專利名稱：單頻gps測量裝置及其測量定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))裝置，尤其涉及一種用于測量定位的單頻GPS測量裝置及其測量定位方法。
背景技術(shù)：
GPS技術(shù)應(yīng)用于測量定位已有十多年的歷史，其在基礎(chǔ)測繪工程、地籍測量、施工測量、地形測量等測繪工程方面，土地資源、礦產(chǎn)資源、農(nóng)林資源、環(huán)保旅游等資源勘探和調(diào)查方面，電力水利設(shè)施、市政工程、通信設(shè)施等各類設(shè)施的坐標數(shù)據(jù)的收集方面，以及在各類建筑工程的設(shè)計、施工、驗收方面等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
目前，GPS接收機按照測量精度可分為測地型接收機和導(dǎo)航型接收機；按照定位方式主要可分為單點定位和差分定位；按照接收頻率主要分為單頻接收機(L1)和雙頻接收機(L1和L2)；按照時效性主要可分為實時定位和事后定位。而現(xiàn)有測地型接收機通常采用的定位方式均是差分定位。實際使用時，現(xiàn)有測量用戶使用的GPS接收機一般有以下幾種類型1)雙頻接收機(觀測量一般至少為C1、L1、L2、P1、P2)采用實時差分定位，精度在2-3cm；2)雙頻接收機(觀測量一般至少為C1、L1、L2、P1、P2)采用事后差分定位，精度＜1cm；3)單頻接收機(觀測量為C1)采用實時差分定位，精度一般情況下在3-5m；4)單頻接收機(觀測量一般至少為C1、L1)采用事后差分定位，精度一般情況下在3-5cm。
然而，現(xiàn)有雙頻接收機雖然精度高，時效性高，但是非常昂貴，不適用于普通小用戶；而現(xiàn)有單頻接收機雖然比較便宜，但是由于觀測量很少，其只能實現(xiàn)高精度的事后差分定位和較低精度的實時差分定位，不能實現(xiàn)高精度的實時定位，現(xiàn)有單頻接收機在進行實時差分的時候精度一般都在3-5m，使用效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種單頻GPS測量裝置及其測量定位方法，從而解決目前單頻接收機只能實現(xiàn)高精度的事后差分定位和較低精度的實時差分定位，不能實現(xiàn)高精度的實時定位，使用效果不佳的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為提供一種單頻GPS測量裝置，其包括基準站GPS接收機和移動站GPS接收機，其中基準站GPS接收機包括依次連接的基準站GPS天線、基準站GPS芯片、基準站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊、基準站數(shù)據(jù)傳輸口，移動站GPS接收機包括依次連接的移動站GPS天線、移動站GPS芯片、移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊、移動站數(shù)據(jù)接收口，其還包括一與移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊連接的數(shù)據(jù)處理器。
所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括無線通訊模塊和射頻天線，用于傳輸和接收經(jīng)GPS天線接收、GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理的觀測量數(shù)據(jù)。
所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括藍牙端口。
所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括RS232端口。
提供一種采用本發(fā)明單頻GPS測量裝置的測量定位方法，其包括以下步驟1)基準站GPS接收機通過基準站GPS天線接收衛(wèi)星觀測量，并經(jīng)基準站GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理后通過基準站數(shù)據(jù)傳輸口實時發(fā)送；2)移動站GPS接收機通過移動站GPS天線接收衛(wèi)星觀測量，并經(jīng)移動站GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理后實時傳輸至數(shù)據(jù)處理器，移動站數(shù)據(jù)接收口實時接收自基準站數(shù)據(jù)傳輸口實時發(fā)送的基準站GPS接收機觀測量并傳輸至數(shù)據(jù)處理器；3)數(shù)據(jù)處理器在實時收集到基準站GPS接收機和移動站GPS接收機的觀測量后進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)檢包分類、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)緩沖、衛(wèi)星時鐘同步、衛(wèi)星星歷檢查、衛(wèi)星軌道計算、觀測量粗差剔除、觀測量周跳檢測和處理、差分計算與誤差分析、計算結(jié)果整理輸出的處理步驟。
所述步驟3)具體包括以下步驟301.將實時收集到的基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20的觀測量輸入數(shù)據(jù)處理器26；302.對輸入數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查；303.數(shù)據(jù)檢包分類，區(qū)分后基準站GPS接收機10的觀測量和移動站GPS接收機20的觀測量分別執(zhí)行步驟304；304.數(shù)據(jù)解碼分類，基準站GPS接收機10的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟305和步驟307，移動站GPS接收機20的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟306和步驟307；305.進入基準站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；306.進入移動站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；307.進入星歷數(shù)據(jù)公共緩沖區(qū)進行衛(wèi)星星歷檢查，再執(zhí)行步驟309；308.進行上述二觀測量的時鐘同步，衛(wèi)星同步，若同步，則執(zhí)行步驟309，若不同步，則返回步驟301；309.進行同步衛(wèi)星的軌道計算，再執(zhí)行步驟310，若計算出錯，則返回步驟301；310.進行觀測量粗差剔除判斷，再執(zhí)行步驟311，若判斷出錯，則返回步驟301；311.進行觀測量周跳檢測和恢復(fù)處理，若無周跳，或檢測出有周跳，并恢復(fù)成功，則執(zhí)行步驟312，若恢復(fù)不成功，則返回步驟301；312.進行差分計算與誤差分析，再執(zhí)行步驟313，若計算分析出錯，則返回步驟301；313.將計算結(jié)果整理輸出到用戶界面，本實施例為數(shù)據(jù)文件和程序界面。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明單頻GPS測量裝置及其測量定位方法雖然收集較少的觀測量，但通過本發(fā)明測量定位方法可實現(xiàn)雙頻接收機的高精度的實時差分定位，使用效果佳。


圖1是本發(fā)明單頻GPS測量裝置的基準站GPS接收機的示意圖；圖2是本發(fā)明單頻GPS測量裝置的移動站GPS接收機的示意圖；圖3是本發(fā)明單頻GPS測量定位方法的數(shù)據(jù)處理的工作流程圖。
具體實施例方式
請參閱圖1和圖2，本發(fā)明單頻GPS測量裝置包括基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20。
基準站GPS接收機10包括依次連接的基準站GPS天線11、基準站GPS芯片12、基準站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊13、基準站無線通訊模塊14和基準站射頻天線15。使用時，基準站GPS接收機10靜止不動，其通過基準站GPS天線11收集GPS衛(wèi)星的信號，再經(jīng)基準站GPS芯片12和基準站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊13做數(shù)據(jù)整理后實時通過基準站無線通訊模塊14(其可為電臺、GSM\GPRS\CDMA等)和基準站射頻天線15將衛(wèi)星相對于基準站GPS接收機10的基準站GPS天線11的觀測量(C1、L1)傳送到移動站GPS接收機20。
移動站GPS接收機20也包括依次連接的移動站GPS天線21、移動站GPS芯片22、移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊23、移動站無線通訊模塊24(其可為電臺、GSM\GPRS\CDMA等)和移動站射頻天線25，此外，移動站GPS接收機20還包括一與移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊23連接的數(shù)據(jù)處理器26。使用時，一方面通過移動站GPS天線21收集GPS衛(wèi)星的信號，再經(jīng)移動站GPS芯片22和移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊23做數(shù)據(jù)整理后實時將衛(wèi)星相對于移動站GPS接收機20的移動站GPS天線21的觀測量(C1’、L1’)傳送到數(shù)據(jù)處理器26；另一方面通過射頻天線25和與基準站無線通訊模塊14相應(yīng)的移動站無線通訊模塊24接收自基準站GPS接收機10的基準站射頻天線15發(fā)射的衛(wèi)星相對于基準站GPS接收機10的基準站GPS天線11的觀測量(C1、L1)，并通過移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊23傳送到數(shù)據(jù)處理器26，數(shù)據(jù)處理器26在實時收集到基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20的觀測量后進行數(shù)據(jù)處理后將計算結(jié)果輸出至用戶界面。
請一并參閱圖3，本發(fā)明單頻GPS測量裝置及其測量方法的數(shù)據(jù)處理器26在實時收集到基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20的觀測量后進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)檢包分類、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)緩沖、衛(wèi)星時鐘同步、衛(wèi)星星歷檢查、衛(wèi)星軌道計算、觀測量粗差剔除、觀測量周跳檢測和處理、差分計算與誤差分析、計算結(jié)果整理輸出等處理步驟，具體如下
301.將實時收集到的基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20的觀測量輸入數(shù)據(jù)處理器26；302.對輸入數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查；303.數(shù)據(jù)檢包分類，區(qū)分后基準站GPS接收機10的觀測量和移動站GPS接收機20的觀測量分別執(zhí)行步驟304；304.數(shù)據(jù)解碼分類，基準站GPS接收機10的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟305和步驟307，移動站GPS接收機20的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟306和步驟307；305.進入基準站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；306.進入移動站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；307.進入星歷數(shù)據(jù)公共緩沖區(qū)進行衛(wèi)星星歷檢查，再執(zhí)行步驟309；308.進行上述二觀測量的時鐘同步，衛(wèi)星同步，若同步，則執(zhí)行步驟309，若不同步，則返回步驟301；309.進行同步衛(wèi)星的軌道計算，再執(zhí)行步驟310，若計算出錯，則返回步驟301；310.進行觀測量粗差剔除判斷，再執(zhí)行步驟311，若判斷出錯，則返回步驟301；311.進行觀測量周跳檢測和恢復(fù)處理，若無周跳，或檢測出有周跳，并恢復(fù)成功，則執(zhí)行步驟312，若恢復(fù)不成功，則返回步驟301；312.進行差分計算與誤差分析，再執(zhí)行步驟313，若計算分析出錯，則返回步驟301；313.將計算結(jié)果整理輸出到用戶界面，本實施例為數(shù)據(jù)文件和程序界面。
可以理解，本實施例所述的計算結(jié)果都是坐標，該坐標均指基于各類坐標框架(如西安54坐標系統(tǒng)、北京80坐標系統(tǒng)、WGS-84坐標系統(tǒng)和各類自定義坐標系統(tǒng))的地理坐標，其坐標的表示方式包括但不限于空間直角坐標(X\Y\Z)、經(jīng)緯度(B\L)，平面直角坐標(x\y)表示方式和豎直方向的高程值(h)等。本發(fā)明單頻GPS測量裝置在較少觀測量下卻通過嚴密的數(shù)據(jù)處理和優(yōu)良的計算方法，可以很方便的得到3-5cm的定位精度。
可以理解，本發(fā)明單頻GPS測量裝置的基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20還可設(shè)置藍牙模塊或RS232數(shù)據(jù)端口進行觀測量數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求
1.一種單頻GPS測量裝置，其特征在于包括基準站GPS接收機和移動站GPS接收機，其中基準站GPS接收機包括依次連接的基準站GPS天線、基準站GPS芯片、基準站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊、基準站數(shù)據(jù)傳輸口，移動站GPS接收機包括依次連接的移動站GPS天線、移動站GPS芯片、移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊、移動站數(shù)據(jù)接收口，其還包括一與移動站控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊連接的數(shù)據(jù)處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的單頻GPS測量裝置，其特征在于所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括無線通訊模塊和射頻天線，用于傳輸和接收經(jīng)GPS天線接收、GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理的觀測量數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的單頻GPS測量裝置，其特征在于所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括藍牙端口。
4.如權(quán)利要求1所述的單頻GPS測量裝置，其特征在于所述基準站數(shù)據(jù)傳輸口和移動站數(shù)據(jù)接收口均分別包括RS232端口。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述單頻GPS測量裝置的測量定位方法，其特征在于包括以下步驟1)基準站GPS接收機通過基準站GPS天線接收衛(wèi)星觀測量，并經(jīng)基準站GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理后通過基準站數(shù)據(jù)傳輸口實時發(fā)送；2)移動站GPS接收機通過移動站GPS天線接收衛(wèi)星觀測量，并經(jīng)移動站GPS芯片和控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊整理后實時傳輸至數(shù)據(jù)處理器，移動站數(shù)據(jù)接收口實時接收自基準站數(shù)據(jù)傳輸口實時發(fā)送的基準站GPS接收機觀測量并傳輸至數(shù)據(jù)處理器；3)數(shù)據(jù)處理器在實時收集到基準站GPS接收機和移動站GPS接收機的觀測量后進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)檢包分類、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)緩沖、衛(wèi)星時鐘同步、衛(wèi)星星歷檢查、衛(wèi)星軌道計算、觀測量粗差剔除、觀測量周跳檢測和處理、差分計算與誤差分析、計算結(jié)果整理輸出的處理步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的測量定位方法，其特征在于所述步驟3)具體包括以下步驟301.將實時收集到的基準站GPS接收機10和移動站GPS接收機20的觀測量輸入數(shù)據(jù)處理器26；302.對輸入數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查；303.數(shù)據(jù)檢包分類，區(qū)分后基準站GPS接收機10的觀測量和移動站GPS接收機20的觀測量分別執(zhí)行步驟304；304.數(shù)據(jù)解碼分類，基準站GPS接收機10的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟305和步驟307，移動站GPS接收機20的觀測量經(jīng)上述步驟后進行步驟306和步驟307；305.進入基準站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；306.進入移動站觀測數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)緩沖，再執(zhí)行步驟308；307.進入星歷數(shù)據(jù)公共緩沖區(qū)進行衛(wèi)星星歷檢查，再執(zhí)行步驟309；308.進行上述二觀測量的時鐘同步，衛(wèi)星同步，若同步，則執(zhí)行步驟309，若不同步，則返回步驟301；309.進行同步衛(wèi)星的軌道計算，再執(zhí)行步驟310，若計算出錯，則返回步驟301；310.進行觀測量粗差剔除判斷，再執(zhí)行步驟311，若判斷出錯，則返回步驟301；311.進行觀測量周跳檢測和恢復(fù)處理，若無周跳，或檢測出有周跳，并恢復(fù)成功，則執(zhí)行步驟312，若恢復(fù)不成功，則返回步驟301；312.進行差分計算與誤差分析，再執(zhí)行步驟313，若計算分析出錯，則返回步驟301；313.將計算結(jié)果整理輸出到用戶界面，本實施例為數(shù)據(jù)文件和程序界面。
全文摘要
一種單頻GPS測量裝置及其測量定位方法，其包括基準站接收機和移動站接收機，其中基準站和移動站接收機均包括依次連接的GPS天線、GPS芯片、控制電路及其內(nèi)嵌的控制軟件模塊、數(shù)據(jù)口，移動站接收機還包括數(shù)據(jù)處理器。上述測量定位方法，其包括基準站接收機通接收衛(wèi)星觀測量，并通過基準站數(shù)據(jù)口發(fā)送；移動站接收機接收衛(wèi)星觀測量并傳輸至數(shù)據(jù)處理器，移動站數(shù)據(jù)口接收自基準站數(shù)據(jù)口發(fā)送的觀測量并傳輸至數(shù)據(jù)處理器；數(shù)據(jù)處理器收集上述觀測量后進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)檢包分類、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)緩沖、衛(wèi)星時鐘同步、衛(wèi)星星歷檢查、衛(wèi)星軌道計算、觀測量粗差剔除、觀測量周跳檢測和處理、差分計算與誤差分析、計算結(jié)果整理輸出的處理步驟。
文檔編號G01S19/35GK1858615SQ20051003454
公開日2006年11月8日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者張慶源, 劉剛, 王寶鋒, 楊武生, 羅石棠, 陳良, 劉院生, 王進, 黎章輝 申請人:深圳市因泰克計算機技術(shù)有限公司