专利名称：一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置及其工作方法，尤其涉及GNSS RTK实时差分定位和航迹计算处理技术，属于测量方法技术领域。
背景技术：
GNSS RTK技术是目前世界上精度最高的卫星导航定位方式，人们越来越倾向于使用GNSS RTK技术进行导航定位测量作业。随着海洋经济的跨越式发展，仅能用于陆地及近海的GNSS RTK技术已无法满足海洋作业的需求。在远海海域进行定位测量作业时，也迫切需要使用GNSS RTK差分定位技术，传统的GNSS RTK技术将基准站建立在位置固定的陆地，受流动站与基准站的工作距离限制，流动站无法远离海岸进行作业。数据处理技术的发展和GNSS接收模块测速的高精确性，使得通过规律移动的船载GNSS基准站来实现远海GNSS RTK测量有效可行。

发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置及其工作方法。一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置，包括船载GNSS基准站、数据链路单元、RTK流动站三个部分；还包括一个数据处理单元，GNSS基准站通过两路RS232串口与数据处理单元连接，数据处理单元通过两路RS232串口与数据链路单元连接，数据链路单元连接通过一路RS232串口与RTK流动站相连接；数据处理单元由航迹判断处理部分和差分信息解算部分组成，航迹判断处理部分和差分信息解算部分通过一路RS232串口连接； 在船载GNSS基准站中，增加了状态解算部分，与GNSS接收模块通过RS232串口连接。航迹判断处理部分采用SAMSUNG公司的S3C44B0X处理器，差分信息解算部分采用 TI公司的TMS320C6713芯片；S3C44B0X处理器和TMS320C6713芯片通过GPIO模拟RS232 协议连接。—种规律移动的船载基准站实时差分测量装置的工作方法如下1)船载GNSS基准站的GNSS接收模块将获得的测距信息、载波信息和导航电文信息，分别送至状态解算部分和数据处理单元的差分信息解算部分；2)船载GNSS基准站静止时，船载GNSS基准站的态解算部分根据步骤1)中GNSS 接收模块接收到的测距信息和导航电文信息，解算出船载GNSS基准站在WGS-84坐标系下的位置；20分钟后，船载GNSS基准站的状态解算部分解算出的船载GNSS基准站平均位置趋于稳定，将此位置Ptl(Xt), y。，z0)作为船载GNSS基准站此时的准确位置，并送至数据处理单元的航迹判断处理部分；3)航迹判断处理部分通过数据链路单元接收RTK流动站发送的WGS-84坐标系下的目标作业区域中心位置P1U1, Y1, Z1), mm P1U1, Y1, Z1)与船载GNss基准站所在位置Pq(Xq，yQ，Z0)之间的距离，若I FF] I >3km，则转至步骤4)；否则继续步骤3)，船载GNSS基准站保持静止，数据处理单元的差分信息解算部分从航迹判断处理部分读取船载GNSS基准站准确位置Ptl (xo，y。，z0)，并利用步骤1)中从GNSS接收模块获得的测距信息、载波信息和导航电文信息在差分信息解算部分进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；当RTK流动站目标作业区域改变时，RTK流动站将新的目标作业区域中心位置P1 (X1, Y1, Z1)通过数据链路单元发送给船载GNSS基准站，重复步骤3)；4)若IF瓦1>3km，则船载GNSS基准站沿Fl以航速V= (vx, vy, vz)勻速行驶， 数据处理单元的航迹判断处理部分根据船载GNSS基准站行驶起点Ptl ( ，y0,、)、航速V = (vx，vy, O和行驶时间t =、计算出船载GNSS基准站当前准确位置P (x，y，ζ) = (x0+vxt, %+^^，2(|+\0，并将？0^，7，2)送至数据处理单元的差分信息解算部分，与步骤1)中GNSS 接收模块实时接收的测距信息、载波信息和导航电文信息进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；其中，ti为船载GNSS基准站规律运动后第i次接收测距信息、载波信息和导航电文信息的时刻，且船载GNSS基准站规律运动起始时刻为t0 = O ；5)数据处理单元的航迹判断处理部分根据、时刻船载GNSS基准站观测速度 7=(f::/r:，t)和预定速度^ (Vx, Vy，Vz)，计算、< <、时间内的船载GNSS基准
站航偏误差量I Γ ν ■ Qdtl，若累计航偏.P I: 〒:《dr|>5m，则转至步骤
2)；否则，继续步骤5)，判断是否满足I PP]I >3km，若满足，则转至步骤4)；否则，船载GNSS 基准站停止行驶，令 P。(χ。，y0, z0) = P (x, y, ζ) = (x0+vxt, y0+vyt, z0+vzt)并转至步骤 3)。本发明的优点和积极效果是1、本发明利用数据处理技术和载波相位差分技术，通过数据处理单元计算船载 GNSS基准站的移动规律，并处理船载GNSS基准站起始位置、预定航速和观测速度，完成航偏误差的计算、判决，提供了一种基准站规律移动的实时差分高精度测量装置及其工作方法。2、本发明一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置及其工作方法克服了传统RTK技术基准站与流动站的距离限制，突破近海范围，使GNSS RTK实时差分测量技术应用于远海，迎合市场需求，具有良好的市场前景。


图1是本发明一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置的结构框图；图2是本发明一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置各个模块间的连接框图；图3是本发明一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置的工作方法流程图。其中，101、船载GNSS基准站，102、数据处理单元，103、数据链路单元，104、RTK流动站，201、GNSS接收模块，202、状态解算部分，203、航迹判断处理部分，204、差分信息解算部分，205、数据接口，206、VHF收发模块，207、VHF收发模块。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步详述，本实施例是说明性的，而不是限定性的，不能根据以下实施例来限定本发明的保护范围。实施例一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置，包括船载GNSS基准站、数据链路单元、RTK流动站三个部分；还包括一个数据处理单元，GNSS基准站通过两路RS232串口与数据处理单元连接，数据处理单元通过两路RS232串口与数据链路单元连接，数据链路单元连接通过一路RS232串口与RTK流动站相连接；数据处理单元由航迹判断处理部分和差分信息解算部分组成，航迹判断处理部分和差分信息解算部分通过一路RS232串口连接； 在船载GNSS基准站中，增加了状态解算部分，与GNSS接收模块通过RS232串口连接。航迹判断处理部分采用SAMSUNG公司的S3C44B0X处理器，差分信息解算部分采用 TI公司的TMS320C6713芯片；S3C44B0X处理器和TMS320C6713芯片通过GPIO模拟RS232 协议连接。一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置的工作方法如下1)船载GNSS基准站的GNSS接收模块将获得的测距信息、载波信息和导航电文信息，分别送至状态解算部分和数据处理单元的差分信息解算部分；2)船载GNSS基准站静止时，船载GNSS基准站的态解算部分根据步骤1)中GNSS 接收模块接收到的测距信息和导航电文信息，解算出船载GNSS基准站在WGS-84坐标系下的位置；20分钟后，船载GNSS基准站的状态解算部分解算出的船载GNSS基准站平均位置趋于稳定，将此位置Ptl(Xt), y。，z0)作为船载GNSS基准站此时的准确位置，并送至数据处理单元的航迹判断处理部分；3)航迹判断处理部分通过数据链路单元接收RTK流动站发送的WGS-84坐标系下的目标作业区域中心位置P1U1, Y1, Z1), mm P1U1, Y1, Z1)与船载GNss基准站所在位置 P0 (Xo，y。，Z0)之间的距离，若FF'I I >3km，则转至步骤4)；否则继续步骤3)，船载GNSS基准站保持静止，数据处理单元的差分信息解算部分从航迹判断处理部分读取船载GNSS基准站准确位置Ptl ( ，y0, z0)，并利用步骤1)中从GNSS接收模块获得的测距信息、载波信息和导航电文信息在差分信息解算部分进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；当RTK流动站目标作业区域改变时，RTK流动站将新的目标作业区域中心位置P1 (X1, Y1, Z1)通过数据链路单元发送给船载GNSS基准站，重复步骤3)；4)若IF^ >3km，则船载GNSS基准站沿PH1 丨以航速V= (vx, vy, vz)勻速行驶， 数据处理单元的航迹判断处理部分根据船载GNSS基准站行驶起点Ptl ( ，y0,、)、航速V = (vx，vy, O和行驶时间t =、计算出船载GNSS基准站当前准确位置P (x，y，ζ) = (x0+vxt, %+^^，2(|+\0，并将？0^，7，2)送至数据处理单元的差分信息解算部分，与步骤1)中GNSS 接收模块实时接收的测距信息、载波信息和导航电文信息进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；其中，ti为船载GNSS基准站规律运动后第i次接收测距信息、载波信息和导航电文信息的时刻，且船载GNSS基准站规律运动起始时刻为t0 = 0 ；5)数据处理单元的航迹判断处理部分根据、时刻船载GNSS基准站观测速度
权利要求
1.一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置，包括船载GNSS基准站、数据链路单元、RTK流动站三个部分；其特征在于，还包括一个数据处理单元，GNSS基准站通过两路 RS232串口与数据处理单元连接，数据处理单元通过两路RS232串口与数据链路单元连接， 数据链路单元连接通过一路RS232串口与RTK流动站相连接；数据处理单元由航迹判断处理部分和差分信息解算部分组成，航迹判断处理部分和差分信息解算部分通过一路RS232 串口连接；在船载GNSS基准站中，增加了状态解算部分，与GNSS接收模块通过RS232串口连接。
2.根据权利1所述的一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置，其特征在于，所述的航迹判断处理部分采用SAMSUNG公司的S3C44B0X处理器，差分信息解算部分采用TI 公司的TMS320C6713芯片；S3C44B0X处理器和TMS320C6713芯片通过GPIO模拟RS232协议连接。
3.一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置的工作方法，其特征在于，工作方法如下1)船载GNSS基准站的GNSS接收模块将获得的测距信息、载波信息和导航电文信息，分别送至状态解算部分和数据处理单元的差分信息解算部分；2)船载GNSS基准站静止时，船载GNSS基准站的态解算部分根据步骤1)中GNSS接收模块接收到的测距信息和导航电文信息，解算出船载GNSS基准站在WGS-84坐标系下的位置；20分钟后，船载GNSS基准站的状态解算部分解算出的船载GNSS基准站平均位置趋于稳定，将此位置Ptl ( ，y0, z0)作为船载GNSS基准站此时的准确位置，并送至数据处理单元的航迹判断处理部分；3)航迹判断处理部分通过数据链路单元接收RTK流动站发送的WGS-84坐标系下的目标作业区域中心位置P1 (X15YijZ1)，并计算P1 (xi; Y1, Z1)与船载GNSS基准站所在位置Ptl (x0, y0, z0)之间的距离，若I P- Γ I >3km，则转至步骤4)；否则继续步骤3)，船载GNSS基准站保持静止，数据处理单元的差分信息解算部分从航迹判断处理部分读取船载GNSS基准站准确位置Ptl(Xt), y。，、)，并利用步骤1)中从GNSS接收模块获得的测距信息、载波信息和导航电文信息在差分信息解算部分进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；当RTK流动站目标作业区域改变时，RTK流动站将新的目标作业区域中心位置P1 (X1, Y1, Z1)通过数据链路单元发送给船载GNSS基准站，重复步骤3)；4)若IP. P. I >3km，则船载GNSS基准站沿P. P:以航速V= (vx, vy, vz)勻速行驶，数据处理单元的航迹判断处理部分根据船载GNSS基准站行驶起点Ptl (x0, y0, z0)、航速vx，vy, vz) 和行驶时间t =、计算出船载GNSS基准站当前准确位置P(x，y，ζ) = (x0+vxt, y0+vyt, 、+\0，并将？0^，7，2)送至数据处理单元的差分信息解算部分，与步骤1)中GNSS接收模块实时接收的测距信息、载波信息和导航电文信息进行载波相位差分运算，得到差分改正数并通过数据链路单元传送给RTK流动站；其中，ti为船载GNSS基准站规律运动后第i次接收测距信息、载波信息和导航电文信息的时刻，且船载GNSS基准站规律运动起始时刻为 t0 = 0 ；5)数据处理单元的航迹判断处理部分根据、时刻船载GNSS基准站观测速度ν:，vV;‘《)和预定速度V= (vx, Vy, Vz)，计算V1CtSti时间内的船载GNSS基准站航偏误差量I 1/ v; — Odt I，若累计航偏I XGi r—hd:|>5m，则转至步骤2)；否则，继续步骤5)，判断是否满足I厲I >3km，若满足，则转至步骤4)；否则，船载GNSS基准站停止行驶，令 P。(X。，y。，z0) = P (χ, y, ζ) = (x0+vxt, y0+vyt, z0+vzt)并转至步骤 3)。
全文摘要
一种规律移动的船载基准站实时差分测量装置及其工作方法，属于测量方法技术领域。该方法在船载GNSS基准站静态情况下进行长时间定位得到其准确起始位置，并根据船载GNSS基准站和RTK流动站目标作业区域位置关系确定船载GNSS基准站移动规律，同时处理基准站观测速度、预定速度和行驶时间，对基准站航迹误差进行计算、判决，并调整船载GNSS基准站行驶状态；在船载GNSS基准站航速和航线起点位置确定情况下，可获取船载GNSS基准站准确实时位置，并与船载GNSS基准站的GNSS测距信息、载波信息、导航电文信息进行载波相位差分运算以得到差分改正数，并通过数据链路单元发送给RTK流动站，完成规律移动的船载基准站实时差分测量。
文档编号G01S19/39GK102243314SQ20111009395
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者孙娟, 朱衍波, 李媛媛, 沙俊臣, 邢建平, 马振良 申请人:山东大学