专利名称：自启动基准站及利用其进行gps实时动态测量的方法
技术领域：
本发明涉及GPS应用设备领域，特别涉及GPS实时动态(GPS-RTK)测量设备 及应用领域，具体是指一种自启动基准站及利用其进行GPS实时动态测量的方法。
背景技术：
基准站是用于GPS-RTK(Global Positioning System-Real Time Kinematic,全球
定位系统实时动态)测量的一种设备。其中，GPS系统是美国从20世纪70年代开始研 制，于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星 导航与定位系统，它由空间星座、地面控制中心和用户设备三部分构成。GPS测量技术 能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有 全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通导航、大地 测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活等不同领域。RTK是GPS测量应用中的实时动态载波相位差分技术，在运动状态下通过跟踪 处理接收GPS卫星信号的载波相位，从而获得比常规GPS测量精度高得多的定位成果， 其定位精度可达到1-3厘米。实时高精度的RTK技术在定位导航及工程测量具有前所未 有的应用前景，同时应用于各种等级的大地测量，控制测量、道路和各种线路放样、水 下地形测量、地壳形变测量、大坝和大型建筑物变形监测、GIS应用、工程机械控制、精 细农业等更高精度要求的行业，其社会经济效益不可估量。GPS-RTK测量系统主要包括基准站GPS接收机、流动站GPS接收机和数据链三 部分。首先基准站接收机连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站点的坐标，伪距观 测值，载波相位观测值，卫星跟踪状态等通过无线数据链发送给流动站；流动站不仅通 过数据链接收来自基准站的各项数据，而且还同步观测采集GPS卫星载波相位数据，并 实时对基准站和移动的观测数据进行差分处理，求解载波相位的整周模糊度，从而得到 移动站的高精度三维坐标值。在RTK测量前，我们通常先把基准站架设在测站点(已知点或未知点)上，并 进行严格的对中整平、量取仪器高等操作，然后用手簿(用数据线或蓝牙)连接基准站主 机，通过手簿GPS设置软件去启动基准站，如果基准站架设在已知点上，需要选择已知 坐标启动；如果基准站架设在未知点上，则需要获得单点定位的坐标去启动基准站；基 准站启动完成后，基准站GPS接收机连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站点的坐 标(即启动时的坐标)，伪距观测值，载波相位观测值，卫星跟踪状态等通过无线数据链 发送给移动站。如果控制点当地的环境不好或者控制点离测区较远，对于基准站架设就 比较麻烦，不但仪器不好架设，还需要专人看管，移动站的测量人员必须每次到基准站 上用手簿去启动基准站接收机，并对中整平，量取仪器高，这些操作都存在人为误差， 直接对测绘效率和测绘精度产生不利影响。

发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种结构简单，无需进行 手簿连接设置，应用方便，测绘效率较高，且能保证测绘精度的自启动基准站及利用其 进行GPS-RTK测量的方法。为了实现上述的目的，本发明的用于GPS实时动态测量的自启动基准站具有如 下构成该自启动基准站包括处理器模块、GPS信号接收模块、电源模块及输入输出模 块，所述的处理器模块分别连接所述的GPS信号接收模块、电源模块和输入输出模块， 所述的电源模块分别连接所述的处理器模块、GPS信号接收模块及输入输出模块。该用于GPS实时动态测量的自启动基准站中，所述的输入输出模块包括无线信 号传输单元和串行信号接口单元，所述的无线信号传输单元和串行信号接口单元均连接 所述的处理器单元。所述的无线信号传输单元包括GPRS信号收发器、CDMA信号收发 器和蓝牙信号收发器。本发明还提供一种基于所述的自启动基准站实现基准站自启动的方法，所述的 方法包括以下步骤(0)设置GPS基准站为自启动模式；(1)将该自启动基准站设置于预设位置；(2)重启该自启动基准站；(3)所述的GPS信号接收模块搜索可视的卫星，并接收GPS信号；(4)该GPS信号接收模块将所接收的GPS信号发送至所述的处理器模块；(5)所述的处理器模块根据所接收的GPS信号实现单点定位，获得基准三维坐 标；(6)所述的自启动基准站根据所获得的基准三维坐标开始发送基准点信号，完成 该自启动基准站的自启动。在该基准站自启动的方法中，在所述的步骤(0)和(1)之间还包括以下步骤(a)处理器模块判断基准站自启动参数设置是否正确，若是，则进入步骤(1)， 若否，则进入步骤(b)；(b)处理器模块判断基准站固件是否支持自启动模式，若是，则进入步骤(d)， 若否，则进入步骤(C)；(C)基准站通过输入输出模块数据连接外部计算机或PDA，进行固件升级，然后 进入步骤(d)；(d)设置基准站自启动参数，并进入步骤(1)。在该基准站自启动的方法中，所述的基准点信号包括基准三维坐标、伪距观测 值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。本发明还提供利用所述的基准站自启动的方法实现GPS实时动态测量的方法， 所述的动态测量的方法在所述的基准站自启动的方法之后还包括以下步骤(7)重启移动站，移动站通过所述的自启动基准站的输入输出模块实现与自启动 基准站的数据连接；(8)移动站分别接收来自自启动基准站的基准点信号和来自GPS卫星的GPS信号；(9)配置移动站参数；(10)开始GPS实时动态测量。在该GPS实时动态测量的方法中，所述的配置移动站参数，具体包括以下步 骤(11)设置与自启动基准站的通信参数；(12)移动站根据从自启动基准站信号和GPS信号解算得到固定解；(13)重置或点校正移动点坐标；(14)重置或点校正基准点坐标。在该GPS实时动态测量的方法中，所述的基准点信号包括基准三维坐标、伪距 观测值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。采用了该发明的自启动基准站及利用其进行GPS-RTK测量的方法，在基准站启 动后，通过接受GPS信号，实现单点定位，并获得基准三维坐标，从而免去了手簿连接 基准站进行基准站启动以及对中整平，量取仪器高等工作，使基准站的应用方式更为简 便，避免了人工操作中所产生的误差，保证了 GPS-RTK测量的精度，提高了测绘效率。


图1为本发明所提供的用于GPS实时动态测量的自启动基准站的功能模块结构 示意图。图2为本发明所提供的基于所述的自启动基准站实现基准站自启动的方法的步 骤流程图。图3为本发明的所提供的基于所述的自启动基准站实现基准站自启动的方法中 基准站固件升级的步骤流程图。图4为本发明的基于所述的自启动基准站实现GPS实时动态测量的方法中移动 站启动部分的步骤流程图。图5为本发明的基于所述的自启动基准站实现GPS实时动态测量的方法中配置 移动站参数方法的步骤流程图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，为本发明的所提供的用于GPS实时动态测量的自启动基准站 的一种实施方式，所述的自启动基准站包括处理器模块、GPS信号接收模块、电源模块 及输入输出模块，所述的处理器模块分别连接所述的GPS信号接收模块、电源模块和输 入输出模块，所述的电源模块分别连接所述的处理器模块、GPS信号接收模块及输入输 出模块。该实施方式中所述的输入输出模块包括无线信号传输单元和串行信号接口单 元，所述的无线信号传输单元和串行信号接口单元均连接所述的处理器单元。在一种优选的实施方式中，所述的用于GPS实时动态测量的自启动基准站，所 述的无线信号传输单元包括GPRS信号收发器、CDMA信号收发器和蓝牙信号收发器。如图2所示，为本发明提供的一种基于所述的自启动基准站实现基准站自启动的方法，所述的方法包括以下步骤(0)设置自启动基准站为自启动模式；(1)将该自启动基准站设置于预设位置；(2)重启该自启动基准站；(3)所述的GPS信号接收模块搜索可视的卫星，并接收GPS信号；(4)该GPS信号接收模块将所接收的GPS信号发送至所述的处理器模块；(5)所述的处理器模块根据所接收的GPS信号实现单点定位，获得基准三维坐 标；(6)所述的自启动基准站根据所获得的基准三维坐标开始发送基准点信号，完成 该自启动基准站的自启动。在一种优选的实施方法中，所述的基准站自启动的方法在步骤(0)和(1)之间还 包括基准站固件升级的步骤，其如图3所示，具体包括以下步骤(a)处理器模块判断基准站自启动参数设置是否正确，若是，则进入步骤(1)， 若否，则进入步骤(b)；(b)处理器模块判断基准站固件是否支持自启动模式，若是，则进入步骤(d)， 若否，则进入步骤(C)；(C)基准站通过输入输出模块数据连接外部计算机或PDA，进行固件升级，然后 进入步骤(d)；(d)设置基准站自启动参数，并进入步骤(1)。在进一步优选的实施方式中，所述的基准站自启动的方法中，所述的基准点信 号包括基准三维坐标、伪距观测值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。本发明还提供一种利用所述的基准站自启动的方法实现GPS实时动态测量的方 法，所述的动态测量的方法在所述的基准站自启动的方法步骤之后还包括移动站启动的 步骤，其中，基准站自启动的步骤如图2所示，移动站启动的步骤如图4所示，该实现 GPS实时动态测量的方法在基准站自启动步骤之后还包括以下步骤(7)重启移动站，移动站通过所述的自启动基准站的输入输出模块实现与自启动 基准站的数据连接；(8)移动站分别接收来自自启动基准站的基准点信号和来自GPS卫星的GPS信 号；(9)配置移动站参数；(10)开始GPS实时动态测量。在另一种较佳的实施方式中，所述的GPS实时动态测量的方法中，所述的配置 移动站参数具体包括以下步骤(11)设置与自启动基准站的通信参数；(12)移动站根据从自启动基准站信号和GPS信号解算得到固定解；(13)重置或点校正移动点坐标；(14)重置或点校正基准点坐标。在进一步优选的实施方式中，所述的GPS实时动态测量的方法中，所述的基准 点信号包括基准三维坐标、伪距观测值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。
在本发明的应用中，为使基准站支持自启动操作，需升级具有基准站自启动 功能的GPS接收机固件；除自启动基准站功能外，固件升级可使基准站支持多种差分 数据格式和通信模式。其中，基准站自启动支持的差分数据格式包括CMR/CMR+/ RTCM2/RTCM3/RTCA ；基准站自启动数据通信模式包括Portl/Port2/CDMA/GPRS/ port2+CDMA/GPRSo 用于自启动基准站参数设置的软件包括1、WinCE/Win Mobile 平台GPS接收机设置软件HcGPSset ； 2、PC平台GPS接收机设置软件HcLoader ； 3、具 有重置当地坐标和点校正功能的外业测量软件LandStar。对自启动基准站进行固件更新包括以下步骤
1、用串口线连接基准站和PC电脑；2)运行基准站固件写入软件，按提示操作更新基准站固件，使基准站具有自启 动功能；3)采用基准站设置软件，设置基准站自启动参数。PC电脑采用串口连接基准站 后，运行HcLoader.exe设置程序进行参数设置；掌上电脑(PDA)可用串口也可用蓝牙与 基准站进行连接，然后运行GPSSet.exe设置程序进行参数设置，自启动基准站的相关参数设置如下数据输出方式正常模式接收机工作模式自启动基准站自启动数据发送端口Port2+GPRS/CDMA或其他选项差分数据格式CMR/CMR+RTCM2/RTCM3/RTCA 可选确认参数后，完成参数设置；4)重启基准站使自启动设置生效。基准站完成自启动固件更新并设置相关参数后，即具有自启动功能。此时即 可开始进行基准站的架设，需要的设备主要包括三脚架、电台及天线一套或SIM卡一 张、电源。架设自启动基准站包括以下步骤1)将移动SIM卡插在基准站GPS接收机内；2)将基准站架设于选定的空旷处；3)启动基准站；4)基准站搜寻GPS卫星；5)基准站实现定位并开始发射差分数据；随后进行移动站的设置，基本包括以下步骤6)手簿连接移动站配置参数；7)移动站开始接收基准站差分信号；8)基准站重置或点校正；9)开始实时动态测量作业。采用了该发明的自启动基准站及利用其进行GPS-RTK测量的方法，在基准站启 动后，通过接受GPS信号，实现单点定位，并获得基准三维坐标，从而免去了手簿连接 基准站进行基准站启动以及对中整平，量取仪器高等工作，使基准站的应用方式更为简 便，避免了人工操作中所产生的误差，保证了 GPS-RTK测量的精度，提高了测绘效率。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说 明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种用于GPS实时动态测量的自启动基准站，其特征在于，所述的自启动基准站 包括处理器模块、GPS信号接收模块、电源模块及输入输出模块，所述的处理器模块分 别连接所述的GPS信号接收模块、电源模块和输入输出模块，所述的电源模块分别连接 所述的处理器模块、GPS信号接收模块及输入输出模块。
2.根据权利要求1所述的用于GPS实时动态测量的自启动基准站，其特征在于，所 述的输入输出模块包括无线信号传输单元和串行信号接口单元，所述的无线信号传输单 元和串行信号接口单元均连接所述的处理器单元。
3.根据权利要求2所述的用于GPS实时动态测量的自启动基准站，其特征在于，所 述的无线信号传输单元包括GPRS信号收发器、CDMA信号收发器和蓝牙信号收发器。
4.一种基于权利要求1所述的自启动基准站实现基准站自启动的方法，其特征在于， 所述的方法包括以下步骤(0)设置GPS基准站为自启动模式；(1)将该自启动基准站设置于预设位置；(2)重启该自启动基准站；(3)所述的GPS信号接收模块搜索可视的卫星，并接收GPS信号；(4)该GPS信号接收模块将所接收的GPS信号发送至所述的处理器模块；(5)所述的处理器模块根据所接收的GPS信号实现单点定位，获得基准三维坐标；(6)所述的自启动基准站根据所获得的基准三维坐标开始发送基准点信号，完成该自 启动基准站的自启动。
5 根据权利要求4所述的基准站自启动的方法，其特征在于，在所述的步骤(0)和 (1)之间还包括以下步骤(a)处理器模块判断基准站自启动参数设置是否正确，若是，则进入步骤(1)，若 否，则进入步骤(b)；(b)处理器模块判断基准站固件是否支持自启动模式，若是，则进入步骤(d)，若 否，则进入步骤(C)；(c)基准站通过输入输出模块数据连接外部计算机或PDA，进行固件升级，然后进入 步骤(d)；(d)设置基准站自启动参数，并进入步骤(1)。
6.根据权利要求4或5所述的基准站自启动的方法，其特征在于，所述的基准点信号 包括基准三维坐标、伪距观测值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。
7.—种利用权利要求4所述的基准站自启动的方法实现GPS实时动态测量的方法，其 特征在于，所述的动态测量的方法在所述的基准站自启动的方法之后还包括以下步骤(0)根据权利要求4所述的实现基准站自启动的方法启动基准站；(1)重启移动站，移动站通过所述的自启动基准站的输入输出模块实现与自启动基准 站的数据连接；(2)移动站分别接收来自自启动基准站的基准点信号和来自GPS卫星的GPS信号；(3)配置移动站参数；(4)开始GPS实时动态测量。
8.根据权利要求7所述的GPS实时动态测量的方法，其特征在于，所述的配置移动站参数，具体包括以下步骤(0)设置与自启动基准站的通信参数；(1)移动站根据从自启动基准站信号和GPS信号解算得到固定解；(2)重置或点校正移动点坐标；(3)重置或点校正基准点坐标。
9.根据权利要求7或8所述的GPS实时动态测量的方法，其特征在于，所述的基准 点信号包括基准三维坐标、伪距观测值、载波相位观测值和GPS卫星跟踪状态数据。
全文摘要
本发明涉及一种用于GPS实时动态测量的自启动基准站及基于该自启动基准站实现GPS实时动态测量的方法，所述的自启动基准站包括处理器模块、GPS信号接收模块、电源模块及输入输出模块。基准站启动后，根据GPS信号接收模块所接收的GPS信号实现单点定位，获得基准三维坐标，然后根据所获得的基准三维坐标开始发送基准点信号，完成自启动。采用了该发明的自启动基准站及利用其进行GPS实时动态测量的方法，免去了手簿连接基准站进行基准站启动以及对中整平、量取仪器高等工作，使基准站的应用方式更为简便，避免了人工操作中所产生的误差，保证了GPS实时动态测量的精度，提高了测量效率。
文档编号G01S19/13GK102012516SQ20101052033
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者杨晓辉, 王昌, 王杰俊, 王永泉, 赵延平, 郭巍 申请人:上海华测导航技术有限公司