專利名稱：一種嵌入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的dgnss及nrtk系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)，差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)(NRTK)，并與 GSM，CDMA，CDMA2000, UMTS，WCDMA，TD-SCDMA和提供基于位置服務(wù)的LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)整合，具體涉及一種嵌入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的DGNSS及NRTK系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)輔助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(A-GNSS)已被應(yīng)用于改善數(shù)十億移動(dòng)用戶定位的實(shí)用性(US 6，625，458，US 7，064，706 B2)。當(dāng)定位信號(hào)較弱或受到建筑和植物的阻擋時(shí)，A-GNSS接收機(jī)通過(guò)一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲得附加信息來(lái)幫助解算用戶位置。當(dāng)定位信號(hào)很弱和獨(dú)立定位接收機(jī)不能獲得定位的時(shí)候，A-GNSS會(huì)變得十分有用。當(dāng)定位信號(hào)足夠強(qiáng)的時(shí)候，能 夠使用A-GNSS的接收機(jī)和獨(dú)立定位接收機(jī)具有相同的精度。當(dāng)衛(wèi)星基礎(chǔ)增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)(Pub. No. US 2010/0090888 Al)可用時(shí)定位精度可以達(dá)到3米，而當(dāng)SBAS不可用時(shí)，精度可達(dá)10米。其主要的誤差來(lái)源是電離層延時(shí)估算，衛(wèi)星軌道誤差，衛(wèi)星時(shí)鐘偏移誤差和對(duì)流層延時(shí)估算。A-GNSS可以被應(yīng)用于控制層面或用戶層面。有一種方法能提高定位的精度，就是使用差分定位(DGNSS)方法(美國(guó)專利No.5，621，646) AGNSS是由一個(gè)或多個(gè)位于測(cè)量點(diǎn)的參考站組成的，多個(gè)鄰近移動(dòng)定位用戶的參考站和一個(gè)位于移動(dòng)用戶和參考站之間的通信網(wǎng)絡(luò)。位于參考站上的全球定位接收機(jī)測(cè)量全球定位衛(wèi)星的偽距并把他們的測(cè)量結(jié)果和衛(wèi)星的參考位置廣播到移動(dòng)用戶。由于移動(dòng)用戶和參考站的距離很近(通常少于10公里)，它們的電離層延遲，衛(wèi)星軌道誤差和時(shí)鐘偏移誤差以及對(duì)流層延時(shí)都得到強(qiáng)烈的修正。因此可以通過(guò)差分全球定位方法把它們抵消絕大部分。目前為止，所有的DGNSS系統(tǒng)都是使用專用參考站和主要專用網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立于任何移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。另一個(gè)可以提高定位精度的系統(tǒng)就是廣域增強(qiáng)系統(tǒng)WAAS (US 6，647，340 BI)。它是由美國(guó)聯(lián)邦航空管理局建立并且維護(hù)的，用來(lái)改進(jìn)航班的安全性。這個(gè)系統(tǒng)的組成包括數(shù)十個(gè)地面參考站，用于測(cè)量GPS衛(wèi)星偽距和載波相位；一些地面上行站，向兩顆地球同步衛(wèi)星發(fā)送和接收信息；三個(gè)主站用于計(jì)算GPS衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘誤差，還有不同地域的電離層和對(duì)流層延時(shí)。通過(guò)一個(gè)專用的網(wǎng)絡(luò)，把參考站，主站和衛(wèi)星上行站連接起來(lái)。一個(gè)兼容WAAS的全球定位接收機(jī)除了從WAAS同步衛(wèi)星上接收衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘修正外，還包括電離層延時(shí)，來(lái)獲得提高的定位精度。歐洲和日本都有類似的系統(tǒng)。GNSS的高精度定位可以通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)方法(RTK)實(shí)現(xiàn)(US 7，148，843 B2)。RTK從載波相位測(cè)量中的整周數(shù)模糊解算獲得厘米級(jí)的精度。和DGNSS類似，RTK系統(tǒng)組成包括一個(gè)或多個(gè)位于測(cè)量點(diǎn)的參考站，這些參考站上的全球定位接收機(jī)同時(shí)測(cè)量偽距和載波相位；多個(gè)高精度移動(dòng)終端，它們能夠測(cè)量包括偽距和載波相位；和貫通參考站和移動(dòng)終端的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，用于交換相互信息來(lái)為移動(dòng)終端獲得準(zhǔn)確定位。網(wǎng)絡(luò)RTK (NRTK)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)或多個(gè)RTK服務(wù)器把復(fù)數(shù)參考站連接起來(lái)，以覆蓋巨大區(qū)域。(US 6，507，738B1)NRTK系統(tǒng)利用各分散參考站的測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算電離層延時(shí)，衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏移和對(duì)流層延時(shí)的修正。再者，所有RTK系統(tǒng)都是使用專用參考站和主要的專用網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的建造和維護(hù)費(fèi)用高昂。在 K. Alanen, L. ffirola, J. Appl and J, Arinne, MobileRTK, using low-cost GNSS and Internet-enabled wireless phones, Inside GNSS pp.32-39，May 2006中，提出了一種移動(dòng)RTK。它使用具備GNSS接收機(jī)的手機(jī)作為移動(dòng)終端以及參考站。雖然相對(duì)于其它電話它可以提供精確定位，但是它沒(méi)有能力提供大多數(shù)用戶想要的絕對(duì)位置。最近王峰為移動(dòng)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全球定位提出了新的WAAS和RTK系統(tǒng)(美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)“嵌入蜂窩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)”。它利用已安裝在許多個(gè)基站上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步的全球定位接收機(jī)(美國(guó)專利申請(qǐng)，Pub. No. US 2010/0156710Al)，和在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)置的有線和無(wú)線廣播來(lái)為手機(jī)用戶提供一種低成本的WAAS和RTK服務(wù)。它通過(guò)在基站電腦增加一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊于基站電腦，在移動(dòng)終端上添加客戶端并在網(wǎng)絡(luò)上添加服務(wù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)WAAS和RTK服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是向諸如GSM，CDMA，CDMA2000, UMTS, WCDMA, TD-SCDMA 和 LTE 網(wǎng)絡(luò)等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶提供DGNSS，WAAS和NRTK服務(wù)的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)利用位于很多基站中 的內(nèi)置GNSS接收機(jī)，基站控制器和位于選定的廣播網(wǎng)絡(luò)控制器，還有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供的有線和無(wú)線通信資源進(jìn)行同步。本發(fā)明為DGNSS，WAAS和NRTK定位服務(wù)提供了一種機(jī)制，并運(yùn)行在基于移動(dòng)基站(MS)和基站輔助兩種模式，且不向現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)添加任何硬件。該系統(tǒng)只需要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中安裝三個(gè)軟件模塊，提供覆蓋不同移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基于位置服務(wù)(LBS)，包括通過(guò)移動(dòng)終端本地請(qǐng)求(MT-LR)，移動(dòng)初始位置請(qǐng)求(MO-LR)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)起位置請(qǐng)求(NI-LR)。本發(fā)明把系統(tǒng)功能分為三個(gè)軟件模塊并為每個(gè)模塊定義了功能和輸入/輸出功倉(cāng)泛。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種嵌入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的DGNSS及NRTK系統(tǒng)，包括接收機(jī)、第一參考站、第二參考站、基站控制器、廣播網(wǎng)絡(luò)控制器、定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集模塊、客戶端模塊、服務(wù)器模塊、具有通信模塊的移動(dòng)終端、高精度移動(dòng)終端；接收機(jī)安裝在第一參考站上，第一參考站與基站控制器通信連接，第二參考站與廣播網(wǎng)絡(luò)控制器通信連接；數(shù)據(jù)采集模塊安裝在第一參考站中的計(jì)算機(jī)上；客戶端模塊分別安裝在具有通信模塊的移動(dòng)終端、高精度移動(dòng)終端上；服務(wù)器模塊安裝在定位服務(wù)器上；數(shù)據(jù)采集模塊分別與客戶端模塊、服務(wù)器模塊通信連接；O所述的數(shù)據(jù)采集模塊、客戶端模塊和服務(wù)器模塊之間的通信連接采用TCP/IP協(xié)議。所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)為環(huán)形緩沖區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)包括偽距，多普勒頻移和載波相位。所述數(shù)據(jù)采集模塊采用差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)定位具有通信模塊的移動(dòng)終端；數(shù)據(jù)采集模塊采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)定位高精度移動(dòng)終端。所述服務(wù)器模塊用于計(jì)算修正衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏移，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延。
所述服務(wù)器模塊分別向所述數(shù)據(jù)采集模塊、客戶端模塊提供衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延的修正信號(hào)。于所述服務(wù)器模塊分別將第一參考站去定位請(qǐng)求及高精度移動(dòng)終端中的客戶端模塊定位請(qǐng)求發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊。所述服務(wù)器模塊用于將服務(wù)范圍地域分成若干單元，并把一個(gè)第一參考站里的數(shù)據(jù)采集模塊和一個(gè)單元聯(lián)合；持續(xù)跟蹤高精度移動(dòng)終端的位置，當(dāng)高精度移動(dòng)終端跨過(guò)衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延預(yù)定義邊界或當(dāng)一段設(shè)定的時(shí)間過(guò)去后，發(fā)布新的修正。 所述客戶端模塊發(fā)送差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)請(qǐng)求至服務(wù)器模塊；并向數(shù)據(jù)采集模塊提供偽距；并接收數(shù)據(jù)采集模塊修正過(guò)時(shí)鐘的偽距；客戶端模塊采用差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)定位高精度移動(dòng)終端。所述客戶端模塊發(fā)送解算過(guò)的高精度移動(dòng)終端位置的請(qǐng)求至所述服務(wù)器模塊或發(fā)送實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)服務(wù)請(qǐng)求至服務(wù)器模塊，從而服務(wù)器模塊發(fā)送偽距和載波相位至客戶端模塊；
客戶端模塊采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)方法定位高精度移動(dòng)終端；
客戶端模塊接收來(lái)自第一參考站的接收機(jī)位置。


圖I為本發(fā)明一個(gè)簡(jiǎn)化的蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。圖2為在一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的DGNSS架構(gòu)示意圖。圖3為在基于MB操作中使用DGNSS時(shí)移動(dòng)終端位置請(qǐng)求(MT-LR)的呼叫流向示意圖。圖4為在輔助MB操作中使用DGNSS時(shí)移動(dòng)終端位置請(qǐng)求(MT-LR)的呼叫流向示意圖。圖5為在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中DGNSS服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)初始位置請(qǐng)求(NI-LR)。圖6為沒(méi)有GNSS參考站移動(dòng)終端的移動(dòng)原始位置請(qǐng)求(MO-LR)呼叫流向示意圖。圖7為在基于MB操作中使用RTK的網(wǎng)絡(luò)初始位置請(qǐng)求(NI-LR)呼叫流向示意圖。圖8為在基于MB操作里使用RTK時(shí)移動(dòng)原始位置請(qǐng)求(MO-LR)的呼叫流向示意圖。
具體實(shí)施例方式圖中各標(biāo)號(hào)的具體意義為
I——接收機(jī)；2——第一參考站；3——第二參考站；4——基站控制器(BSC) ；5——廣播網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) ；6—定位服務(wù)器；7—數(shù)據(jù)采集模塊；8—客戶端模塊；9—服務(wù)器模塊；10——具有通信模塊的移動(dòng)終端；11——高精度移動(dòng)終端；12——GNSS衛(wèi)星；13—定位請(qǐng)求移動(dòng)終端；14—定位請(qǐng)求服務(wù)器；15—網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。附圖內(nèi)容的具體描述
在現(xiàn)代的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)同步需要，可以廣泛部署GNSS接收機(jī)I。TD-SCDMA, WCDMA(TDD mode)，CDMA2000和LTE需要十分嚴(yán)格的同步并且GNSS同步是一個(gè)很普遍的選擇。因此，雖然不是所有的基站都配備GNSS接收機(jī)1，但覆蓋大部分地區(qū)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在IOkm范圍內(nèi)固定位置有安裝GNSS接收機(jī)I。他們?cè)贒GNSS和NRTK系統(tǒng)中作為第一參考站2使用。圖I是一個(gè)簡(jiǎn)化的蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?G和4G網(wǎng)絡(luò)在第一參考站2、第二參考站3、基站控制器4和廣播網(wǎng)絡(luò)控制器5之間需要嚴(yán)格的同步。大多數(shù)的選擇是，通過(guò)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，使用GNSS和IEEE 15588V2包。在這兩種情況下，GNSS接收機(jī)I需要建立在第一參考站2或鄰近基站控制器4和廣播網(wǎng)絡(luò)控制器5之上。由于第二參考站3沒(méi)有配備GNSS接收機(jī)1，同步是通過(guò)來(lái)自IEEE 1588 V2主時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)，它通過(guò)以太網(wǎng)給位于第二參考站3的從屬IEEE V2貢獻(xiàn)時(shí)間信號(hào)。本發(fā)明系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，包括利用位于第一參考站2的GNSS接收機(jī)I和/或基站控制器4，為移動(dòng)用戶提供DGNSS和NRTK服務(wù)的廣播網(wǎng)絡(luò)控制器5。通過(guò)三個(gè)模塊，他們不需要向主機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和功能添加任何硬件1 =GNSS數(shù)據(jù)采集模塊(DASM) 7,2 :運(yùn)行在DGNSS-NRTK定位服務(wù)器6、DGNSS-NRTK服務(wù)器模塊(SSM) 9，3 DGNSS-NRTK客戶端模塊(CSM)8 ;運(yùn)行在具有通信模塊的移動(dòng)終端10。GNSS DASM 7是安放在計(jì)算機(jī)里靠近固定的GNSS接收機(jī)I。如果第一參考站2配備了 GNSS接收機(jī)I，這個(gè)模塊就在參考站的電腦上運(yùn)行。如果GNSS接收機(jī)I是安裝在他們附近的話，模塊是安裝在BSC或者RNC的電腦里。因此，固定GNSS接收機(jī)I分布在一個(gè)廣闊的地區(qū)。對(duì)GNSS來(lái)說(shuō)，他們稱為參考站。他們的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊7和服務(wù)器模塊9可以在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中傳輸。經(jīng)過(guò)處理后，修正數(shù)據(jù)可以發(fā)送到高精度移動(dòng)終端11的客戶端模塊8里，來(lái)提供DGNSS和NRTK服務(wù)。I. DGNSS 服務(wù)
通過(guò)利用來(lái)自一個(gè)或多個(gè)臨近第一參考站的修正，差分GNSS可以大大提高定位精度。一個(gè)第一參考站可以是一個(gè)放在已知測(cè)量點(diǎn)的GNSS接收機(jī)1，它進(jìn)行測(cè)量和向它的移動(dòng)用戶廣播偽距和選擇性的載波相位。DGNSS服務(wù)獲得他們精度的提高的事實(shí)基礎(chǔ)，是由于獨(dú)立接收機(jī)I的大部分誤差是來(lái)自電離層時(shí)延，衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘偏移誤差還有對(duì)流層延時(shí)。由于第一參考站2是臨近于移動(dòng)用戶，他們的誤差絕大部分是常見的類型并且可以消除。第一參考站2上GNSS接收機(jī)I的偽距測(cè)量的方程式可以表示如下
P r = rI + c (βΚ - Si2) + Ir + Tr + ε其中 p;，= X 1 — X r、2 + (j ! — jr)2 + (z! — zr)2 分別表示測(cè)量的偽距和第一參考站r和GNSS衛(wèi)星i之間的幾何距離，JfJ1 , P是GNSS衛(wèi)星i的三位坐標(biāo)，Xr , 5 Zr是第一參考站r的三維坐標(biāo)，c是真空中的光速，Str是第一參考站
2上GNSS接收機(jī)I的時(shí)鐘偏移，Sti是GNSS衛(wèi)星i的時(shí)鐘偏移，//,7/.分別是GNSS衛(wèi)
星i到第一參考站的電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延￡是測(cè)量噪聲。由于第一參考站的三維坐標(biāo)已知，測(cè)量的偽距和幾何距離的區(qū)別在于誤差修正
jU ^jQP r + C r — Ci f — Tr . ~ JT ^
這個(gè)修正是從每顆GNSS衛(wèi)星的發(fā)送到需要的移動(dòng)用戶之間的偽距。請(qǐng)注意，首先計(jì)算第一參考站上的時(shí)鐘偏移，其值已被應(yīng)用到在把他們送到移動(dòng)用戶之前的偽距校正。移動(dòng)、用戶U還測(cè)量與衛(wèi)GNSS星相同偽距的。其測(cè)量的表達(dá)式與在第一參考站上算到的是相同的
P u = rJ + c) + Ja + Tu + εpJu
把用戶U的修正偽距看作測(cè)量的偽距加上修正值
P l,cmr =Pl + P I,= K + C Siu + IuJ + Tu，r2 + ε βΜτ
其中l(wèi)i是GNSS衛(wèi)星i和用戶U的幾何距離，Stli是用戶的時(shí)鐘偏移，In/,TnJ
是用戶U和第一參考站r之間的GNSS接收機(jī)的電離層延遲和對(duì)流層延遲的差值。由于第一參考站r和移動(dòng)用戶u之間的距離(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的行話稱為基線)小(一般小于10公里)，電離層延遲和對(duì)流層延遲非常接近。省略電離層和對(duì)流層延遲的差異，移動(dòng)用戶u的測(cè)量方程
P 猶=ru + c 3tu + 芯“
當(dāng)超過(guò)4顆GNSS衛(wèi)星是可見的，則可以解決上述公式中的4個(gè)未知數(shù)三維用戶的位置和它的時(shí)鐘偏移。請(qǐng)注意，當(dāng)應(yīng)用差分改正時(shí)，并不需要在上面的方程來(lái)計(jì)算電離層和對(duì)流層延遲。在上述公式中，還沒(méi)有明確檢查衛(wèi)星軌道誤差。因?yàn)榛€距離與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星與用戶之間的距離相比較小得多的，DGNSS幾乎完全消除了這個(gè)錯(cuò)誤。(參見Understanding GNSS, Principles and Application, 2nd edition. Elliott D. Kaplanand Christopher J. Hegarty, Artech House, ISBN 1-58053-894-0 第 8 章)。在這種方式DGNSS幾乎完全消除了所有主要的電離層延遲誤差，衛(wèi)星軌道誤差，衛(wèi)星時(shí)間偏移誤差和對(duì)流層延遲誤差，并獲得更高的精度。上面的算法實(shí)現(xiàn)在客戶端模塊的移動(dòng)終端(基于移動(dòng)臺(tái)的操作)和數(shù)據(jù)采集模塊(移動(dòng)臺(tái)輔助操作)。由于校正信號(hào)取決于地點(diǎn)和時(shí)間，移動(dòng)終端可以從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用服務(wù)。當(dāng)本系統(tǒng)檢測(cè)從一個(gè)基站到下一個(gè)的切換時(shí)，會(huì)為用戶重新測(cè)試最接近的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)設(shè)備基站(參考站)，同時(shí)從參考站路由修正的數(shù)據(jù)。它還定期在一個(gè)預(yù)先確定的時(shí)間間隔發(fā)送校正，從而得以確保精度。圖2是DGNSS服務(wù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的最簡(jiǎn)單的形式，利用內(nèi)置的第一參考站2上的GNSS接收機(jī)I。具有通信模塊的移動(dòng)終端10打開地圖上找到他/她的位置，發(fā)送請(qǐng)求給定位服務(wù)器8。然后定位服務(wù)器8將請(qǐng)求發(fā)送到第一參考站2去提供采集輔助(快速鎖定衛(wèi)星信號(hào))和從第一參考站2上的GNSS接收機(jī)I獲得的差分修正。然后具有通信模塊的移動(dòng)終端10利用自身的測(cè)量以及從第一參考站2的差分改正解算它的位置。當(dāng)位置通過(guò)具有通信模塊的移動(dòng)終端10計(jì)算，該方法被稱為基于移動(dòng)站(基于MS)。圖2所示為基于移動(dòng)站(基于MS)操作的移動(dòng)起源的位置請(qǐng)求(MO-LR)的呼叫流程。雖然基于MS的操作在導(dǎo)航應(yīng)用上更高效，但另一個(gè)操作稱為移動(dòng)結(jié)束的位置請(qǐng)求(MT-LR)對(duì)于很多用戶也是很重要的。正如圖3所示，MT-LR是經(jīng)常被任意的第三方應(yīng)用程序發(fā)起，如家長(zhǎng)想要知道自己的孩子在哪里，他們就有一個(gè)GNSS接收機(jī)I和通信模塊。這項(xiàng)服務(wù)在圖3的呼叫流程中實(shí)現(xiàn)。定位請(qǐng)求高精度移動(dòng)終端11發(fā)送位置請(qǐng)求給定位服務(wù)器8。然后服務(wù)器在最近的參考站中搜尋該請(qǐng)求給具有通信模塊的移動(dòng)終端10。然后參考站發(fā)送輔助數(shù)據(jù)(可選)和DGNSS校正給具有通信模塊的移動(dòng)終端10。具有通信模塊的移動(dòng)終端10結(jié)合自身的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的測(cè)量和參考站的數(shù)據(jù)，解算它的位置后，發(fā)送最終位置給定位請(qǐng)求高精度移動(dòng)終端11。有時(shí)需要計(jì)算在定位服務(wù)器或參考站的計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集模塊的位置，從移動(dòng)終端使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測(cè)量。這為弱的CPU等的低成本設(shè)備提供了服務(wù)。這是特別有效的MT-LR和NI-LR的服務(wù)。它的實(shí)施是在呼叫流程如圖4所示。定位請(qǐng)求高精度移動(dòng)終端11或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求給定位服務(wù)器8來(lái)初始化位置請(qǐng)求。服務(wù)器搜尋請(qǐng)求給最接近具有通信模塊的移動(dòng)終端10的GNSS第一參考站2。第一參考站2上的數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送請(qǐng)求，并選擇性地采集數(shù)據(jù)到具有通信模塊的移動(dòng)終端10。然后具有通信模塊的移動(dòng)終端10獲得了它的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測(cè)量(偽距)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給第一參考站2的計(jì)算機(jī)。結(jié)合其測(cè)量，第一參考站2上的數(shù)據(jù)采集模塊使用DGNSS方法計(jì)算具有通信模塊的移動(dòng)終 端10的位置，并把它發(fā)送到定位請(qǐng)求高精度移動(dòng)終端11。請(qǐng)注意，不像A-GNSS的實(shí)施，采集和其他輔助數(shù)據(jù)是源于A-GNSS位置服務(wù)器，位置服務(wù)器只發(fā)送位置請(qǐng)求給輔助數(shù)據(jù)和差分?jǐn)?shù)據(jù)都已生成的第一參考站2。通常情況下，第一參考站2是非常接近具有通信模塊的移動(dòng)終端10，所以數(shù)據(jù)只在第一參考站2和具有通信模塊的移動(dòng)終端10之間傳播，減少移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)位置基礎(chǔ)服務(wù)的第三次操作就是網(wǎng)絡(luò)發(fā)起位置請(qǐng)求(NI-LR)。它主要用于E911服務(wù)，其中美國(guó)和歐盟的法律規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供定位給應(yīng)急移動(dòng)呼叫者。其呼叫流程與MT-LR的操作非常相似，除了當(dāng)檢測(cè)到緊急呼叫時(shí)，初始請(qǐng)求來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。圖5顯示了 DGNSS服務(wù)中的NI-LR呼叫流程。定位請(qǐng)求服務(wù)器12發(fā)送位置請(qǐng)求給定位服務(wù)器8，定位服務(wù)器8反過(guò)來(lái)搜尋請(qǐng)求給帶有最接近具有通信模塊的移動(dòng)終端10的GNSS接收機(jī)I的第一參考站2。第一參考站2發(fā)送輔助數(shù)據(jù)和DGNSS數(shù)據(jù)(偽距修正)給具有通信模塊的移動(dòng)終端10。然后計(jì)算它的位置，并將結(jié)果返回給定位請(qǐng)求服務(wù)器12。在混雜的網(wǎng)絡(luò)覆蓋環(huán)境下，多個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)重疊在同一地區(qū)。一些網(wǎng)絡(luò)第一參考站2裝備有GNSS接收機(jī)1，而剩下的在他們的第二參考值3沒(méi)有GNSS接收機(jī)I。本發(fā)明的架構(gòu)提供了一個(gè)解決方案，通過(guò)跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接基于位置的請(qǐng)求給DGNSS-RTK服務(wù)器去分享GNSS接收機(jī)I資源。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器15，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的具有通信模塊的移動(dòng)終端10不需要在第二參考站3上裝備有GNSS接收機(jī)1，但可以訪問(wèn)另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基于位置的服務(wù)，其中另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在接近請(qǐng)求具有通信模塊的移動(dòng)終端10的第一參考站2上配備有GNSS接收機(jī)I。圖6顯示了這些操作的呼叫作流程。2、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)服務(wù)
除了在上一節(jié)中講述到的DGNSS服務(wù)，我們的架構(gòu)還提供網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(NRTK)服務(wù)給高精度的移動(dòng)用戶。RTK技術(shù)方法運(yùn)用高度精確的載波相位測(cè)量和整數(shù)模糊度解決算法來(lái)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度。對(duì)于LI GNSS接收機(jī)的偽距和載波相位測(cè)量方程可以表示為
fij = ri + cimj — sti) + 1Ii + tI + i,j
Φ) = - I] + ]/ + /11 j - )+ ^ ]■ + εφ,2,}
權(quán)利要求
1.一種嵌入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的DGNSS及NRTK系統(tǒng)，其特征在于包括接收機(jī)(I )、第一參考站(2)、第二參考站(3)、基站控制器(4)、廣播網(wǎng)絡(luò)控制器(5)、定位服務(wù)器(6)、數(shù)據(jù)采集模塊(7)、客戶端模塊(8)、服務(wù)器模塊(9)、具有通信模塊的移動(dòng)終端(10)、高精度移動(dòng)終端(11);接收機(jī)(I)安裝在第一參考站(2 )上，第一參考站(2 )與基站控制器(4 )通信連接，第二參考站(3 )與廣播網(wǎng)絡(luò)控制器(5 )通信連接；數(shù)據(jù)采集模塊(7 )安裝在第一參考站(2)中的計(jì)算機(jī)上；客戶端模塊(8)分別安裝在具有通信模塊的移動(dòng)終端(10)、高精度移動(dòng)終端(11)上；服務(wù)器模塊(9)安裝在定位服務(wù)器(6)上；數(shù)據(jù)采集模塊(7)分別與客戶端模塊(8 )、服務(wù)器模塊(9 )通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集模塊(7)、客戶端模塊(8)和服務(wù)器模塊(9)之間的通信連接采用TCP/IP協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)采集的數(shù)據(jù)為環(huán)形緩沖區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)包括偽距，多普勒頻移和載波相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)采用差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)定位高精度移動(dòng)終端(11);數(shù)據(jù)采集模塊(7)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)定位高精度移動(dòng)終端(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器模塊(9)用于計(jì)算修正衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏移，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器模塊(9)分別向所述數(shù)據(jù)采集模塊(7)、客戶端模塊(8)提供衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延的修正信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器模塊(9)分別將第一參考站(2)去定位請(qǐng)求及高精度移動(dòng)終端(11)中的客戶端模塊(8 )定位請(qǐng)求發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊(7 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器模塊(9)用于將服務(wù)范圍地域分成若干單元，并把一個(gè)第一參考站(2)里的數(shù)據(jù)采集模塊(7)和一個(gè)單元聯(lián)合；持續(xù)跟蹤高精度移動(dòng)終端(11)的位置，當(dāng)高精度移動(dòng)終端(11)跨過(guò)衛(wèi)星軌道，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，時(shí)鐘頻率漂移，電離層時(shí)延和對(duì)流層時(shí)延預(yù)定義邊界或當(dāng)一段設(shè)定的時(shí)間過(guò)去后，發(fā)布新的修正。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述客戶端模塊(8)發(fā)送差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)請(qǐng)求至服務(wù)器模塊(9);并向數(shù)據(jù)采集模塊(7)提供偽距；并接收數(shù)據(jù)采集模塊(7)修正過(guò)時(shí)鐘的偽距；客戶端模塊(8)采用差分全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)定位高精度移動(dòng)終端(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于所述客戶端模塊(8)發(fā)送解算過(guò)的高精度移動(dòng)終端(11)位置的請(qǐng)求至所述服務(wù)器模塊(9)或發(fā)送實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)服務(wù)請(qǐng)求至服務(wù)器模塊(9)，從而服務(wù)器模塊(9)發(fā)送偽距和載波相位至客戶端模塊(8)； 客戶端模塊(8)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)方法定位高精度移動(dòng)終端(11)； 客戶端模塊(8)接收來(lái)自第一參考站(2)的接收機(jī)(I)位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種嵌入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的DGNSS及NRTK系統(tǒng)。通過(guò)使用用戶平面方法，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)(NRTK)，他們也為高精度定位提供數(shù)據(jù)服務(wù)。利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(GSM，CDMA，WCDMA，CDMA2000，UMTS，TD-SCDMA和LTE)的內(nèi)置硬件資源(包括GNSS接收機(jī)和寬帶通信網(wǎng)絡(luò))，本發(fā)明的架構(gòu)是以TCP/IP格式實(shí)現(xiàn)DGNSS，WAAS和NRTK服務(wù)而并不增加主機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)硬件。
文檔編號(hào)G01S19/07GK102761961SQ201210063138
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月12日
發(fā)明者王峰 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)