[发明专利]一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备

说明书

所属领域

本发明涉及一种实时动态单点定位技术，属于全球导航卫星系统(GNSS)高精度定位技术领域，具体涉及一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备。

背景技术

目前最常用的GNSS高精度定位模式是相对定位，即在定位时需要两个或者两个以上的测站进行同步观测，且定位中至少有一个测站的精确坐标是已知的，以确定未知站点相对于已知站点的相对位置。在高精度相对定位中，最常用的定位技术为载波相位差分技术，即RTK技术。网络RTK技术是在互联网、无线通讯、计算机网络技术的基础上发展起来的新一代实时动态定位技术，其主要是由GNSS参考站网、控制中心、数据处理中心、通讯网络、用户应用终端等子系统组成。整个参考站网数据由数据处理中心统一进行计算，通过组成双差观测值消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差以及削弱对流层延迟、电离层延迟等强相关性的误差影响，从而实现厘米级甚至毫米级定位的母的，该技术在工程领域得到了广泛的应用，由于网络RTK技术在使用前需要组建连续运行参考站系统，在作业时需要两台接收机进行同步观测，通过双差分模型才能提供高精度的定位服务，这不仅增加了作业成本和复杂度，而且很多应用场合也收到限制。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于ARM9的嵌入式GPS/BDS实时精密单点定位接收机，可以实时获取GPS，BDS的原始数据，结合通过网络获取的实时精密钟差轨道改正数据 ，通过多种误差建模，通过卡尔曼滤波进行参数估计，可实现双频和单频的实时动态精密单点定位。双系统的原始数据增加了卫星数，能够有效较少收敛时间，提高定位精度，可达到静态定位厘米级，动态定位分米级的定位精度。将高精度定位领域扩展到尚未组建CORS网的地区，为广大GNSS用户，特别是为困难和偏远地区的高精度和动态定位提供了新的技术支持和解决方案。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种嵌入式GPS和BDS组合实时精密单点定位设备，硬件平台包括ARM核心板、串口通信模块、网络通信模块、卫星定位模块、电源模块、显示模块，其中卫星定位模块外接GNSS天线。

所述ARM核心板包括ARM处理器、Nand Flash、SDRAM，使用ARM9系列的S3C2440A处理器作为主控芯片。它是一款具有ARM920T内核的的RISC微处理器，实现了MMU、AMBA、BUS和Harvard高速缓冲体系结构，具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。这款处理器的主频为400MHz，采用5级流水线的处理方法，具有高效的多任务并行处理能力，能够满足多系统实时精密单点定位技术对数据计算能力及有效性的需求。存储模块由Nand Flash和SDRAM存储器两部分组成。其中采用的Nand Flash存储器型号为K9F2G08,其大小为256MB，SDRAM模块采用两片EM63A165TS-6G作为内存，总计64M。

所述GNSS天线用于接收卫星信号，将电磁波信号转化为高频电流信号传送给所述卫星定位模块。

所述卫星定位模块使用和芯星通的UB380板卡，该板卡可支持BDS三频、GPS三频和GLONASS双频数据；优于1mm的载波相位观测值；支持先进的多路径抑制技术和低仰角跟踪技术，支持串口、网口、IPPS等多种物理接口；硬件尺寸兼容市场主流GNSS OEM板卡。

所述网络通信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以及实时电离层信息。选取DM9000EP网卡芯片、H1102NL网络变压器和RJ45接头构成网络模块。其中DM9000EP网卡是一款高度集成的单芯片控制器，具有传输稳定、功耗较低的优点。H1102NL网络变压器用于连接网卡芯片和RJ45接口，可以增强信号，使其传输距离更远；RJ45接口用于连接外部网络，是最常见的网络接口。

所述串口通信模块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PPP技术研究的调试过程中都会用到串口通信。由于核心板调试串口使用TTL电平表示数据，而PC机使用RS232电平表示数据，与TTL电平不兼容，因此使用RS232与TTL电平转换电路进行转换。电平转换电路采用2驱动器/2接收器的SP3232EEN芯片。

所述显示模块采用普通的4.3寸电阻式触摸屏，用于TCP服务器IP地址，端口的设置，卫星信息与定位结果的显示。