一种基于北斗卫星导航的定位跟踪系统的制作方法

本发明涉及定位跟踪领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航的定位跟踪系统。

背景技术：

现有技术中，定位终端一般都是在本地显示用户所在的位置。但是在一些特殊领域，比如特种设备运输，需要实时知道车辆的位置，对车辆进行定位跟踪，因此，我们需要一种能够实现定位跟踪功能的系统。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种基于北斗卫星导航的定位跟踪系统，所述系统包括移动终端、传输网络和控制中心。

所述移动终端用于通过接收北斗卫星发送的定位信号，并根据所述定位信号获取用户的位置信息；移动终端将所述位置信息传输到传输模块；

所述传输模块用于将所述位置信息转发到控制中心；

所述控制中心用于存储所述位置信息，并将所述位置信息进行实时显示以实现对移动终端位置的定位跟踪。

所述移动终端包括通信单元、处理单元、存储单元和显示单元；所述通信单元用于接收所述定位信号，并传输至所述处理单元；所述处理单元用于根据所述定位信号解析出位置信息，并传输到存储单元；所述存储单元用于存储所述位置信息；所述显示单元用于实时显示所述位置信息。

所述控制中心包括存储模块、处理模块和跟踪模块；

所述存储模块用于采用区块链存储的方式存储所述位置信息；

所述跟踪模块用于获取操作指令并发送到处理模块；

所述处理模块用于根据所述操作指令调取所述存储模块中的数据计算出相应的指令结果，并将所述指令结果传输到跟踪模块；

所述跟踪模块还用于显示所述指令结果。

所述跟踪模块包括登录登录验证单元、输入单元、输出单元；所述登录登录验证单元用于检验使用跟踪模块的人员是否具有跟踪模块的使用权限；所述输入单元用于使用人员输入处理指令；所述输出单元用于显示所述指令结果。

本发明的有益效果为：本发明通过传输网络将移动终端的位置信息传输到控制中心，实现了控制中心对移动终端的定位跟踪。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1，为本发明一种基于北斗卫星导航的定位跟踪系统的一种示例性实施例图。

图2，为本发明移动终端的一种示例性实施例图。

图3，为本发明循环跟踪环路的一种示例性实施例图。

附图标记：

移动终端1、传输网络2、控制中心3、通信单元11、处理单元12、存储单元13和显示单元14。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明的一种基于北斗卫星导航的定位跟踪系统，所述系统包括移动终端1、传输网络2和控制中心3。

所述移动终端1用于通过接收北斗卫星发送的定位信号，并根据所述定位信号获取用户的位置信息；移动终端1将所述位置信息传输到传输模块；

所述传输模块用于将所述位置信息转发到控制中心3；

所述控制中心3用于存储所述位置信息，并将所述位置信息进行实时显示以实现对移动终端1位置的定位跟踪。

在一种实施方式中，如图2所示，所述移动终端1包括通信单元11、处理单元12、存储单元13和显示单元14；所述通信单元11用于接收所述定位信号，并传输至所述处理单元12；所述处理单元12用于根据所述定位信号解析出位置信息，并传输到存储单元13；所述存储单元13用于存储所述位置信息；所述显示单元14用于实时显示所述位置信息。

在一种实施方式中，所述位置信息包括经纬度、移动方向和移动速度。

在一种实施方式中，所述通信单元11包括接收天线和中频信号采样器。

在一种实施方式中，所述接收天线为gps/bds双模测量型圆盘天线。

在一种实施方式中，所述中频信号采样器为gnss(gpsl1+bd2b1)型中频信号采样器。

在一种实施方式中，所述处理单元12为笔记本电脑。

在目前北斗卫星导航系统的发展中，存在导航性能误差的问题，其中对流层误差以及卫星定轨误差问题十分显著，需要通过多种方法进行消除或者是抑制，提高卫星导航与定位的性能。多径效应作为卫星导航系统中造成误差的物理现象，主要针对导航卫星中的信号发射、散射而言，由于散射以及反射会让各信号之间存在相对相位以及相对时延，相对衰落问题突出，对于接收环路中接收到的信号会发生改变，产生畸形以及误差。信号的畸形和误差会对接收机环路运算产生影响，造成导航数据失真以及载波相位畸变，最终引起测量数据质量问题，在严重情况下会导致接收机环路失锁。因此，我们设计了一种循环跟踪环路用以解决上述问题。

在一种实施方式中，所述通信单元11还包括循环跟踪环路，如图3所示，所述循环跟踪环路包括混频器、前馈分数间隔滤波器、均衡器、判决器、码跟踪环路、码跟踪循环环路和载波跟踪环路；

所述混频器包括第一混频器、第二混频器和第三混频器；

所述第一混频器分别与前馈分数间隔滤波器和载波跟踪环路连接；

第二混频器分别与前馈分数间隔滤波器和载波跟踪环路连接；

所述前馈分数间隔滤波器与第三混频器连接；

第三混频器分别与均衡器、码跟踪环路连接；

均衡器分别与判决器、码跟踪循环环路连接；

判决器与第三混频器连接；

码跟踪循环环路与载波跟踪环路连接。

循环跟踪环路将定位信号分为两路进行输入，其中一路输入到第一混频器，第一混频器将定位信号与载波跟踪环路输出的p支路载波信号进行混频，然后将混频结果输入到前馈分数间隔滤波器；

定位信号的另一路输入到第二混频器，第二混频器将定位信号与载波跟踪环路输出的i支路信号进行混频，然后输入到前馈分数间隔滤波器；

前馈分数间隔滤波器用于根据第一混频器和第二混频器的输出实现定位信号中的i支路载波和p支路载波的剥离，去除定位信号中的i支路载波，输出定位信号中的p支路载波；其中，定位信号中的p支路载波是需要的，i支路载波是混杂在内需清洗除掉的；

前馈分数间隔滤波器输出的p支路载波经过第三混频器后，分别输入到均衡器和码跟踪环路进行处理；

均衡器处理完毕的信号和码跟踪环路处理完毕的信号一起输入到码跟踪循环环路；

码跟踪循环环路将均衡器处理完毕的信号和码跟踪环路处理完毕的信号形成复信号，输入到载波跟踪环路；

载波跟踪环路对所述复信号进行信号补偿，实现码跟踪。

循环跟踪环路根据码跟踪的结果进行解调，最终得到导航电文，然后采用准确跟踪处理后得到码相位。

本发明上述实方式，在多径效应的影响下，很好地实现信号捕获，实现提高伪距的测量精度。在传统码跟踪环路的基础上引入码跟踪循环环路，增加滑动检测以及码跟踪循环环路方案，可以解决信道中的多径信号产生相互干扰作用，起到均衡器自适应功能，通过二次跟踪实现对信号变化的自适应跟踪，对于捕捉到的定位信号能够进入跟踪环路当中，然后进行相应工作和计算，能够最大程度的减小多径效应的影响。

在一种实施方式中，所述传输网络2为移动通信网络。

在另一种实施方式中，所述传输网络2为3g网络、4g网络、5g网络的任意一种。

在一种实施方式中，所述控制中心3包括存储模块、处理模块和跟踪模块；

所述存储模块用于采用区块链存储的方式存储所述位置信息；

所述跟踪模块用于获取操作指令并发送到处理模块；

所述处理模块用于根据所述操作指令调取所述存储模块中的数据计算出相应的指令结果，并将所述指令结果传输到跟踪模块；

所述跟踪模块还用于显示所述指令结果。

在一种实施方式中，所述跟踪模块包括登录登录验证单元、输入单元、输出单元；所述登录登录验证单元用于检验使用跟踪模块的人员是否具有跟踪模块的使用权限；所述输入单元用于使用人员输入处理指令；所述输出单元用于显示所述指令结果。

在一种实施方式中，所述输出模块包括视频输出单元、音频输出单元。

在一种实施方式中，所述输入单元包括语音输入单元、文字输入单元。

在一种实施方式中，所述视频输出单元包括显示屏，所述音频输出单元包括音箱。

在一种实施方式中，所述文字输入单元包括鼠标和键盘，所述语音输入单元包括麦克风。

在一种实施方式中，所述登录登录验证单元通过3d人脸识别的方式检验使用跟踪模块的人员是否具有跟踪模块的使用权限。

在另一种实施方式中，所述等于登录验证单元通过瞳孔识别的方式检验使用跟踪模块的人员是否具有跟踪模块的使用权限。

在另一种实施方式中，所述登录验证单元包括指纹图像获取子单元，灰度化处理子单元、划分子单元、滤波子单元、二值化子单元、提取子单元、特征点过滤子单元、特征提取子单元和特征对比子单元。

所述指纹图像获取子单元用于获取使用跟踪模块的人员的指纹图像；

所述灰度化处理子单元用于对所述指纹图像进行灰度化处理，获得指纹灰度图像；

所述划分子单元用于根据自定义的划分方式所述指纹灰度图像划分为多个区块；

所述滤波子单元用于对每一个区块采用自适应的滤波方式进行滤波处理；

所述二值化子单元用于对滤波子单元滤波处理后的图像进行二值化处理；

所述提取子单元用于对二值化处理后的图像进行骨架提取；

所述特征点过滤单元用于对细化子单元处理后的图像进行虚假特征点的去除；

所述特征提取子单元用于对特征点过滤单元处理后的图像进行特征提取，获取指纹特征数据；

所述特征对比子单元用于将所述特征数据与预存的特征数据进行对比，以判断所述人员是否具有跟踪模块的使用权限。

在一种实施方式中，所述灰度化处理子单元用于对所述指纹图像进行灰度化处理，获得指纹灰度图像，包括：

分别计算指纹图像在rgb颜色空间中，r、g、b三种颜色分量的值的和：

式子中，k＝{r，g，b}，m表示指纹图像中的所有像素点的总数，m代表第m个像素点；fk,m表示第m个像素点的分量值；

分别计算r、g、b三种颜色分量的平均值：

分别计算r、g、b三种颜色分量的总和在指纹灰度图像中所占的比例：

分别计算r、g、b三种颜色分量的标准差：

若bdck大于预设的阈值yzk，则afk,m＝fk,m×(heik+1)；否则，afk,m＝fk,m×heik；afk,m表示调整后的分量值；

采用下述方式对指纹图像进行灰度化处理：

式子中，afr,m、afg,m、afb,m分别表示第m个像素点红色分量、绿色分量、蓝色分量调整后的分量值；fb,m、fr,m、fg,m分别表示第m个像素点红色分量、绿色分量、蓝色分量调整前的分量值；η1和η2表示权重参数。

本发明上述实施例，对像素点的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行自定义的调整，通过三种颜色分量在总的颜色分量中所占的比例作为权重参数，然后再进行灰度化处理，可以有效地避免传统的加权平均算法带来的图像前景和背景区分不明显的问题，提高了后续二值化处理的准确性，从而增强登录验证单元的准确性，避免无关人员使用本申请的定位跟踪系统。

在一种实施方式中，所述划分子单元用于根据自定义的划分方式所述指纹灰度图像划分为多个区块，包括：

将所述指纹灰度图像划分为4个面积大小相同的区块；

对于每一个区块，使用下述划分规则进行划分：

使用四叉树图像划分方式对所述指纹灰度图像进行划分：

对于每一个区块，计算其划分指数：

blockindex＝maxblock-minblock

上式中，blockindex表示区块的划分指数，maxblock表示区块中的灰度最大值，minblock表示区块中的灰度最小值；

将划分指数与划分阈值cutthre进行比较，若划分指数大于划分阈值，且所述区块的面积大于预设的最小区块面积，则对所述区块进一步划分，将所述区块标记为1；否则不再对所述区块进一步划分，所述划分阈值通过下述公式计算：

cutthre＝a1×otsu

式中，otsu表示对所述区块使用otsu算法计算得到的最佳分割阈值参数，presetthre表示预设的划分阈值参数，a1表示数值范围控制参数；

所述进一步划分为：对被标记为1的区块，再次使用上述划分规则进行划分；

如此迭代划分，直到被划分的区块出现：划分指数小于划分阈值或面积小于等于于预设的最小区块面积，从而停止迭代。

本发明上述实施例，使用otsu算法计算不同区块的划分阈值，从而避免了出现传统方式中因为手动设定划分阈值，导致图像划分效率低，缺乏针对性的问题。不同的区块的划分阈值随着区块中的像素点的不同的改变，从而能自适应地对不同的区块进行划分。保证了划分的准确性，从而保证后续滤波处理的准确率和效率。

在一种实施方式中，所述滤波子单元用于对每一个区块采用自适应的滤波方式进行滤波处理，包括：

计算区块中的像素点灰度值的差异性参数：

式中，distrp表示差异性参数，stand表示所述区块中的灰度值标准差，ave表示所述区块中的灰度值平均值，noi表示所述区块中的灰度值为255的像素点的数量，b1和b2为权重参数，b1+b2＝1；

计算区块的噪声标准差stand2；

根据区块的差异性和噪声标准差的不同情况，采用不同的方式对区块进行滤波处理：

(1)若distrp∈(0,1.2*stand2],则采用下述方式对区块进行滤波处理：

使用n1*n1的窗口在区块上进行滑动，对于区块中位置为(x,y)的像素点，其滤波后的灰度值为：

式中，nqk表示区块中位置为(x,y)的像素点的n1*n1大小的邻域像素点的总数，fi表示所述邻域中的第i个像素点的灰度值，af(x,y)表示滤波后位置为(x,y)的像素点的灰度值；

本发明上述实施例，对于distrp比较小的点，其前景内容比较少，主要以滤波为主，所以采用上述运算复杂度较低的方式进行快速滤波，可以有效地提高滤波的速度。

(2)若distrp∈(1.2*stand2,1.4*stand2]，则采用下述方式进行滤波处理：

对于区块中位置为(x,y)的像素点，计算其图像方向d(x,y)：

将区块中位置为的(x,y)像素点的n2*n2大小的邻域中的像素点的位置记为(i,j)，计算两者的图像方向的差的绝对值：

dif(i,j)＝|d(x,y)-d(i,j)|

式中，dif(i,j)表示所述绝对值，d(i,j)表示所述邻域中，位置为(i,j)的像素点的图像方向。

选取所述邻域中，绝对值小于预设的滤波阈值lbthre的像素点，组成集合lb，对于集合lb中的每个像素点，计算其灰度值与所述绝对值的乘积pro(i,j)：

式中，f(i,j)表示所述邻域中，位置为(i,j)的像素点的灰度值，c1表示预设的乘积调节参数；

对集合lb中所有像素点的乘积进行排序，选出排在中间的乘积所对应的像素点的灰度值作为区块中位置为的(x,y)像素点的灰度值；

本发明上述实施例，通过采用待处理像素点的邻域中，图像方向与所述待处理像素点差别小于阈值的邻域像素点进行滤波处理，可以有效地留图像的方向信息，这个对于指纹识别来说尤为重要，而传统的滤波方式容易导致方向信息缺失。而通过选出排在中间的像素点的所对应的乘积来作为处理点(x,y)的像素值，则可以有效地去除图像中的噪点。

(3)若distrp＞1.4*stand2，则通过下述方式进行滤波处理：

对区块中的像素点(x,y)，采用下述公式进行滤波处理：

式中，tf(x,y)表示滤波处理后的像素点(x,y)的灰度值，lyx,y表示像素点(x,y)的n3*n3大小的邻域中的像素点的集合；(i,j)表示所述集合中像素点的位置；

式中，ε²(i,j)表示像素点(i,j)的n4*n4大小的邻域的噪声方差，φ²表示所述区块的灰度值方差，f(i,j)表示滤波处理前，像素点(i,j)的灰度值，μ(i,j)表示像素点(x,y)的n3*n3大小的邻域的灰度值均值；

式中，ξ²表示高斯滤波方差；

式中，f(x,y)表示滤波处理前像素点(x,y)的灰度值，h表示尺度参数，r表示衰减参数；

本发明上述实施例，在进行滤波时考虑了待滤波的像素点遇其邻域像素点之间的距离因素，灰度值因素，以及方向因素。可以在有效地保留图像边缘以及方向信息的同时，对图像进行有效的噪点的去除。滤波处理使用的是提前经过处理的zf(i,j)，该处理使用了像素点(i,j)的邻域噪声方差，整个区块的灰度值方差，以及像素点(x,y)的灰度值均值，能保留更多的边缘信息。

在一种实施方式中，所述提取子单元用于对二值化处理后的图像进行骨架提取，包括：

采用图像细化算法对所述二值化处理后的图像进行骨架提取。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质

包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。