本技术涉及导航,尤其涉及一种导航增强系统。
背景技术:
1、地基增强服务器在定位服务、无人驾驶、施工建设等多个领域中有着广泛的应用。然而,传统的地基增强服务器大多采用单服务器北斗定位技术,在一些网络信号或电源不稳定等环境较为恶劣的场合中,对北斗定位数据采集的连续性有一定影响。此外,北斗地基增强服务器需要定期维护,基站服务器一般分布零散,造成运维人员大量工作,且部分运维需要具备一定专业知识才能操作,这限制了北斗地基增强服务器在一些实际应用中的应用。
2、近年来,随着新材料和新技术的发展,远程网络技术的发展,亟需一种能够快速部署、运行可靠、远程运维的北斗地基增强系统。
技术实现思路
1、本技术提供一种导航增强系统,以能够实现北斗系统与其他卫星导航系统(即多种卫星导航系统)的联合定位,提高定位的可靠性和覆盖范围,以及,通过对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行定位增强处理,提高服务在复杂环境下的稳定性,克服地形等因素对信号的影响,从而实现对卫星导航系统发送的导航信号(例如北斗卫星信号)的更高精度解析和更稳定的服务提供。
2、第一方面,本技术提供了一种导航增强系统,所述系统包括数据处理单元、信号接收单元、通信接口单元;
3、所述信号接收单元,用于接收来至少一种卫星导航系统发送的导航信号;
4、所述通信接口单元,用于对系统内部各单元之间的待传输的数据进行预处理,以及,在系统内部各单元之间对完成预处理的数据进行传输;
5、所述数据处理单元,用于对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行定位增强处理,得到目标定位数据。
6、可选的,所述信号接收单元包括:多频段天线、高增益天线、方向性天线、射频前端、低噪声放大器、带通滤波器、信号下变频、信号同步模块、信号质量监测模块、多路径效应处理模块、信号存储模块;
7、所述多频段天线,用于至少一种卫星导航系统发送的导航信号;
8、所述高增益天线,用于增强信号接收,以克服信号衰减和干扰;
9、所述方向性天线,用于针对导航信号的来源方向进行优化,提高信号接收质量;
10、所述射频前端,用于在整个无线通信环节中进行接收、发射信号;
11、所述低噪声放大器,用于放大接收到的微弱信号,同时降低噪声引入;
12、所述带通滤波器,用于滤除信号频率范围之外的干扰,保证信号的纯净度;
13、所述信号下变频,用于将接收到的高频信号下变频至中频或基带;
14、所述信号同步模块,用于实现与导航信号的时间同步,确保信号处理的准确性;
15、所述信号质量监测模块,用于监测接收信号的强度和质量,评估信号的可用性;
16、所述多路径效应处理模块,用于识别并处理由于建筑物、地形引起的多路径效应,减少对定位精度的影响;
17、所述信号存储模块,用于将接收到的导航信号的原始信号数据存储于缓冲区,以便供所述数据处理单元使用。
18、可选的,所述信号接收单元的数据接口与所述数据处理单元的数据接口相匹配,以确保信号数据的高效传输。
19、可选的,所述数据处理单元包括增强模块和定位模块;其中,所述增强模块用于对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行增强处理,得到增强后的导航信号;所述定位模块用于根据所述增强后的导航信息进行定位,得到目标定位数据。
20、可选的,所述增强模块,包括以下子模块:
21、信息型增强子模块,用于通过地面监测站计算误差改正数或完好性信息,并将所述误差改正数或所述完好性信息播发给用户终端,以便所述用户终端接收到所述误差改正数或所述完好性信息后,利用所述误差改正数或所述完好性信息提升定位精度或服务完好性;
22、信号型增强子模块,用于将测距信号与gnss信号进行联合定位;
23、实时轨道确定子模块,用于基于最小二乘法配置方法进行实时轨道解算;
24、实时钟差确定子模块,用于采用非差和历元差分相结合的方式解算钟差;
25、偏差和大气延迟改正子模块,用于采用多频率非差非组合的方式进行码和相位观测值偏差以及电离层和对流层的解算;
26、用户端数据处理模型子模块,用于基于非差非组合的bds/gnss ppp数据处理模型,对多频率信号进行处理;
27、星基系统完好性和接收机自主完好性监测子模块,用于对星基系统完好性和接收机自主完好性进行监测;
28、地基增强子模块,用于利用泛在导航增强基准网,在双频观测值基础上,实现多频观测值支持下的整周模糊度快速固定;
29、大气误差建模子模块,用于建立顾及高程变化的大气误差建模模型,以便减弱高程和站间距离变化对大气误差的影响;
30、软硬件平台子模块,用于利用预设的服务、算法和硬件”进行定位;
31、低轨导航增强子模块,用于播发北斗/gnss增强信号、增强中高轨卫星几何观测强度以及作为独立导航卫星系统播发测距定位信号;
32、标准子模块,用于存储空间信号接口规范、通信网络系统技术规范。
33、可选的,所述定位模块,包括以下子模块:
34、信号接收子模块,用于接收来自各种卫星导航系统的导航信号;
35、信号解调子模块,用于将接收到的导航信号从模拟信号转换为数字信号,并进行解调处理;
36、误差校正子模块,用于对导航信号传播过程中的误差进行校正;
37、定位算法子模块,用于采用定位算法根据各种卫星导航系统的导航信号计算出用户的定位位置信息;
38、数据处理算法子模块,用于对各种卫星导航系统的导航信号进行数据融合;
39、实时动态定位算法子模块,用于提供厘米级定位精度的算法;
40、数据输出子模块,用于将用户的定位位置信息通过通信接口单元发送给用户终端或服务系统;
41、安全子模块,用于利用预设的加密和认证机制,对传输的数据进行加密和认证;
42、其中,所述数据处理单元中的各个子模块均采用冗余设计。
43、可选的,所述数据处理算法子模块,具体包括:
44、信号捕获与跟踪子模块,用于捕获来自所述至少一种卫星导航系统的导航信号,并持续跟踪信号的多普勒频率和码相位;
45、多系统信号处理子模块,用于根据所述至少一种卫星导航系统的导航信号进行联合定位;
46、伪距和相位测量子模块,用于计算卫星到接收器的伪距和相位,为定位提供基本测量数据;
47、误差源识别与校正子模块,用于识别并校正多种误差源,所述多种误差源包括电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差、接收器钟差;
48、多路径效应消除子模块,用于识别并消除由于信号反射造成的多路径效应;
49、数据融合子模块,用于根据所述至少一种卫星导航系统的导航信号和地面基站的数据进行数据融合;
50、实时动态定位子模块,用于实现厘米级精度的实时动态定位;
51、卡尔曼滤波器子模块,用于对测量数据进行最优估计,减少噪声和随机误差的影响;
52、非差分定位算子模块,用于处理非差分定位;
53、差分定位子模块,用于利用差分定位技术,通过基站提供的差分数据,确定用户终端的定位信息;
54、卫星选择与权重分配子模块,用于根据卫星的几何分布和信号质量,选择最佳卫星组合,并进行权重分配;
55、动态模型子模块,用于对于移动用户,利用动态模型预测所述移动用户的用户位置。
56、可选的,所述通信接口单元,还用于:
57、支持多种通信协议,包括:tcp/ip、udp、rtcm32;
58、提供多种物理接口,包括:以太网接口、串行接口、光纤接口;
59、对传输的数据进行封装,以及,添加控制信息,所述控制信息包括:源地址、目的地址、校验码;在接收端对传输的数据进行解封装,并提取有效数据;
60、采用错误检测和纠正机制对传输的数据进行校正;
61、对传输的数据进行加密处理;
62、基于流量控制机制,对传输的数据进行流量控制;
63、支持多任务并发处理,同时与多个用户终端进行通信;
64、与各种通信设备和网络兼容;
65、支持远程监控通信接口的工作状态,以及,对通信接口进行故障诊断和性能评估。
66、可选的,所述数据处理单元的硬件组成包括:高性能处理器、存储器、硬件加速器。
67、可选的,所述数据处理单元的软件架构包括:操作系统、数据处理软件。
68、由上述技术方案可以看出,本技术提供了一种导航增强系统,所述系统包括数据处理单元、信号接收单元、通信接口单元;所述信号接收单元,用于接收来至少一种卫星导航系统发送的导航信号;所述通信接口单元,用于对系统内部各单元之间的待传输的数据进行预处理,以及,在系统内部各单元之间对完成预处理的数据进行传输;所述数据处理单元,用于对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行定位增强处理,得到目标定位数据。可见,本系统能够实现北斗系统与其他卫星导航系统(即多种卫星导航系统)的联合定位,提高定位的可靠性和覆盖范围,以及,通过对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行定位增强处理,提高了服务在复杂环境下的稳定性,克服了地形等因素对信号的影响,从而实现对卫星导航系统发送的导航信号(例如北斗卫星信号)的更高精度解析和更稳定的服务提供。
69、上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
1.一种导航增强系统,其特征在于,所述系统包括数据处理单元、信号接收单元、通信接口单元;
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述信号接收单元包括:多频段天线、高增益天线、方向性天线、射频前端、低噪声放大器、带通滤波器、信号下变频、信号同步模块、信号质量监测模块、多路径效应处理模块、信号存储模块;
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述信号接收单元的数据接口与所述数据处理单元的数据接口相匹配,以确保信号数据的高效传输。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据处理单元包括增强模块和定位模块;其中,所述增强模块用于对所述至少一种卫星导航系统发送的导航信号进行增强处理,得到增强后的导航信号;所述定位模块用于根据所述增强后的导航信息进行定位,得到目标定位数据。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述增强模块,包括以下子模块:
6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述定位模块,包括以下子模块:
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述数据处理算法子模块,具体包括:
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述通信接口单元,还用于:
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据处理单元的硬件组成包括:高性能处理器、存储器、硬件加速器。
10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据处理单元的软件架构包括:操作系统、数据处理软件。
