專利名稱：基于gprs vpn的航標(biāo)遙測遙控終端gps前差分裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種航標(biāo)GPS精確定位的裝置，特別是一種基于GPRS VPN傳送DGPS RTCM修正數(shù)據(jù)的航標(biāo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自1993年美國正式建成GPS系統(tǒng)以來，多年的實踐證明它對人類活動影響極大，從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)航和定位問題，在艦船、飛機、空間測量、汽車等等各個方面的定位中都有著廣泛的應(yīng)用。GPS的一個典型應(yīng)用是對航標(biāo)的定位監(jiān)控，采用GPS接收機，可以測量獲得航標(biāo)當(dāng)前位置的經(jīng)緯度信息，航標(biāo)終端系統(tǒng)在受到撞擊或其它原因?qū)е潞綐?biāo)漂移，離開原有拋標(biāo)位置時，及時發(fā)送報警信息給值班人員，提示進行維護處理。對航標(biāo)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，對于保障航標(biāo)安全，提高航道的使用率具有重要的現(xiàn)實意義。但由于美國政府采用了SA(Selective Availability)政策，人為地將誤差引入衛(wèi)星時鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)中，大大降低了GPS的定位精度，民用用戶的定位精度僅有±150米，僅能滿足一般定位需求，極大地限制了高精度實時定位的應(yīng)用。于是差分GPS定位技術(shù)(DGPS)便應(yīng)運而生，并得到飛速發(fā)展。差分技術(shù)就是由安置在已知點經(jīng)緯度的基準(zhǔn)接收機，測量得到人為誤差和其它誤差，并把這個誤差作為校正值傳送給其它GPS接收機，消除該GPS接收機的誤差，提高定位精度至米級。
目前，面對航路管理和改革要求，我國交通運輸領(lǐng)域的航運航道信息化建設(shè)越來越深入，集衛(wèi)星定位(GPS)、自動控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、無線通信(GPRS/GSM)、電子海圖(IHO S-57、S-52)等技術(shù)于一體，實現(xiàn)航標(biāo)全天候在線遠程遙測與監(jiān)控，已是“數(shù)字航道”、“智能航運”系統(tǒng)中主要組成部分和技術(shù)特征。但由于上述GPS SA政策的影響，導(dǎo)致航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)漂移的誤報警率比較高，直接限制和影響了系統(tǒng)的可靠運行。目前的航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)，航標(biāo)終端和控制中心之間的通訊手段主要有GSM短消息通訊和無線電臺方式，其中，無線電臺方式由于其功耗較大，已逐漸較少應(yīng)用。而短消息通訊方式，最大數(shù)據(jù)字節(jié)長度為140字節(jié)(也可以完成小于140字節(jié)的數(shù)據(jù)通訊)，雖然可以完成航標(biāo)狀態(tài)參數(shù)的通訊任務(wù)，但由于一次通訊的字節(jié)有限，且存在短消息延時現(xiàn)象，無法滿足GPS DGPS RTCM校正數(shù)據(jù)對時間的要求，即無法實現(xiàn)前差分處理技術(shù)。
目前還未見到有提高航標(biāo)監(jiān)測終端GPS的定位精度的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種基于GPRS VPN的航標(biāo)遙測遙控終端GPS前差分裝置，可實現(xiàn)在100公里范圍內(nèi)的航標(biāo)定位精度提高至米級，提高航標(biāo)漂移監(jiān)測的準(zhǔn)確性，使航標(biāo)位移和漂移監(jiān)測技術(shù)能得到大面積推廣應(yīng)用。
技術(shù)方案本發(fā)明裝置由室內(nèi)計算機系統(tǒng)和航標(biāo)終端組成，其中室內(nèi)計算機系統(tǒng)包含已知位置點的GPS接收機、計算機系統(tǒng)和GPRS Modem模塊三部分，航標(biāo)終端包含GPRS/GSM通信模塊、GPS接收機和單片機。室內(nèi)計算機系統(tǒng)通過串口接收放置在已知位置點的GPS接收機輸出的RTCM DGPS校正數(shù)據(jù)，并把這個校正數(shù)據(jù)分組打包，通過GPRS VPN發(fā)送到已連接到本計算機系統(tǒng)的遠程航標(biāo)終端系統(tǒng)。航標(biāo)終端系統(tǒng)中，單片機完成和GPS接收機、GPRS/GSM通信模塊的數(shù)據(jù)通訊和處理任務(wù)，獲取航標(biāo)位置的經(jīng)緯度信息，接收來自遠端計算機通過GPRS VPN送來的多個DGPS校正數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包，發(fā)送給GPS接收機，從而達到提高航標(biāo)定位精度的目的。
應(yīng)用效果本實用新型的有益效果是使航標(biāo)GPS定位精度提高到1米，解決了一直困擾航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)定位精度低而導(dǎo)致的漂移誤報警問題。


以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的GPRS VPN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型的航標(biāo)GPS前差分終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實用新型的基于GPRS VPN航標(biāo)GPS前差分處理的流程圖。
圖4是本實用新型第一個實施例的電路原理圖。
具體實施方案參見圖1，圖中7為室內(nèi)控制系統(tǒng)，包括GPS接收機1、計算機系統(tǒng)2和GPRSModem3。8為航標(biāo)遙測遙控終端，包括GPRS Modem 4、嵌入式微處理器5和GPS接收機6。
圖2是航標(biāo)遙測遙控GPS前差分終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括微處理器系統(tǒng)1、串口擴展芯片2、GPRS/GSM Modem3和GPS模塊4組成。
圖3是本實用新型的前差分處理流程圖，參照附圖3對本發(fā)明進一步詳細說明。
步驟301終端正常運行后，先撥號到GPRS VPN網(wǎng)絡(luò)，一直到撥號成功。
步驟302終端發(fā)起和遠端室內(nèi)計算機系統(tǒng)IP指定Winsocket端口的TCP連接，直到連接成功。
步驟303在步驟301、步驟302完成后，首先向遠端計算機指定端口發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)，向遠端計算機系統(tǒng)軟件進行登錄申請，以便專用軟件能夠識別出通過GPRS VPN連接到計算機的遠程航標(biāo)終端。
步驟304計算機專用軟件接收到室內(nèi)GPS接收機通過串口送來的DGPSRTCM數(shù)據(jù)，按照協(xié)議分解成多個數(shù)據(jù)包，發(fā)送給通過GPRS VPN登錄到本機的遠程航標(biāo)終端。航標(biāo)終端按照數(shù)據(jù)包的編號進行接收處理，并保存到對應(yīng)的RAM物理地址空間中。
步驟305在步驟304完成后，就判斷本批所有DGPS RTCM數(shù)據(jù)包是否接收完成，如果沒有全部接收滿，則繼續(xù)等待接收；否則執(zhí)行步驟307。
步驟306航標(biāo)終端繼續(xù)接收DGPS RTCM數(shù)據(jù)包。
步驟307如果接收完成了，就把這批RTCM數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到GPS接收機的RTCM端，完成一次前差分處理。
圖4所示的航標(biāo)終端電路圖，由單片機(U1)和編碼器(U2)、通用異步收發(fā)器(U3)、GPRS Modem(U4)、GPS接收機(U5)及其它電路組成。通用異步收發(fā)器(U3)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行輸出，也可將串行輸入轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸入到單片機(U1)。編碼器(U2)將來自通用異步收發(fā)器(U3)的3個串口接收中斷信號編碼后，作為單片機(U1)的中斷源，提示單片機(U1)通用異步收發(fā)器(U3)收到了數(shù)據(jù)。
單片機(U1)的8位數(shù)據(jù)總線(D0-D7)和通用異步收發(fā)器(U3)的8位數(shù)據(jù)端(D0-D7)相連；單片機(U1)的3位地址線(A0-A2)和通用異步收發(fā)器(U3)的地址線(A0-A2)相連；單片機(U1)的3位選址線(/CSA，/CSB，/CSC)和通用異步收發(fā)器(U3)的選址線(/CSA，/CSB，/CSC)相連；單片機(U1)的晶振輸入端(XTAL1、XTAL2)分別連接到晶振(Y1)的兩端，并分別通過瓷介電容(C1、C2)與接地腳(GND)連接一起后接地。單片機(U1)的中斷源INT0和編碼器(U2)的一個輸出端相連。
通用異步收發(fā)器(U3)中的3個串口通道(TXA-RXA，TXB-RXB，TXC)分別通過電阻R1、R2、R3、R4、R5和GPRS/GSM調(diào)制解調(diào)器模塊(U4)的串口(TX-RX)、GPS接收機(U5)的串口(RX-TX)、GPS接收機(U5)RTCM接收端相連，由單片機(U1)完成對GSM模塊(U4)、GPS接收機(U5)的讀寫操作；通用異步收發(fā)器(U3)三個中斷信號端(INTA，INTB，INTC)分別連接到編碼器(U2)的三個端口，其晶振輸入端(XTAL1、XTAL2)分別連接到晶振(Y2)的兩端，并分別通過瓷介電容(C3、C4)與接地腳(GND)連接一起后接地。
權(quán)利要求1.一種基于GPRS VPN的航標(biāo)遙測遙控終端GPS前差分系統(tǒng)，由室內(nèi)系統(tǒng)和室外航標(biāo)遙控遙測終端組成。終端裝置中，微處理器、GPRS/GSM Modem、通用異步串行收發(fā)器、GPS接收機順序連接，其特征是微處理器通過通用異步串行收發(fā)器和GPRS/GSM Modem、GPS接收機及其RTCM端連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是微處理器通過通用異步串行收發(fā)器擴展串口之一，和GPRS/GSM Modem串口連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是微處理器通過通用異步串行收發(fā)器擴展串口之二，和GPS接收機串口連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是微處理器通過通用異步串行收發(fā)器擴展串口之三，和GPS接收機RTCM端連接。
專利摘要基于GPRS VPN的航標(biāo)遙測遙控終端GPS前差分裝置航標(biāo)由微處理器、通用異步串行收發(fā)器、GPRS/GSM Modem和GPS接收機等組成。微處理器擴展三個串口分別和GPRS/GSM Modem、GPS接收機及其RTCM端連接。微處理控制Modem撥號到GPRS VPN網(wǎng)絡(luò)，并向遠程計算機指定IP和端口發(fā)起TCP連接，連接成功后，首先向計算機發(fā)送登錄申請格式數(shù)據(jù)，以便計算機識別出通過GPRS VPN連接的遠程航標(biāo)終端。計算機軟件接受到一批GPS RTCM數(shù)據(jù)后，分解成多個數(shù)據(jù)包發(fā)送到遠端航標(biāo)終端，終端只有在完成一批多個數(shù)據(jù)包的接受、校驗等工作后，把這批RTCM數(shù)據(jù)發(fā)送到GPS接收機的RTCM端。提高航標(biāo)終端GPS精度到米級。
文檔編號G01S5/02GK2914105SQ20062000269
公開日2007年6月20日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者吳允平, 劉華松 申請人:吳允平, 劉華松