卫星导航地面差分参考站及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卫星导航定位设备及其系统，特别是一种卫星导航地面差分参考 站及其系统。
【背景技术】
[0002] 卫星导航地面差分参考站是高精度卫星导航定位系统的重要组成部分，借助于卫 星导航地面差分参考站提供的高精度差分改正数据，基于卫星导航的实时动态差分定位方 式可获得厘米级甚至亚厘米级的定位精度。现有技术的卫星导航地面差分参考站采用位 置固定的高精度卫星导航接收机作为基准站，通过对卫星信号的连续跟踪获取差分改正数 据，并发送至流动站完成差分定位。由于高精度卫星导航接收机体积较大，耗电量严重，对 基准站的建设与选址提出了较高要求，而且受基准站硬件资源限制差分参考系统的处理能 力不够。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种卫星导航地面差分参考站及其系统，要解决的技术问题 是降低基准站建设的复杂程度，提高差分参考系统的处理能力。
[0004]本发明采用以下技术方案：一种卫星导航地面差分参考站，设有基准站，所述基 准站与远程的数据处理中心联网；所述基准站设有天线，天线连接有射频采集器，天线用 于接收导航卫星无线传输来的射频卫星导航信号，射频采集器用于将射频卫星导航信号转 换为数字中频采样信号；所述数据处理中心设有云端解算服务器和云端数据服务器，射频 采集器经网络将数字中频采样信号传输至云端解算服务器，云端解算服务器用于处理获取 连续的高精度差分改正量数据，传输至云端数据服务器存储。
[0005]本发明的基准站经光纤网络与数据处理中心联网。
[0006]本发明的数据处理中心与流动站联网。
[0007]本发明的数据处理中心与流动站采用数据网络联网。
[0008]本发明的云端数据服务器将连续的高精度差分改正量数据发送至流动站。
[0009]本发明的射频采集器由顺序连接的滤波器、射频混频器、数模转换器、混频器、缓 存器和网络通信控制器组成。
[0010] 一种卫星导航地面差分参考站系统，其特征在于：所述卫星导航地面差分参考站 系统设有混频器模块、网络通信控制器模块、高精度差分数据解算处理模块、数据存储模 块、数据分发模块、用户接入模块；
[0011] 所述混频器模块将数字中频采样信号混频至基带，并将混频后的基带数字中频采 样信号发送至网络通信控制器模块；
[0012] 所述网络通信控制器模块读取基带数字中频采样信号，将打包后的基带数字中频 采样信号通过光纤网络传输至高精度差分数据解算处理模块；
[0013]所述高精度差分数据解算处理模块接收打包的基带数字中频采样信号，解压处理 后获得连续的高精度差分改正量数据，发送至数据存储模块；所述处理包括以下步骤：
[0014] 一、在基带数字中频采样信号中，按偏离中心频率-IOkHz至+IOkHz的顺序搜索 可见卫星信号，获得可见卫星信号的载波相位、载波多普勒频率、测距码相位和信号载噪比 的初始值；
[0015] 二、在接收到的可见卫星信号的数字中频采样信号中跟踪可见卫星信号，获取从 数字中频采样信号起始处开始的载波相位、载波多普勒频率、测距码相位和信号载噪比的 观测量进行跟踪；
[0016] 三、从连续跟踪的数字中频采样信号中使用二进制相移键控硬判决方法解调导航 电文，所述导航电文为卫星的星历数据、时钟校正数据和历书信息；
[0017] 四、根据获取的载波相位、载波多普勒频率、测距码相位、信号载噪比观测量和导 航电文，采用三角定位方法计算位于固定观测点的基准站位置坐标；
[0018] 五、将计算得到的基准站位置坐标与基准站精确位置坐标进行比较，计算当前时 刻各卫星信号的高精度差分改正量数据；重复步骤三至步骤五，获得连续的高精度差分改 正量数据；
[0019] 所述数据存储模块接收连续的高精度差分改正量数据，进行存储；
[0020] 所述数据分发模块接收用户接入模块的数据请求指令，从数据存储模块中读取已 保存的连续的高精度差分改正量数据，发送至用户接入模块；
[0021] 所述用户接入模块接收用户发送来的请求接入的信息，接收数据分发模块发送来 的连续的高精度差分改正量数据，传输至用户。
[0022] 本发明的系统卫星导航地面差分参考站系统设有缓存器模块，用于接收混频器模 块输出的基带数字中频采样信号，以匹配混频器模块输出的采样速率与光纤网络传输速 率，向网络通信控制器模块发送。
[0023] 本发明的系统用户接入模块接收用户经数据接收模块发送来的请求接入的信息， 所述信息为接入指令、用户位置粗略坐标、用户名、接入密码和差分数据请求，用户接入模 块验证用户名并匹配接入密码，向数据接收模块发送接入成功信号，将用户位置的粗略坐 标和差分数据请求指令发送至数据分发模块；接收数据分发模块发送来的连续的高精度差 分改正量数据，传输至数据接收模块。
[0024] 本发明的系统数据接收模块根据用户的请求，向用户接入模块发送请求接入的信 息；接收用户接入模块发送的连续的高精度差分改正量数据，转发至高精度差分定位模块， 高精度差分定位模块接收到连续的高精度差分改正量数据后，完成高精度差分定位。
[0025] 本发明与现有技术相比，采用射频采集器与数据处理中心代替基准站处理卫星导 航信号，获取高精度差分改正量，射频采集器的体积小、功耗低，可以有效降低基准站建设 的复杂程度，可在复杂的地形环境下建站，在数据处理中心完成信号处理，借助云端强大 的计算能力，获得更高精度的观测数据以及差分改正数据，从而提高卫星导航地面差分参 考站建设效率和差分改正数据的处理效率。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的卫星导航地面差分参考站的结构框图。
[0027] 图2为本发明的射频采集器的结构框图。
[0028] 图3为本发明的卫星导航地面差分参考站系统结构图。
[0029] 图4为本发明的高精度差分数据解算处理模块工作流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的卫星导航地面差分 参考站，利用射频采集器和云端的数据处理中心将处理卫星导航信号及高精度差分改正数 据计算过程传输至数据处理中心（云端）实现。
[0031] 如图1所示，本发明的卫星导航地面差分参考站，设有至少一个基准站，基准站经 光纤网络与数据处理中心（云端）联网，数据处理中心与至少一个流动站采用数据网络联 网。基准站设置在视野开阔且精确位置已知的建站点，数据处理中心设置在远程机房内的 控制中心，流动站为所需测绘测量的位置（用户位置）。
[0032] 基准站设有天线，天线连接有射频采集器，天线接收导航卫星无线传输来的射频 卫星导航信号，射频采集器将射频卫星导航信号转换为数字中频采样信号以便记录保存。
[0033] 数据处理中心设有云端解算服务器和云端数据服务器。射频采集器经光纤网络将 数字中频采样信号传输至云端解算服务器。云端解算服务器接收到数字中频采样信号后， 经处理获取连续的高精度差分改正量数据，使用有线网络传输至云端数据服务器保存，云 端数据服务器对连续的高精度差分改正量数据进行存储，并通过数据网络按Ntrip协议格 式将连续的高精度差分改正量数据发送至流动站。
[0034] 流动站经数据网络接收到连续的高精度差分改正量数据后，使用实时动态控制系 统RTK(Real-timekinematic)校正本流动站对卫星导航信号的伪距观测值中因大气传播 延迟和卫星时钟漂移引起的误差量，完成定位，从而实现高精度差分定位。
[0035] 如图2所示，射频采集器由顺序连接的滤波器、射频混频器、数模转换器、混频器、 缓存器和网络通信控制器组成。从导航卫星发出的射频卫星导航信号由天线接收后，经滤 波器滤除带外噪声，由射频混频器下载变频至16. 38MHz中频，数模转换器采样并转化为数 字中频采样信号，经由中频混频器（混频器）下变频至基带，并送至缓存器缓存，在网络通 信控制器的控制下经光纤网络向数据处理中心传输数字中频采样信号。
[0036] 如图3所示，本发明的卫星导航地面差分参考站系统（系统），设有混频器模块、缓 存器模块、网络通信控制器模块、高精度差分数据解算处理模块、数据存储模块、数据分发 模块、用户接入模块、数据接收模块和高精度差分定位模块。混频器模块、缓存器模块和网 络通信控制器模块设置在基准站内，高精度差分数据解算处理模块设置在云端解算服务器 内，数据存储模块、数据分发模块和用户接入模块设置在云端数据服务器内，数据接收模块 和高精度差分定位模块设置在流动站内。
[0037] 混频器模块接收数模转换器输出的数字中频采样信号，将其混频至基带，并将混 频后的基带数字中频采样信号发送至缓存器模块，缓存器模块缓存后发送至网络通信控制 器模块。
[0038] 缓存器模块接收混频器模块输出的基带数字中频采样信号，缓存，以匹配混频器 模块输出的采样速率与光纤网络传输速率，按采样时间顺序排列形成缓存信号，并向网络 通信控制器模块发送缓存信号。
[0039] 网络通信控制器模块接收缓存器模块发送来的缓存信号后，读取基带数字中频采 样信号，按接收到的数据格式打包为长度8192字节的数据传输包，以实现在光纤网络中的 无差错传输，完成数据打包（压缩）及传输控制工作，将打包后的基带数字中频采样信号通 过光纤网络传输至高精度差分数据解算处理模块。
[0040] 高精度差分数据解算处理模块接收打包的基带数字中频采样信号，解压处理后获 得连续的高精度差分改正量数据，发送至数据存储模块。
[0041] 如图4所示，高精度差分数据解算处理模块对打包的基带数字中频采样信号解压 后，进行处理，包括以下步骤：
[0042] 一、在基带数字中频采样信号中，按偏离中心频