一种利用分区组网提高航标定位精度的方法
【专利摘要】本发明公开一种利用分区组网提高航标定位精度的方法，包括以下步骤：步骤一，首先根据水域情况，将水域进行分区，先划分为若干个中型分区，再划分为若干小分区；然后在每一个中型分区安装基准站设备，用于产生差分纠偏参数；步骤二，在每一个小分区内安装定位装置，包括一个主设备和一个以上从设备；主设备和从设备之间通过小分区内无线局域网进行通信；步骤三，主设备接收远程服务器下发的差分纠偏参数，并同时传输给从设备；主设备和从设备分别对自身定位数据进行修正，然后再由主设备上传给远程服务器。本发明可以节省建设CORS差分站的巨大费用，达到同等的定位效果，分区组网可以降低服务器负担和网络通信费用，降低从设备的功耗。
【专利说明】一种利用分区组网提高航标定位精度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定位技术，具体涉及了一种利用分区组网提高航标定位精度的方法；其主要应用于内河航道、海岸航道的航标控制及定位。
【背景技术】
[0002]现在，GPS卫星定位技术已经在许多行业得到了良好的应用，普通民用的定位精度也达到了 10米左右，如果采用差分技术，可以抬高到5米左右。然而，5米的定位精度对于天然航道的定位要求是远远不够的。在天然航道中，航槽往往很窄，船舶往往是贴着航槽边的岩石航行的，特别是在某些险滩尤为如此。所以，5米的定位精度往往满足不了航道管理和船舶航行的需要，有必要把定位精度提高到I米左右，甚至更高。现在，使用高精度仪器，在差分站的配合下，定位精度是可以达到厘米级的，但是其使用成本很高。
[0003]航标遥控遥测系统的应用，极大的提高了航标的管理水平，降低了管理人员的劳动强度，使管理人员在办公室就能实时掌握航标的实际情况，能及时发现问题和解决问题。如果能降低成本地实现高精度的定位目标，将更有利于航标遥控遥测系统的推广和应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用分区组网提高航标定位精度的方法；其不仅保证了高精度定位，而且使用成本低，有利于航标遥控遥测系统在航道、港口等需要大量布置定位监控设备的场所推广应用。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
一种利用分区组网提高航标定位精度的方法，包括以下步骤:
步骤一，首先根据水域情况，将需要定位的水域进行分区，先划分为若干个中型分区，每一个中型分区下面再划分为若干个小分区；然后对每一个中型分区进行排查，是否已安装有基准站设备；当中型分区内没有基准站设备时，则在该中型分区内选取一个合适的固定位置，安装一台基准站设备；所述的基准站设备自动计算定位偏差，产生差分纠偏参数并通过3G通信模块传输给远程服务器；
步骤二，在每一个小分区内安装定位装置；所述的定位装置包括一个主设备和一个以上从设备；所述的主设备和从设备之间通过2.4G无线通信模块进行数据无线传输；所述的主设备通过3G通信模块与远程服务器进行数据无线传输；
步骤三，所述的远程服务器将基准站设备传输过来的差分纠偏参数进行优化处理后下发给相应小分区内的主设备，主设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，同时通过2.4G无线通信模块将差分纠偏参数发送给从设备；所述的从设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，然后将修正后的定位数据与自身的工作状态信息发送给主设备；主设备接收到从设备的定位数据与工作状态信息后，将它们连同主设备自身修正后的定位数据与工作状态信息一起发送给远程服务器，实现远程服务器对定位装置进行高精度定位监控。[0006]在本发明中，基准站设备安装在一些固定的航道设施上(即合适的固定位置)，如航道管理站的屋顶、岸上固定灯塔等，其可以记录安装位置的大地坐标，并可以通过算法产生一个有效区域内的定位用的差分纠偏参数；而且每个基准站设备的覆盖半径以不超过15km为最佳(这也是中型分区的大小范围)。在划分的小分区中，每一个小分区设置一个主设备和一个以上从设备，并且本小分区与远程服务器的通信则是只需通过主设备即可，而主设备与从设备之间则通过使用成本低廉的2.4G无线通信模块组件无线局域网进行通信；这样可以极大地降低了设备的功耗以及使用成本。
[0007]作为本发明的进一步说明，所述的主设备和从设备均分别主要由设备箱体和固定安装在设备箱体内部的控制电路板构成；所述的控制电路板上设有若干个接线卡槽，所述的接线卡槽上分别安装主控制器、GPS定位模块和2.4G无线通信模块；所述设备箱体上还设有GPS天线接口、2.4G无线通信天线接口、串行接口、LED航标灯接口和电源接口 ；所述的GPS天线接口和2.4G无线通信天线接口分别与GPS定位模块和2.4G无线通信模块相连接；所述的串行接口、LED航标灯接口和电源接口分别与主控制器相连接；所述的主设备的控制电路板还设有3G通信模块，主设备的设备箱体上还设有3G通信天线接口 ；所述的3G通信天线接口与3G通信模块相连接。
[0008]在本发明中，基准站设备的结构设计与定位装置的主设备一样，只是它们的主控制器内部的参数配置不一样而已。
[0009]作为本发明的进一步说明，所述的GPS定位模块支持双串口通信，一个串口用于传输控制命令和定位信息，一个串口用于传输差分修正参数。
[0010]作为本发明的进一步说明，所述的串行接口用于串口调试或外接串口型传感器；所述的LED航标灯接口支持I/O控制和串口控制。在本发明中，串行接口、LED航标灯接口和电源接口均可以采用防水型航空插头。
[0011]在本发明中，所述主设备和从设备的控制电路板上还设有复位电路和工作状态指示灯。所述主设备和从设备的设备箱体均采用防水型设备箱体。
[0012]作为本发明的进一步说明，所述的远程服务器是一台带公网IP的计算机，安装有Mysql数据库系统。
[0013]作为本发明的进一步说明，所述的远程服务器下发差分修正参数采用间歇发送法，具体为:首先在远程服务器中设定间歇时间，远程服务器收到基准站的差分修正参数时，先判断此基准站设备的当前时间是否达到间歇时间，没有达到间歇时间就丢弃；当达到间歇时间时，浏览设备列表里面的主设备，把差分修正参数通过SOCKET端口下发给与基准站设备同一中型分区内的主设备。
[0014]本发明的优点:
1.本发明中用于定位的硬件设备的结构基本一样，可以通过配置参数和插入不同的模块来实现基准站设备、主设备和从设备的3种工作模式，利用简单的设备实现区域内的差分定位功能，大大提高了定位精度，降低了建设同等精度CORS站的建设成本。
[0015]2.同一个小分区内的主设备和从设备通过2.4G无线通信模块，组建本小分区的无线局域网，进行数据相互传输；然后通过主设备收集和传输从设备的信息数据，降低了3G通信的费用，同时降低了远程服务器的通信负担，提高了差分定位的效率。
[0016]3.通过间歇差分纠偏参数的发送，减少信息发送量，降低设备的功耗。【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的工作原理及系统结构示意图。
[0018]图2是本发明的主设备的组成及结构示意图。
[0019]图3是本发明的从设备的组成及结构示意图。
[0020]附图标记:1-设备箱体，2-控制电路板，3-主控制器，4-2.4G无线通信模块，5-2.4G无线通信天线接口，6-3G通信装置，7-3G通信天线接口，8-GPS定位模块，9-GPS天线接口，10-工作状态指示灯，11-串行接口，12-LED航标灯接口，13-电源接口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下具体实施例。
[0022]实施例1:
如图1-3所示，一种利用分区组网提高航标定位精度的方法，包括以下步骤:
步骤一，首先根据水域情况，将需要定位的水域进行分区，先划分为若干个中型分区，每一个中型分区下面再划分为若干个小分区；然后对每一个中型分区进行排查，是否已安装有基准站设备；当中型分区内没有基准站设备时，则在该中型分区内选取一个合适的固定位置，安装一台基准站设备；所述的基准站设备自动计算定位偏差，产生差分纠偏参数并通过3G通信模块传输给远程服务器；
步骤二，在每一个小分区内安装定位装置；所述的定位装置包括一个主设备和一个以上从设备；所述的主设备和从设备之间通过2.4G无线通信模块进行数据无线传输；所述的主设备通过3G通信模块与远程服务器进行数据无线传输；
步骤三，所述的远程服务器将基准站设备传输过来的差分纠偏参数进行优化处理后下发给相应小分区内的主设备，主设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，同时通过2.4G无线通信模块将差分纠偏参数发送给从设备；所述的从设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，然后将修正后的定位数据与自身的工作状态信息发送给主设备；主设备接收到从设备的定位数据与工作状态信息后，将它们连同主设备自身修正后的定位数据与工作状态信息一起发送给远程服务器，实现远程服务器对定位装置进行高精度定位监控。
[0023]所述的主设备和从设备均分别主要由设备箱体I和固定安装在设备箱体I内部的控制电路板2构成；所述的控制电路板2上设有若干个接线卡槽，所述的接线卡槽上分别安装主控制器3、GPS定位模块8和2.4G无线通信模块4 ;所述箱体I上还设有GPS天线接口
9、2.4G无线通信天线接口 5、串行接口 11、LED航标灯接口 12和电源接口 13 ;所述的GPS天线接口 9和2.4G无线通信天线接口 5分别与GPS定位模块8和2.4G无线通信模块4相连接；所述的串行接口 11、LED航标灯接口 12和电源接口 13分别与主控制器3相连接；所述的主设备的控制电路板2还设有3G通信模块6，主设备的设备箱体上还设有3G通信天线接口 7 ;所述的3G通信天线接口 7与3G通信模块6相连接。所述的GPS定位模块支持双串口通信，一个串口用于传输控制命令和定位信息，一个串口用于传输差分修正参数。所述的串行接口 11用于串口调试；也可以外接串口型传感器；所述的LED航标灯接口 12支持I/O控制和串口控制。
[0024]所述的远程服务器是一台带公网IP的计算机，安装有Mysql数据库系统。所述的远程服务器下发差分修正参数采用间歇发送法，具体为:首先在远程服务器中设定间歇时间，远程服务器收到基准站的差分修正参数时，先判断此基准站设备的当前时间是否达到间歇时间，没有达到间歇时间就丢弃；当达到间歇时间时，浏览设备列表里面的主设备，把差分修正参数通过SOCKET端口下发给与基准站设备同一中型分区内的主设备。
[0025]该实施例的方法可以节省建设CORS差分站的巨大费用，达到同等的定位效果，分区组网可以降低服务器负担和网络通信费用，降低从设备的功耗。
【权利要求】
1.一种利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一，首先根据水域情况，将需要定位的水域进行分区，先划分为若干个中型分区，每一个中型分区下面再划分为若干个小分区；然后对每一个中型分区进行排查，是否已安装有基准站设备；当中型分区内没有基准站设备时，则在该中型分区内选取一个合适的固定位置，安装一台基准站设备；所述的基准站设备自动计算定位偏差，产生差分纠偏参数并通过3G通信模块传输给远程服务器； 步骤二，在每一个小分区内安装定位装置；所述的定位装置包括一个主设备和一个以上从设备；所述的主设备和从设备之间通过2.4G无线通信模块进行数据无线传输；所述的主设备通过3G通信模块与远程服务器进行数据传输； 步骤三，所述的远程服务器将基准站设备传输过来的差分纠偏参数进行优化处理后下发给相应小分区内的主设备；所述的主设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，同时通过2.4G无线通信模块将差分纠偏参数发送给从设备；所述的从设备收到差分纠偏参数后，对自身的定位数据进行修正，然后将修正后的定位数据与自身的工作状态信息发送给主设备；主设备接收到从设备的定位参数与工作状态信息后，将它们连同主设备自身修正后的定位数据与工作状态信息一起发送给远程服务器，实现远程服务器对定位装置进行高精度定位监控。
2.根据权利要求1所述的利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:所述的主设备和从设备均分别主要由设备箱体(I)和固定安装在设备箱体(I)内部的控制电路板(2)构成；所述的控制电路板(2)上设有若干个接线卡槽，所述的接线卡槽上分别安装主控制器(3)、GPS定位模块(8)和2.4G无线通信模块(4);所述设备箱体(I)上还设有GPS天线接口(9)、2.4G无线通信天线接口(5)、串行接口(11)、LED航标灯接口(12)和电源接口(13);所述的GPS天线接口(9)和2.4G无线通信天线接口(5)分别与GPS定位模块(8)和2.4G无线通信模块(4 )相连接；所述的串行接口( 11 )、LED航标灯接口( 12 )和电源接口(13)分别与主控制器(3)相连接；所述的主设备的控制电路板(2)还设有3G通信模块(6)，主设备的设备箱体(I)上还设有3G通信天线接口(7);所述的3G通信天线接口(7)与3G通信模块(6)相连接。
3.根据权利要求2所述的利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:所述的GPS定位模块(8)支持双串口通信，一个串口用于传输控制命令和定位信息，一个串口用于传输差分修正参数。
4.根据权利要求2或3所述的利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:所述的串行接口(11)用于串口调试或外接串口型传感器；所述的LED航标灯接口(12)支持I/O控制和串口控制。
5.根据权利要求1所述的利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:所述的远程服务器是一台带公网IP的计算机，安装有Mysql数据库系统。
6.根据权利要求1或5所述的利用分区组网提高航标定位精度的方法，其特征在于:所述的远程服务器下发差分修正参数采用间歇发送法，具体为:首先在远程服务器中设定间歇时间，远程服务器收到基准站的差分修正参数时，先判断此基准站设备的当前时间是否达到间歇时间，没有达到间歇时间就丢弃；当达到间歇时间时，浏览设备列表里面的主设备，把差分修正参数通过SOCKET端口下发给与基准站设备同一中型分区内的主设备。
【文档编号】G01S19/07GK104035103SQ201410318703
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】李文勇, 覃柳贤, 陈向进, 卢瀚清, 邓海, 王连华, 关则兴, 张国政, 韦著华, 石方梅 申请人:广西远长公路桥梁工程有限公司, 广西壮族自治区柳州航道管理局