点等；然后向Ntrip caster发送连接请求；判断连接是否成功，如请求成功后，同时执行闹钟信号，如果Ntrip caster有数据输出，则通信正常，发送精密改正数据；否则闹钟时间到达时仍无数据，则向Ntrip caster请求重新连接。获取精密改正数据以后，通过RTCM解码，可得到所需的精密轨道和精密钟差改正。
[0059]如图5所示，本发明的高精度定位采用传统模型精密单点定位算法。由于非差相位精密单点定位不同于差分定位，需要考虑由于信号传播、接收机、卫星等引起的误差改正，这些误差可通过精确模型计算改正或当作未知数处理。本发明中卫星定位模块的原始观测数据受到相对论效应、固体潮影响、海洋潮负荷影响、多路径影响、天线相位中心偏差影响等，对此采用精确模型进行误差改正，对流层天顶湿延迟和接收机钟差通过参数形式进行估计，电离层误差采用双频组合观测值来消除低阶项。
[0060]本发明通过Ntrip协议获取的精密改正数据和卫星定位模块的原始观测数据进行融合，得到高精度卫星轨道和钟差。卫星数据经过上述处理后还需进行周跳探测与修复，粗差探测剔除等数据预处理工作，以得到“干净”的非差相位观测值和伪距观测值；根据M-W组合观测值的性质和特点:1.消除了对流层、接收机和卫星钟差及测站卫星几何等误差影响，仅受观测噪声和多路径效应的影响；2.具有较长的波长，较小的量测噪声；3该组合观测值的计算结果只包含宽巷模糊度参数。因此采用M-W组合可很好的完成宽巷周跳的探测与修复、剔除粗差等工作。
[0061]精密单点定位传统模型采用双频伪距和载波相位观测值的无电离层组合来构成观测模型，可有效的消除以一阶电离层延迟和内部频率偏差。在定位过程中，接收机坐标参数、接收机钟差，对流层湿延迟及非差整周模糊度作为未知参数处理。本发明中未知参数的总数为5+n(3个位置参数，I个接收机钟差，I个对流层湿延迟参数和η个模糊度参数)，完成构造数学模型线性化后的误差方程。由于参数众多，选择适当的参数估计方法是GNSS非差精密单点定位的关键，本发明采用卡尔曼滤波(Kalman滤波)法，其滤波过程是不断的“预测-修正“的递推计算，先计算预测值，再根据预测值得到新信息和卡尔曼增益矩阵，对预测值进行修正，由于滤波值可以得到预测值，预测值可以得到滤波值，因此该方法可以不存储任何观测数据就能进行实时估计，最后得到高精度的实时定位结果。
[0062]本发明通过上述算法，实时定位可达到分米级精度，满足高精度的定位需求。
[0063]综上所述，本发明采用高性能、低功耗的32位ARM9微处理器，在保证良好的人机交互的同时，其突出的性能也可保证精度单点定位的实时性和有效性。通过精密单点定位算法，可实现单设备实时分米级定位精度，方便用户外业测量，降低传统高精度定位依赖基准站的模式，有效减少工程成本，大大提高社会经济效益。
[0064]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:包括ARM9主控模块，所述ARM9主控模块分别连接有卫星定位模块、显示模块、存储模块、3G通信模块、以太网通信模块和SDRAM模块；所述卫星定位模块连接有GNSS天线； 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，所述卫星定位模块通过调制、解调得到卫星观测信息和导航电文，并将卫星信息传送给所述ARM9主控模块进行统一管理； 所述显示模块用于显示所述卫星定位模块实时的卫星观测信息，并提供获取IGS网站的精密改正数据的外部接口； 所述存储模块用于存储设备运行所需的u-boot、内核和文件系统，以及进行误差模型改正时所需的文件信息； 所述3G通信模块用于实时获取IGS网站的精密轨道和精密钟差改正数据，并与所述卫星定位模块的卫星观测信息和导航电文融合，通过误差改正模型得到高精度轨道和钟差值； 所述以太网通信模块用于和本地Pc机进行文件传送； 所述SDRAM模块用于设备系统和设备系统中的应用软件的运行以及中间变量的存储； 还包括直流电源模块，为整个设备系统提供直流电压。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述ARM主控模块采用以ARM9为内核的S3C2440芯片，主频为400MHZ。
3.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述卫星定位模块采用BD970板卡。
4.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述3G通信模块采用MC2716模块。
5.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述以太网通信模块包括DM9000EP网卡芯片，所述DM9000EP网卡芯片与HX1102NL芯片连接，进行网络变压，所述HX1102NL芯片与RJ45接头连接；所述DM9000EP网卡芯片通过以太网接口与所述ARM9主控模块连接。
6.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述SDRAM模块采用两个32M*16bit的HY57V561620芯片采用并接方式连接组成，通过SDRAM控制接口与所述ARM 9主控模块连接；所述存储模块采用K9K8G08芯片，通过NAND FLASH控制接口与所述ARM9主控模块连接。
7.根据权利要求1所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，其特征在于:所述直流电源模块采用TPS5430芯片，将12V/1A的输入电源转化成3.3V/1A和5V/1A两种直流电源，其中，3.3V/1A电源为卫星定位模块、显示模块、3G通信模块及以太网通信模块提供电源，5V/1A电源为ARM9主控模块提供电源。
8.一种基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备的运行方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)实时获取IGS网站的精密改正数据； 2)将所述精密改正数据进行实时解析，得到精密轨道改正和精密钟差改正，并与所述卫星定位模块的卫星观测信息进行融合，通过改正模型得到精密轨道和精密钟差； 3)利用无电离层组合方式消除电离层误差影响，并利用误差模型消除误差包括对流层、地球自转、相对论效应、天线及海洋潮；最后通过参数估计的方法得到单历元解算结果，实现精度定位。
9.根据权利要求8所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备的运行方法，其特征在于:步骤I)中，所述精密改正数据通过NRTIP协议获得，根据NTRlPCASTSEIUftaj^口、挂载点、用户名和密码从IGS网站实时获取。
10.根据权利要求8所述的基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备的运行方法，其特征在于:步骤3)中，所述的参数估计的方法采用卡尔曼滤波方式。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ARM的嵌入式GNSS精密单点定位设备，包括ARM9主控模块，所述ARM9主控模块分别连接有卫星定位模块、显示模块、存储模块、3G通信模块、以太网通信模块和SDRAM模块；所述卫星定位模块连接有GNSS天线。本发明采用的ARM处理器性能高效，功耗极低，为设备提供强大的接口模块和扩展资源，在保证良好的人机交互的同时，其突出的性能也可保证定位解算的实时性和有效性；并采用精密单点定位技术，通过误差模型改正消除了大部分误差，能实现单设备分米级定位精度，方便用户外业测量，改变传统高精度定位依赖基准站的模式，有效减少工程成本，大大提高社会经济效益。
【IPC分类】G01S19-42
【公开号】CN104597470
【申请号】CN201510061718
【发明人】潘树国, 程良涛, 张 浩, 毛琪, 李芦伟
【申请人】东南大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月5日