判断基准站接收机是否移动的方法、OEM板卡及接收机与流程

本发明涉及高精度导航(gnss)领域，尤其涉及判断基准站接收机是否移动的方法、oem板卡及具有这种oem板卡的接收机。

背景技术：

现有技术中，实现高精度导航的设备通常包括基准站和移动站。基准站接收卫星信号，解算卫星信号以获得差分数据，包括基准站接收机及其相关配件。这些差分数据通过网络或者电台发送给移动站。移动站根据该差分数据和接收的卫星信号得到移动站的位置信息。通过这种方式，其定位精度可以达到厘米级。

在上述方式中，要求基准站接收机在测量过程中保持静止状态，但是，由于基准站架设在野外，不可避免的受到外界因素(风吹、动物触碰等)的影响而发生位置改变。这些位置改变包括基准站(基准站接收机)发生移动、倾斜或者震动等。位置的改变将导致移动站接收到错误的差分改正数，进而，影响定位精度。因此，需要一种判断基准站接收机是否移动的方法以及时知晓基准站接收机是否发生移动，进而，确保高精度导航系统的定位精度。

上海华测导航技术股份有限公司申请了“一种基于rtk基准站姿态监控系统及其监控方法”，其公开号为107991694a、申请日为2017年11月24日。该基于rtk基准站姿态监控系统包括两个rtk接收机，其中一个rtk接收机作为基准站，另一个rtk接收机作为移动站。所述rtk接收机包括主机、控制手簿和支架。所述的第一rtk接收机的支架上设有水平气泡，所述的主机上设有电子气泡模块用于记录电子气泡的标准值以及采集实时的电子气泡，并将运算后的电子气泡信息发送至第二rtk接收机。所述第二rtk接收机接收到电子气泡信息后对电子气泡信息进行筛选，将偏离标准的电子气泡信息发行至控制手簿，第二rtk接收机的控制手簿用于报警。由此，实现了使用rtk做高精度测量的时候，实时监控基准站的姿态，防止在测量过程中，由于未知情况下，人为或者非人为的因素对基准站的影响，导致基准站在空间位置发生变化。

上述方法中，需要两台rtk接收机、控制手簿和水平气泡等才能监测到基准站在空间位置发生变化的目的，设备多。

技术实现要素：

本发明解决的问题是现有基准站接收机是否移动的判断方法设备多的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种判断基准站接收机是否移动的方法。该方法包括如下步骤：s1、所述基准站接收机接收卫星信号，处理卫星信号获得历元的定位结果、差分数据及相邻历元之间定位结果的差值，所述基准站接收机还产生差分数据；s2、所述基准站接收机判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，向外发送报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，所述基准站接收机向外发送所述差分数据。

在一种方案中，所述方法还包括获得基准站接收机的速度，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号包括：判断所述速度是否大于第一阈值，在速度大于第一阈值的情况下，产生第一报警信号并向外发送该第一报警信号，在速度小于第一阈值的情况下，判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，所述基准站接收机产生第二报警信号并向外发送该第二报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，所述基准站接收机向外发送差分数据。

在一种方案中，所述方法还包括所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述在所述差值大于阈值的情况下，向外发送报警信号包括：获得该基准站接收机的速度；判断所述定位结果是否可靠，在定位结果不可靠的情况下，不向外发送所述差分数据并继续判断新产生的定位结果，在所述定位结果可靠的情况下，判定速度是否大于第一阈值以及定位结果的差值是否大于第二阈值，在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，所述基准站接收机向外发送所述报警信号；在速度不大于和/或所述差值不大于所述第二阈值的情况下，基准站接收机向外发送所述差分数据，或者，判断所述定位结果是否可靠，在定位结果不可靠的情况下，不向外发送所述差分数据并继续判断新产生的定位结果，在所述定位结果可靠的情况下，判断速度是否大于第一与之及所述差值大于第二阈值，在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值、在速度大于第一阈值且是所述差值不大于第二阈值或者在速度不大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号；在速度不大于所述第一阈值且所述差值不大于所述第二阈值或者的情况下，基准站接收机向外发送差分数据。

在一种方案中，处理卫星信号获得历元的定位结果包括如下步骤：s11)利用伪距观测量及导航电文中的广播星历进行伪距单点定位，获得接收机坐标和钟差估值；s12)利用伪距和载波观测量进行载波周跳探测；s13)利用接收机坐标和钟差估值以及相应的先验精度，进行状态向量及其协方差的更新；s14)利用相应的函数模型分别组成伪距和载波观测方程，获得残差向量、系数矩阵和观测量方差阵；s15)进行ekf滤波；s16)利用ekf输出的验后残差进行粗差探测，在有粗差的情况下，剔除粗差，返回步骤s14；s17)、输出更新后的状态向量，继续下一个历元的解算。

本发明另一方面公开一种oem板卡。该板卡包括射频前端模块、基带数字信号处理模块、处理器和发送模块，其中，所述射频前端模块接收卫星信号，处理卫星信号得到数字中频信号；所述基带数字信号处理模块处理所述数字中频信号得到观测数据，所述oem板卡还产生差分数据。所述处理模块处理该观测数据得到该历元的定位结果，获得相邻历元间定位结果的差值，判断所述差值是否大于阈值，在大于阈值的情况下，产生报警信号并向外发送该报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，传输差分数据给所述发送模块。所述发送模块向外发送所述报警信号或者所述差分数据。

在一种方案中，所述处理器还获得基准站接收机的速度，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述处理器包括第一处理模块和第二处理模块，其中，第一处理模块判断所述速度是否大于第一阈值，在速度大于第一阈值的情况下，产生第一触发信号；在速度小于第一阈值的情况下，产生第二触发信号；所述第二处理模块由第一触发信号触发而产生第一报警信号并向外发送该第一报警信号；由第二触发信号触发判断判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，产生第二报警信号并向外发送该第二报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，控制所述发送模块向外发送差分数据。

在一种方案中，所述处理器包括定位导航运算模块和处理模块，其中，所述定位导航运算模块处理该观测数据得到该历元的定位结果，还产生所述差分数据；所述处理模块获得相邻历元间定位结果的差值，判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，判产生报警信号并传输给报警信号给所述发送模块，在所述差值不大于阈值的情况下，传输差分数据给所述发送模块。

在一种方案中，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述处理模块包括速度获得模块、定位结果判断模块和差值判断模块，其中，所述定位结果判断模块判断该定位结果是否可靠，在可靠的情况下，产生触发信号，在不可靠的情况下，控制所述发送模块不向外发送差分数据并继续判断新产生的定位结果；所述速度获得单元获得基准站接收机的速度，所述差值处理模块处理相邻历元之间的定位结果得到定位结果的差值，由所述触发信号触发而判断所述速度是否大于第一阈值及所述差值是否大于第二阈值，所述在所述差值大于阈值的情况下产生报警信号包括在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，产生所述报警信号，在速度不大于第一阈值和/或所述差值不大于所述第二阈值的情况下，传输差分数据给所述发送模块，或者，所述差值处理模块在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值、在速度大于第一阈值且是所述差值不大于第二阈值或者在速度不大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号；在速度不大于所述第一阈值且所述差值不大于所述第二阈值或者的情况下，控制发送模块向外发送差分数据。

在一种方案中，所述定位导航运算模块包括伪距单点定位模块、周跳探测模块、运算模块、ekf模块和粗差探测模块，其中，所述伪距单点定位模块利用伪距观测量和广播星历进行伪距单点定位得到初步定位结果和钟差估值；所述周跳探测模块在所述伪距单点定位模块输出的定位结果有效的情况下，利用伪距和载波观测量进行载波周跳探测；所述运算模块利用接收机坐标、钟差估计值、先验精度进行状态向量和协方差的更新，并利用相应的函数模型分别组成伪距和载波观测方程获得残差向量、系数矩阵和观测量方差阵；所述ekf模块对所述运算模块的输出结果进行滤波；所述粗差探测模块对ekf模块的输出结果进行粗差探测，在无粗差的情况下，输出状态向量而得到历元的定位结果给处理模块，在有粗差的情况下，返回所述运算模块并利用该模块的观测方程继续计算。

本发明另一方面公开一种接收机，该接收机包括前述任何一项所述的oem板卡。

本发明另一方面还公开存储介质。该存储介质存储有程序代码，该程序代码在运行时，执行前述方法中任何一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1、本发明通过相邻历元之间的定位结果的差值与阈值进行比较，在所述差值大于阈值的情况下，判定所述基准站接收机发生移动并产生报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，判断所述基准站接收机未发生移动向外发送差分数据，因此，与cn107991694a号专利相比，本发明仅需要一台基准站接收机就可以判断出基准站接收机是否移动，也不需要电子气泡等，所以，设备少，此外，由于采用相邻历元间的定位结果的差值与阈值相比较的方式，其中，相邻历元间的定位结果的差值稳定(特别是在进行常规伪距单点定位基础上，加入了载波观测量进行滤波，这种方式中的相邻历元间的定位结果的差值稳定)，如果基准站接收机有移动，将破坏这种稳定而能使得该差值明显的发生变化，所以，这种判断方式能提高判断精度。

2、由于所述方法通过判断速度与第一阈值以及比较历元之间的定位结果的差值与第二阈值这两种手段来判断基准站接收机是否移动，因为如果基准站接收机发生移动，速度变化会很明显，所以，通过增加速度判断条件能进一步提高了判断的精度。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的判断基准站接收机是否移动的方法的流程图；

图2是本发明判断基准站接收机是否移动的方法中获得定位结果的方法的流程图；

图3是本发明判断基准站接收机是否移动的方法第二实施方式的流程图；

图4是本发明oem板卡的第一实施方式的结构示意图；

图5是本发明oem板卡的第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1和图2，本发明判断基准站接收机是否移动的方法包括如下步骤：

1s1、接收卫星信号，处理卫星信号获得历元的定位结果及相邻历元之间的定位结果的差值，基准站接收机还产生差分数据。

在该步骤中，至于基准站接收机如何产生差分数据属于现有技术，不再赘述。基准站接收机处理卫星信号获得历元的定位结果也可以采用rtk方式或者ppp技术，只是这种方式需要外部设备输入数据给基准站接收机。为了达到不需要外部设备输入数据就能得到定位结果的目的，本实施方式采用如下方案，如图2所示，获得相邻历元间的定位结果包括如下步骤：

s11、利用伪距观测量及导航电文中的广播星历进行伪距单点定位，获得接收机坐标和钟差估值；得到伪距单点定位结果后，判断该单点定位结果是否有效，如果有效，进入步骤s12，如果无效，则，进入下一历元。

s12、利用伪距和载波观测量进行载波周跳探测；

s13、利用接收机坐标和钟差估值以及相应的先验精度，进行状态向量及其协方差的更新；

s14、利用相应的函数模型分别组成伪距和载波观测方程，获得残差向量、系数矩阵和观测量方差阵；

s15、进行ekf滤波；

s16、利用ekf滤波方式输出的验后残差进行粗差探测，在有粗差的情况下，剔除粗差，返回步骤s14；

s17、输出更新后的状态向量，继续下一个历元的解算。

1s2、判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，所述基准站接收机向外发送差分数据。

在该步骤中，在获得历元的定位结果后，再获得相邻历元之间的定位结果的差值，比较该差值与阈值。通过对理想条件下历元间的定位结果作差进行统计，获得历元间位置差值的最大变化值，将该值放大合理倍数后作为最终的位置变化判断的阈值。合理倍数根据需求而定，比如，2-3倍。

在该步骤中，判断出基准站接收机发生移动的情况下，产生报警信号。该报警信号通过网络发送给相关人员，比如，在该基准站接收机的存储器存储联系方式。联系方式是微信号、手机号、电子邮箱中至少之一。在产生所述报警信号的情况下，基准站接收机从存储器中读取所述联系方式，然后将该报警信号发送给联系方式对应的人员。当然，在另一种方式中，在判断出基准站接收机发生移动的情况下，基准站接收机也可以在发送给移动站的数据里设置标志位(该标志位也可以认为是一种报警信号)，移动站接收机解析数据，从解析结果中获得该标志位，而知道基准站接收机发送的数据是在基准站接收机发生移动的情况下发出的，不可以使用。

在该步骤中，如果所述差值不大于阈值，表明所述基准站接收机未发生移动，此种情况下，基准站接收机正常工作，将差分数据发送给移动站，当然，除了差分数据外，还可以包括流动站需要的其他数据。

综上所述，本发明通过相邻历元之间的定位结果的差值与阈值进行比较，在所述差值大于阈值的情况下，产生报警信号并向外发送该报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，判断所述基准站接收机未发生移动而向外发送数据，与cn107991694相比，仅需要一台基准站接收机就可以完成，也不需要电子气泡等，所以，设备少，此外，由于采用相邻历元间的定位结果的差值是否大于阈值的方式，其中，相邻历元间的定位结果的差值稳定(特别是采用伪距单点定位，然后再对伪距单点定位结果进行滤波的方式，历元间的定位结果的差值稳定)，所以，如果基准站接收机发送移动将破坏这种稳定而能很明显的反映出基准站接收机发生了移动，所以，这种判断方式能提高判断精度。也基于历元间的定位结果的差值稳定以及基准站接收机如果发生移动将破坏这种稳定的技术思路，技术人员可以理解，任何获得历元间的定位结果且使得历元间的定位结果的差值稳定的方法都可以应用于本发明，比如，前述的rtk方法或者ppp方法。

请参阅图3，在基准站接收机实际使用过程中，为了防止误判，所述方法除了判断历元间的定位结果的差值外，还判断基准站接收机的速度有无变化。基准站接收机的速度可以采用已有技术，不再赘述。该第二实施方式的方法具体如下：所述阈值包括第一阈值和第二阈值。所述第一阈值可以按照基准站接收机计算出的速度误差的合理倍数确定，比如，速度误差为0.05，合理倍数确定为4，则，第一阈值为0.2。所述第二阈值的确定方式与第一实施方式相同，不再赘述。该方法还包括如下步骤：

2s2：获得载体的速度；在该步骤中，如何获得载体的速度可以采用现有技术，比如，基准站接收机在利用卫星信号计算所述定位结果的过程中就可以计算出速度。

2s3、判断所述定位结果是否可靠，在所述定位结果不可靠的情况下，不向外发送所述差分数据并继续判断新产生的定位结果；在所述定位结果可靠的情况下，判断速度是否大于第一阈值及定位结果的差值是否大于第二阈值，在速度大于第一阈值及定位结果的差值大于第二阈值的情况下，判定所述基准站接收机发生移动而产生报警信号(为了与第一实施方式的报警信号相区别，将此种实施方式中的报警信号称为第二报警信号)，产生报警信号后，向外发送该报警信号。在如下三种情况下不产生报警信号而向外发送数据：1)在速度大于第一阈值及所述差值不大于第二阈值；2)速度小于所述第一阈值及所述差值大于第二阈值；3)所述速度小于第一阈值及所述差值大于第二阈值。通过再判断历元间的定位结果的差值与阈值(第二阈值)的方式外还增加速度这一判断条件，这样，速度大于第一阈值表明接收机发生了移动，所以，进一步提高了判断精度。当然，也可以是设置速度的优先级高于相邻历元间的定位结果的差值的优先级，也就是说，只要速度大于其阈值就发送报警信号，仅在速度和所述差值小于各自的阈值的情况下才发送差分数据，这样方案具体如下：在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值、在速度大于第一阈值且是所述差值不大于第二阈值或者在速度不大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号；在速度不大于所述第一阈值且所述差值不大于所述第二阈值的情况下，向外发送差分数据。

基于上述思路，还有一种实现方式如下：判断所述速度是否大于第一阈值，在速度大于第一阈值的情况下，产生第一报警信号并向外发送该第一报警信号，在速度小于第一阈值的情况下，判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，所述基准站接收机产生第二报警信号并向外发送该第二报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，所述基准站接收机向外发送差分数据。

根据上述方法的技术思路，本发明还公开一种oem板卡。该板卡结构如图4所示，该oem板卡包括射频前端模块1、基带数字信号处理模块2、处理器3和发送模块。处理器3包括定位导航运算模块31和处理模块32。所述射频前端模块1、基带数字信号处理模块2、处理器3和发送模块集成于一块pcb板，通过这种方式，硬件上统一布局、信号不容易相互干扰，不再需要插接件，也没有增大电路板的尺寸且相互之间不产生干涉。所述射频前端模块1接收卫星信号，处理卫星信号得到数字中频信号。所述基带数字信号处理模块2处理所述数字中频信号得到观测数据。所述定位导航运算模块31处理该观测数据得到该历元的定位结果。所述oem板卡还产生差分数据，至于oem板卡如何产生差分数据属于现有技术，不再赘述，在一种实施方式中，该定位导航运算模块31包括伪距单点定位模块311、周跳探测模块312、运算模块313、ekf模块314和粗差探测模块315。所述伪距单点定位模块311利用伪距观测量和广播星历进行伪距单点定位得到接收机坐标(初步定位结果)和钟差估值。所述周跳探测模块312在所述伪距单点定位模块311输出的定位结果有效的情况下，利用伪距和载波观测量进行载波周跳探测。所述运算模块313利用接收机坐标、钟差估计值、先验精度进行状态向量和协方差的更新，并利用相应的观测模型和所述状态向量及协方差得到残差向量、系数矩阵和观测量方差阵。所述ekf模块314对所述运算模块313的输出结果进行滤波。所述粗差探测模块315对ekf模块314的输出结果进行粗差探测，在无粗差的情况下，输出状态向量而得到历元的定位结果给处理模块32，在有粗差的情况下，返回所述运算模块313并利用该模块的观测方程继续计算。所述处理模块32获得历元的定位结果，并比较历元之间的定位结果而获得相邻历元间的定位结果的差值，判断所述差值是否大于阈值，在大于阈值的情况下，判定所述基准站接收机发生移动产生报警信号并将该报警信号发送给所述发送模块，在所述差值不大于阈值的情况下，判断所述基准站接收机未发生移动传输定位结果给所述发送模块。所述发送模块向外发送报警信号或者所述差分数据。

请参阅图5，本发明还公开第二种实施方式的oem板卡，该oem板卡与第一实施方式所述的oem板卡相比，所述阈值包括第一阈值和第二阈值且所述处理模块32包括速度获得模块321、定位结果判断模块322和差值处理模块323。所述速度获得模块321获得基准站接收机的速度。所述定位结果判断模块322判断所述定位结果是否可靠，在可靠的情况下产生触发信号，在定位结果不可靠的情况下，不向外发送所述差分数据并继续判断新产生的定位结果。所述差值处理模块323处理相邻历元之间的定位结果得到定位结果的差值，由所述触发信号触发而判断所述速度是否大于所述第一阈值以及所述差值是否大于第二阈值。在速度大于所述第一阈值以及所述差值大于所述第二阈值的情况下，产生所述报警信号并向外发送该报警信号。在如下三种情况下不产生报警信号而向外发送数据：1)在速度大于第一阈值及所述差值不大于第二阈值；2)速度小于所述第一阈值及所述差值大于第二阈值；3)所述速度小于第一阈值及所述差值大于第二阈值，或者，所述差值处理模块在速度大于第一阈值且所述差值大于第二阈值、在速度大于第一阈值且是所述差值不大于第二阈值或者在速度不大于第一阈值且所述差值大于第二阈值的情况下，所述基准站接收机产生报警信号并向外发送该报警信号；在速度不大于所述第一阈值且所述差值不大于所述第二阈值或者的情况下，控制发送模块向外发送差分数据。

作为另一种实现方案，所述处理器还获得基准站接收机的速度，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述处理器包括第一处理模块和第二处理模块，其中，第一处理模块判断所述速度是否大于第一阈值，在速度大于第一阈值的情况下，产生第一触发信号；在速度小于第一阈值的情况下，产生第二触发信号；所述第二处理模块由第一触发信号触发而产生第一报警信号并向外发送该第一报警信号；由第二触发信号触发判断判断所述差值是否大于阈值，在所述差值大于阈值的情况下，产生第二报警信号并向外发送该第二报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，控制所述发送模块向外发送差分数据。

本领域技术人员可以理解，基于上述技术思路，本发明还公开一种接收机。该接收机包括前述任何一种结构的oem板卡。至于oem板卡如何组装成接收机，可以采用现有技术，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，基于上述技术思路，本发明还公开一种存储介质。该存储介质上存储有计算机程序代码。该代码在运行过程中执行所述方法的步骤以判断所述基准站接收机是否发生移动。

综上所述，本发明判断基准站接收机是否移动的方法、oem板卡、接收机和存储介质，均至少具有如下优点：

1、本发明通过相邻历元之间的定位结果的差值与阈值进行比较，在所述差值大于阈值的情况下，判定所述基准站接收机发生移动并产生报警信号，在所述差值不大于阈值的情况下，判断所述基准站接收机未发生移动并向外发送数据，因此，与cn107991694a号专利相比，本发明仅需要一台基准站接收机就可以完成，也不需要电子气泡等，所以，设备少，此外，由于采用相邻历元间的定位结果的差值与阈值相比较的方式，其中，相邻历元间的定位结果的差值稳定(特别是采用伪距单点定位，然后再对伪距单点定位结果进行滤波的方式获得的定位结果，这种方式中的相邻历元间的定位结果的差值稳定)，如果基准站接收机发生移动，将破坏这种稳定而使得相邻历元间的定位结果的差值发生明显变化，所以，这种判断方式能提高判断精度。

2、由于本发明通过判断速度与第一阈值和比较历元之间的定位结果的差值与第二阈值这两种手段来判断基准站接收机是否移动，因为如果基准站接收机发生移动，速度变化会很明显，所以，通过增加速度判断条件，进一步提高了判断的精度。