钟差改正数，结合卫星定位模块的导航电文，可解算出实时精密轨道和实时精密钟差，此外，还需从网络获取实时电离层信息；

显示模块采用电阻式触摸屏，用于卫星信息的显示，包括GPS卫星数目、BDS卫星数目，以及实时解算的定位坐标，此外还可以通过触摸屏设置获取实时数据需要连接的TCP服务器IP地址和端口。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，其特征在于：所述主控芯片为ARM系列的S3C2440，并集成了Nand Flash和SDRAM。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，其特征在于：所述卫星定位模块采用了和芯星通的UB380板卡，可支持信号频段包括BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2/L5以及GLONASS L1/L2。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，其特征在于：采用DM9000EP网卡芯片和网络变压器H1102NL以及RJ45接头外加必要的电路组成网络通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，其特征在于：电源模块的电压转换电路选用TI公司的DC/DC开关电源转换芯片TPS5430，将电源适配器提供的12V直流电源作为TPS5430的输入电源，在TPS5430芯片外围加入必要的电阻、电容、二极管等组成5V和3.3V两路输出电压。

6.一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备的软件流程，其特征在于：包括以下步骤：

1)选取Linux操作系统作为该设备的操作系统，并进行移植，整个过程包括U-boot的移植，Linux内核的移植和构建Linux根文件系统；

2）在Linux操作系统基础上开发实时精密单点定位软件，可以实现GPS,BDS,GPS/BDS三种系统模式的双频实时精密单点定位功能；

3)通过卫星定位模块获取OEM格式的原始电文，采样率为1秒，其中43号电文为观测电文，1047号电文为GPS导航电文，7号电文为BDS导航电文，获取后进行实时解码获取双频伪距、载波以及卫星轨道钟差信息；

4)通过网络通信模块接收RTCM3.1格式的原始电文，其中1060电文为GPS轨道钟差改正电文，1160电文为BDS轨道钟差改正电文，1226为电离层球谐系数电文，获取后实时解码获取GPS/BDS的实时轨道钟差改正数以及电离层总电子含量；

5）对数据进行预处理，剔除不健康卫星和观测值有粗差的卫星，并进行周跳探测；

6）以卫星历元时间为基准完成观测电文，导航电文，轨道钟差改正电文的匹配以及GPS/BDS双系统数据的融合；通过广播星历和实时轨道钟差改正数，实时解算出GPS和BDS的精密轨道和精密钟差；

7）双频精密单点定位通过无电离层组合消除电离层延迟，单频精密单点定位通过电离层球谐系数电文进行电离层延迟改正，接着建立误差模型消除误差，包括对流层误差，地球自转，相对论效应，天线以及海洋潮，最后通过卡尔曼滤波进行参数估计，逐个历元解算得到定位结果，实现高精度定位；

8）将最终定位结果以及卫星信息输出到显示模块，包括卫星数目，卫星状态信息以及定位结果，并存储为文件。