一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統的製作方法

2023-05-01 13:34:56 2

專利名稱：一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電臺對網絡數據進行廣播轉發而實現增強信息播發的定位系統，尤其是一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，屬於定位和測量方法技術領域。
背景技術：
目前導航定位增強方法有區域釐米級實時定位、廣域分米級定位以及實時精密單點定位等方法，精密定位在氣象、交通、測繪、國土、農業、林業、地質調查等行業有著廣闊的應用前景。GPS定位技術在林業工作中的應用已經非常廣泛，諸如森林資源綜合管理和研究，森林火災和病蟲害災情定位及評估，森林資源動態監測，植樹造林，珍稀苗木定位研究和森林分布圖的繪製等工作都已經應用GPS技術。隨著中國北鬥定位系統區域服務的建成，基於GPS和北鬥的林業測量監測方面的應用將會更加廣泛。而這些技術的使用也勢必使得林業工程項目在規劃、實施過程中更加規範、標準。然而，目前實現精密定位的網絡RTK和廣域精密定位都需要數據處理中心播發定位增強信息進行輔助定位。常用的增強信息的播發方法有兩種:一、利用無線電臺進行廣播播發；二、利用GPRS或者3G網絡進行播發。無線電臺由於受到電磁波信號視距傳播的限制而在使用上有諸多不便，目前正被GPRS和3G網絡傳輸方法逐步取代。基於GPRS或3G的行動網路傳輸方法由於其覆蓋率高和便攜性而得到推廣，在城市和近郊的測量中行動網路完全能夠滿足測量的要求。但在林業測量中由於測量作業地點偏遠，部分地區的行動網路覆蓋依然不夠或者信號不好，使得定位的精度以及實時性下降或者定位測量完全不能使用，而在林場的看守所等地方一般具有有線網際網路連接的條件。

發明內容
為了讓GPS和北鬥在林業測量方面的應用能夠深入到偏遠林區，本發明提出了一種利用網際網路結合電臺對導航定位增強信息進行播發的方法。該發明彌補了傳統電臺廣播方法數據傳輸距離短的不足，利用了現有網際網路傳輸的速率以及覆蓋率的優勢，使得GPS和北鬥在林業測量中的應用實現全覆蓋，而不再受限於移動信號在偏遠林區覆蓋不足的現實。本發明提供的技術方案是:一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於，包括:基準站接收機子系統、控制中心子系統、數據傳輸子系統和流動站接收機子系統；所述的基準站接收機子系統和所述的控制中心子系統相連，所述的控制中心子系統和所述的數據傳輸子系統相連，所述的數據傳輸子系統和所述的流動站接收機子系統相連；所述的基準站接收 機子系統通過專網與所述的控制中心子系統進行數據交互，所述的控制中心子系統通過網際網路與所述的數據傳輸子系統之間進行數據交互，所述的數據傳輸子系統通過無線鏈路與所述的流動站接收機子系統進行數據交互，所述的各子系統之間採用雙向通信方式。作為優選，所述的數據傳輸子系統包括網際網路模塊、網絡埠模塊、網絡與電臺接口模塊和轉發電臺；所述的網絡埠模塊一端通過所述的網際網路模塊與所述的控制中心子系統相連，另一端與所述的網絡與電臺接口模塊相連，所述的轉發電臺一端與所述的網絡與電臺接口模塊相連，另一端通過無線鏈路與所述的流動站接收機子系統相連。作為優選，所述的網絡與電臺接口模塊能對RS232/RS485/RS422串口接口數據和TCP/IP協議數據進行相互轉換，具備RS232/RS485/RS422串口接口與RJ45網絡接口的相互轉換能力。作為優選，所述的轉發電臺為具備RS232/RS485/RS422接口的UHF/VHF數字電臺。作為優選，所述的數據傳輸子系統鏈路的拓撲結構為兩級星形級聯結構；在所述的控制中心子系統可承載的負荷範圍內時，任意一個所述的轉發電臺都可以通過所述的網絡與電臺接口模塊連接到所述的網絡埠，構成第一級星形鏈路，所述的轉發電臺通過所述的網絡埠的IP位址進行區分；在一個所述的轉發電臺的無線電信號覆蓋範圍內，可以同時與多個所述的流動站接收機子系統進行數據接收，構成第二級星形鏈路。作為優選，所述的流動站接收機子系統包括流動站電臺和流動站接收機，所述的流動站電臺一端通過無線鏈路與所述的數據傳輸子系統相連，另一端與所述的流動站接收機連接，通過RS232與所述的流動站接收機進行數據交換。作為優選，所述的流動站電臺為具備RS232接口的UHF/VHF數字電臺。作為優選，所述的雙向通信方式的數據傳輸包括增強信息請求和增強信息應答。作為優選，所述的增強信息請求的流程包括以下步驟:
步驟1.1:所述的流動站 接收機子系統將所述的增強信息請求通過無線電對外進行廣播請求信息；
步驟1.2:所述的數據傳輸系統系通過無線電接收增強信息請求後將增強信息請求發往所述的控制中心子系統；
所述的增強信息應答的流程包括以下步驟:
步驟2.1:所述的控制中心子系統通過網際網路將所述的增強信息發往所述的數據傳輸系統系;
步驟2.2:所述的數據傳輸系統系利用無線電將所述的增強信息對外廣播，所述的流動站接收機子系統通過無線電信號接收到所述的增強信息。作為優選，所述的流動站接收機子系統在向所述的控制中心子系統發送所述的增強信息請求時，該請求的第一個字節為所述的流動站接收機子系統中流動站接收機ID號，該ID號在同一個轉發電臺覆蓋區域內唯一，所述的控制中心子系統接收到該請求後返回的增強信息的第一個字節也為該ID號，所述的數據傳輸子系統收到所述的控制中心子系統返回的增強信息後對其進行廣播播發，轉發電臺覆蓋區域內的所有流動站接收機都接收該廣播信號，通過識別所述的ID號判斷是否接收返回的增強信息，若所述的ID號和自身ID號相同則接收，否則丟棄該次增強信息數據。本發明相對於現有技術，一方面，彌補了使用GPRS、3G無線網絡進行數據傳輸時偏遠地區信號覆蓋不夠以及無線網絡時延較大的弊端，另一方面，解決了傳統電臺轉發方法中作用距離受到較大限制的弊端。


圖1:為本發明的框架圖。圖2:為本發明具體實施例的數據傳輸子系統和流動接收機子系統內部模塊連接示意圖。圖3:為本發明具體實施例的數據傳輸鏈路拓撲結構圖。圖4:為本發明具體實施例的數據傳輸流程圖。圖5:為本發明具體實施例的流動站接收機數據接收流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步詳細的描述。請見圖1，本發明所採取的技術方案是:一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，包括:基準站接收機子系統1、控制中心子系統2、數據傳輸子系統3和流動站接收機子系統4 ;基準站接收機子系統I和控制中心子系統2相連,控制中心子系統2和數據傳輸子系統3相連，數據傳輸子系統3和流動站接收機子系統4相連；基準站接收機子系統I通過專網與控制中心子系統2進行數據交互，控制中心子系統2通過網際網路與數據傳輸子系統3之間進行數據交互，數據傳輸子系統3通過無線鏈路與流動站接收機子系統4進行數據交互，各子系統之間採用雙向通信方式。

請見圖2，本發明的數據傳輸子系統3包括網際網路模塊31、網絡埠模塊32、網絡與電臺接口模塊33和轉發電臺34 ;網絡埠模塊32 —端通過網際網路模塊31與控制中心子系統2相連，另一端與網絡與電臺接口模塊33相連，轉發電臺34—端與網絡與電臺接口模塊33相連，另一端通過無線鏈路與流動站接收機子系統4相連。網絡與電臺接口模塊33能對RS232/RS485/RS422串口接口數據和TCP/IP協議數據進行相互轉換，具備RS232/RS485/RS422串口接口與RJ45網絡接口的相互轉換能力。轉發電臺34為具備RS232/RS485/RS422接口的UHF/VHF數字電臺，轉發電臺34通過UHF/VHF波段無線電對外進行廣播播發數據；本發明的流動站接收機子系統4包括流動站電臺41和流動站接收機42，流動站電臺41 一端通過無線鏈路與數據傳輸子系統的轉發電臺34相連，另一端與流動站接收機42連接，流動站電臺41通過接收UHF/VHF波段無線電信號解調數據，通過RS232與流動站接收機42進行數據交換。流動站電臺41為具備RS232接口的UHF/VHF數字電臺。為了實現一個控制中心同時服務於多個流動站接收機以及一個無線電臺覆蓋區域內多臺流動站接收機同時工作的要求，請見圖3，本發明的數據傳輸子系統3鏈路的拓撲結構為兩級星形級聯結構；在控制中心子系統2可承載的負荷範圍內時，任意一個轉發電臺34都可以通過網絡與電臺接口模塊33連接到網絡埠 32，構成第一級星形鏈路；由於控制中心子系統2和網絡埠 32通過網際網路相連，已經具備了複雜的網絡連接結構，在忽略傳輸線路的路由器部分後控制中心子系統2的伺服器到網絡埠 32即可看成是一個中心負載多個子系統的星形結構，在控制中心系統2的伺服器可承載的負荷範圍內時，任意一個轉發電臺34都可以通過網絡與電臺接口模塊33連接到網絡埠 32從而通過網絡傳輸線路連接到控制中心子系統2而不受距離的限制，由於每個網絡埠 32都分配有不同的IP位址，因此各個轉發電臺34可通過IP位址進行區分。在一個轉發電臺34的無線電信號覆蓋範圍內，可以同時與多個流動站接收機子系統4進行數據接收，構成第二級星形鏈路。請見圖4，為本發明具體實施例的數據傳輸流程圖。本發明雙向通信方式的數據傳輸包括增強信息請求和增強信息應答。轉發電臺34和流動站電臺41實現雙向的數據轉發，轉發電臺34將從網絡與電臺接口模塊33接收的數據通過無線電對外進行廣播或將無線接收到的數據通過RS232/RS485/RS422接口發往網絡與電臺接口模塊33，流動站電臺41通過RS232接口和流動站接收機42定位核心模塊相連，當流動站電臺41通過無線電接收到數據後，將數據通過RS232接口發送到流動站接收機42，當流動站電臺41接收到流動站接收機42發送的數據後通過無線電對外進行廣播。其具體流程為:首先流動站接收機42通過RS232接口向流動站電臺41發送請求消息，流動站電臺41接收到請求消息後利用UHF/VHF波段無線電波將消息對外進行廣播，轉發電臺34接收到無線電信號後解調出請求消息並通過RS232/RS485/RS422串口接口發往網絡與電臺接口模塊33，網絡與電臺接口模塊33實現串口數據到TCP/IP數據包的轉換並從RJ45網絡接口 32向外輸出到網際網路，控制中心子系統2接收到請求信息後將增強信息通過網際網路返回給網絡與電臺接口模塊33，網絡與電臺接口模塊33通過RJ45網絡接口接收到TCP/IP數據包後解析出數據並轉換成RS232/RS485/RS422串口接口的數據發送給轉發電臺34，轉發電臺34接收到串口數據後利用UHF/VHF波段無線電波將數據對外進行廣播，最後流動站電臺41接收到無線電信號後解調出增強信息並通過RS232接口發送給流動站接收機42，流動站接收機42實現精密定位。請見圖5，為本發明具體實施例的流動站接收機數據接收流程圖。在增強信息請求與增強信息應答中由於轉發電臺34和流動站電臺41是一對多的星形結構，所以同一轉發電臺34覆蓋區域內的流動站電臺41必須進行區分，從而控制中心子系統2能夠確定是哪一個流動站接收機子系統4發出請求消息，並且在增強信息返回時流動站接收機42可以判斷流動站電臺41接收到的增強信息是否和自己的請求相對應，如果是則從中獲取增強信息，否則丟棄該信息。具體實現流程為，在流動站接收機42初始化後向流動站電臺41發送包含ID號的增強信息請求消息，由於控制中心子系統2負載能力有限，此處ID號佔用消息的第一個字節，即一個轉發電·臺34覆蓋區域最多可有256個流動站，根據前述的數據傳輸流程，當控制中心子系統2接收到該請求消息後返回增強信息，該增強信息的第一個字節為請求消息的ID號，同樣根據前述的數據傳輸流程，轉發電臺34會將包含ID號的增強信息對外進行廣播，此時轉發電臺34覆蓋區域內的所有流動站電臺41都可以對該廣播信號進行接收，當流動站電臺41將接收到的增強信息通過RS232接口發送給流動站接收機42後，流動站接收機42將增強信息包含的ID號與自身ID號進行比較，如果ID號相同則表示該增強信息應該接收，否則丟棄增強信息。本發明的基準站接收機子系統I的接收機首先對衛星信號進行捕獲、跟蹤觀測量的提取以及導航電文解碼，在解調出足夠多的衛星的導航電文後進行定位解算，然後通過自身已知坐標計算差分校正值並將差分校正值通過專用網絡傳輸到控制中心子系統2，控制中心子系統2在接收到多個基準站接收機的差分校正值後即可計算定位增強信息。流動站接收機42上電初始化後可向控制中心子系統2發出定位增強信息請求，控制中心子系統2接收到該請求信息後返回定位增強信息，最終流動站接收機42利用定位增強信息實現實時精密定位，流動站接收機42和控制中心子系統2之間增強信息請求以及增強信息應答的傳輸通過數據傳輸子系統3實現。本發明的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，針對GPRS和3G在城鎮和近郊基本實現全面覆蓋而在偏遠林區覆蓋不足的現狀，提供一種充分利用現有資源，結合網際網路和電臺對導航定位增強信息進行播發的定位系統，從而實現測量勘測的全面覆蓋。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
權利要求
1.一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於，包括:基準站接收機子系統(I)、控制中心子系統(2)、數據傳輸子系統(3)和流動站接收機子系統(4)； 所述的基準站接收機子系統(I)和所述的控制中心子系統(2)相連，所述的控制中心子系統(2)和所述的數據傳輸子系統(3)相連，所述的數據傳輸子系統(3)和所述的流動站接收機子系統(4)相連； 所述的基準站接收機子系統(I)通過專網與所述的控制中心子系統(2)進行數據交互，所述的控制中心子系統(2)通過網際網路與所述的數據傳輸子系統(3)之間進行數據交互，所述的數據傳輸子系統(3)通過無線鏈路與所述的流動站接收機子系統(4)進行數據交互，所述的各子系統之間採用雙向通信方式。
2.根據權利要求1所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的數據傳輸子系統(3)包括網際網路模塊(31)、網絡埠模塊(32)、網絡與電臺接口模塊(33)和轉發電臺(34);所述的網絡埠模塊(32)—端通過所述的網際網路模塊(31)與所述的控制中心子系統(2)相連，另一端與所述的網絡與電臺接口模塊(33)相連，所述的轉發電臺(34)—端與所述的網絡與電臺接口模塊(33)相連，另一端通過無線鏈路與所述的流動站接收機子系統(4)相連。
3.根據權利要求2所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的網絡與電臺接口模塊(33)能對RS232/RS485/RS422串口接口數據和TCP/IP協議數據進行相互轉換，具備RS232/RS485/RS422串口接口與RJ45網絡接口的相互轉換能力。
4.根據權利要求2所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的轉發電臺(34)為具備RS232/RS485/RS422接口的UHF/VHF數字電臺。
5.根據權利要求2所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的數據傳輸子系統(3)鏈路的拓撲結構為兩級星形級聯結構；在所述的控制中心子系統(2)可承載的負荷範 圍內時，任意一個所述的轉發電臺(34)都可以通過所述的網絡與電臺接口模塊(33)連接到所述的網絡埠(32)，構成第一級星形鏈路，所述的轉發電臺(34)通過所述的網絡埠(32)的IP位址進行區分；在一個所述的轉發電臺(34)的無線電信號覆蓋範圍內，可以同時與多個所述的流動站接收機子系統(4)進行數據接收，構成第二級星形鏈路。
6.根據權利要求1所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的流動站接收機子系統(4)包括流動站電臺(41)和流動站接收機(42)，所述的流動站電臺(41) 一端通過無線鏈路與所述的數據傳輸子系統(3)相連，另一端與所述的流動站接收機(42)連接，通過RS232與所述的流動站接收機(42)進行數據交換。
7.根據權利要求6所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的流動站電臺(41)為具備RS232接口的UHF/VHF數字電臺。
8.根據權利要求1所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的雙向通信方式的數據傳輸包括增強信息請求和增強信息應答。
9.根據權利要求8所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的增強信息請求的流程包括以下步驟: 步驟1.1:所述的流動站接收機子系統(4)將所述的增強信息請求通過無線電對外進行廣播；步驟1.2:所述的數據傳輸系統系(3)通過無線電接收增強信息請求後將增強信息請求發往所述的控制中心子系統(2)； 所述的增強信息應答的流程包括以下步驟: 步驟2.1:所述的控制中心子系統(2)通過網際網路將所述的增強信息發往所述的數據傳輸系統系(3)； 步驟2.2:所述的數據傳輸系統系(3)利用無線電將所述的增強信息對外廣播，所述的流動站接收機子系統(4)通過無線電信號接收到所述的增強信息。
10.根據權利要求9所述的網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，其特徵在於:所述的流動站接收機子系統(4)在向所述的控制中心子系統(2)發送所述的增強信息請求時，該請求的第一個字節為所述的流動站接收機子系統(4)中流動站接收機ID號，該ID號在同一個轉發電臺覆蓋區域內唯一，所述的控制中心子系統(2)接收到該請求後返回的增強信息的第一個字節也為該ID號，所述的數據傳輸子系統(3)收到所述的控制中心子系統(2)返回的增強信息後對其進行廣播播發，轉發電臺覆蓋區域內的所有流動站接收機都接收該廣播信號，通過識別所述的ID號判斷是否接收返回的增強信息，若所述的ID號和自身ID號相同則接收，否則丟棄該次增強信息數據。
全文摘要
本發明涉及一種網際網路與電臺協同信息傳輸的增強定位系統，包括基準站接收機子系統、控制中心子系統、數據傳輸子系統以及流動站接收機子系統；基準站接收機子系統和控制中心子系統相連，控制中心子系統和數據傳輸子系統相連，數據傳輸子系統和流動站接收機相連。控制中心子系統將生成的增強數據通過網際網路向外播發；在各網絡埠，增強數據通過網絡與電臺接口模塊傳遞給轉發電臺；轉發電臺通過無線電向附近的流動站電臺進行廣播。本發明一方面，彌補了使用GPRS、3G無線網絡進行數據傳輸時偏遠地區信號覆蓋不夠以及無線網絡時延較大的弊端，另一方面，解決了傳統電臺轉發方法中作用距離受到較大限制的弊端。
文檔編號H04L29/08GK103236152SQ20131014472
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者章紅平, 嚴崑崙, 張提升, 徐良春, 班亞龍 申請人:武漢大學