一種基于云計(jì)算技術(shù)的定位系統(tǒng)和定位方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種基于云計(jì)算的定位方法，步驟一、用戶終端向云端發(fā)送基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；步驟二、云端根據(jù)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算；步驟三、云端返回位置信息。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，可解決目前高精度定位架構(gòu)和模式中，用戶終端運(yùn)算能力不足，運(yùn)行功耗大和解算時(shí)間長(zhǎng)，單機(jī)實(shí)時(shí)精度不高等問題，用戶僅需要支付少量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)，就能獲得快速，高精度，實(shí)時(shí)的定位結(jié)果，可以使用戶終端從沉重的定位運(yùn)算中解放出來，從而降低的用戶終端的功耗，提高了其續(xù)航能力，且云端的一旦建設(shè)成功后便可長(zhǎng)期使用，提供靈活的使用方式，對(duì)用戶終端來說，尤其是北斗的終端用戶，能夠極大地降低了成本和功耗，易于北斗的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
【專利說明】一種基于云計(jì)算技術(shù)的定位系統(tǒng)和定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于云計(jì)算技術(shù)的定位系統(tǒng)和定位方法，適用于各種GNSS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)基于云計(jì)算實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位。
【背景技術(shù)】
[0002]GNSS (Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))是一個(gè)全球范圍內(nèi)所有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的總稱，它包括GPS (Global Positioning System,美國(guó)全球定位系統(tǒng))、GL0NASS (俄羅斯格洛納斯導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))、Galileo (歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))、Compass (中國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))等等，以上所有的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，均旨在全天候的為用戶提供衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)?，F(xiàn)有的GNSS定位系統(tǒng)架構(gòu)和模式包括以下幾種:
用戶終端接收導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的衛(wèi)星信號(hào)，解調(diào)收集到足夠的數(shù)據(jù)信息后解算當(dāng)前用戶終端的位置信息，一般至少需要接收4顆可用衛(wèi)星信號(hào)，用戶終端在本地解算定位信息后顯示給用戶。這也是當(dāng)前最普遍的衛(wèi)星接收機(jī)的工作模式。
[0003]但為了獲得更高精度的導(dǎo)航定位結(jié)果，比如為了達(dá)到亞米級(jí)的定位精度，用戶終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器交互，通過通訊鏈路從服務(wù)器得到定位相關(guān)的差分信息，利用差分信息修正來實(shí)現(xiàn)高精度定位，如圖1所示:導(dǎo)航衛(wèi)星101向地面播發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，用戶終端102和地面基站104均可接收到所述的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，其中，用戶終端102在接收到足夠的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)后就進(jìn)行位置解算，獲得位置信息；但是，如果用戶終端102想獲得更高的定位精度，就需要獲得除本機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)以外的其他一些定位相關(guān)信息，來幫助減弱系統(tǒng)誤差對(duì)定位精度的影響，這種數(shù)據(jù)一般稱為差分?jǐn)?shù)據(jù)，這種差分?jǐn)?shù)據(jù)就是通過地面基站104接收到衛(wèi)星信號(hào)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器103中生成差分?jǐn)?shù)據(jù)，遠(yuǎn)程服務(wù)器103再根據(jù)用戶終端102的請(qǐng)求，發(fā)送與之定位相關(guān)的差分?jǐn)?shù)據(jù)，幫助其實(shí)現(xiàn)差分定位。
[0004]在差分定位方式中，一般包含著一個(gè)或者多個(gè)安裝在已知坐標(biāo)位置點(diǎn)上的用戶終端作為基準(zhǔn)站接收機(jī)，通過基準(zhǔn)站接收機(jī)對(duì)GNSS衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量而計(jì)算出差分校正量，然后將差分校正量播發(fā)給位于差分服務(wù)范圍內(nèi)的用戶接收機(jī)，以提高用戶接收機(jī)的定位精度。差分定位系統(tǒng)中，不同的差分系統(tǒng)都是基于該思路，雖然能夠提高用戶終端單機(jī)定位精度，但是差分系統(tǒng)對(duì)用戶終端處理能力和處理速度要求高，同時(shí)大量的數(shù)據(jù)傳輸以及本地的解算，使得其成本增加的同時(shí)，也增大了功耗的消耗。
[0005]還有一些定位方式，為了獲得厘米級(jí)的定位精度，而采用靜態(tài)觀測(cè)的方法，如圖2所示:將用戶終端A202和用戶終端B203，，放置在一定的有效距離范圍內(nèi)，讓其可以觀測(cè)到4顆以上共同導(dǎo)航衛(wèi)星201，并且長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，如觀測(cè)12小時(shí)，用戶終端A202和用戶終端B203均將靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)記錄并存儲(chǔ)在自身的存儲(chǔ)空間內(nèi)，等待靜態(tài)觀測(cè)結(jié)束后，利用電腦的高速運(yùn)算能力，在靜態(tài)解算軟件中進(jìn)行靜態(tài)解算，從而獲得厘米級(jí)，甚至毫米級(jí)的定位精度。目前這種定位方式多用在高精度工程測(cè)量領(lǐng)域。這種定位方式雖然能夠獲得非常高的定位精度，但是其需要的條件苛刻，且定位效率非常低，通常一天只能完成幾個(gè)定位，還需要進(jìn)行電腦的后處理，才能完成定位，因此，這種定位方式受限于高精度的工程測(cè)量領(lǐng)域。
[0006]另外一些應(yīng)用場(chǎng)合，用戶終端在接收到衛(wèi)星信號(hào)后，為了能夠縮短首次定位時(shí)間(Time To First Fix, TTFF)和提高靈敏度，地面接收機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈路，如GPRS，GSM等方式，向遠(yuǎn)程服務(wù)器請(qǐng)求輔助數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)等，用戶終端結(jié)合接收到的衛(wèi)星信號(hào)以及輔助數(shù)據(jù)，在本機(jī)上進(jìn)行位置解算，從而實(shí)現(xiàn)快速首次定位和提高靈敏度，這種方式稱為輔助定位模式。目前這種方式已經(jīng)在AGPS (Assisted-GPS，GPS輔助系統(tǒng))中得到成熟的應(yīng)用。
[0007]以上現(xiàn)有的架構(gòu)和模式中，用戶終端通常是根據(jù)接收的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)在本地直接解算位置信息，而本地解算對(duì)用戶終端的運(yùn)算能力，功耗和成本都提出了較高的要求，尤其隨著基于位置服務(wù)應(yīng)用的廣泛發(fā)展和對(duì)定位精度的要求越來越高，所采用的算法和所需運(yùn)算的數(shù)據(jù)信息將會(huì)越來越多，一些領(lǐng)域的高精度定位需長(zhǎng)期觀測(cè)，再借助接收機(jī)處理器的高速運(yùn)算能力采用后處理的方式得出高精度結(jié)果，但后處理的解算方式是不能夠滿足現(xiàn)在對(duì)定位時(shí)效性要求的，因而單機(jī)本地定位或者后處理定位，無論是運(yùn)算器能力、功耗、成本和時(shí)效都面臨著更加苛刻的要求，而現(xiàn)實(shí)情況是，用戶終端往往受限制其體積和成本，無法裝配太高配置的運(yùn)算器，且為了能夠提高其續(xù)航能力，也要限制功耗的損耗。因此，隨著定位服務(wù)日益廣泛的使用和越來越高的定位需求，必須要有一種新的架構(gòu)和模式，既能夠減輕接收終端的處理能力和運(yùn)算壓力，從而降低接收終端的設(shè)計(jì)要求和成本，且便于推廣使用，同時(shí)又能夠提高定位精度和終端的續(xù)航能力，以實(shí)現(xiàn)快速高效精確的定位。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種基于云計(jì)算的定位方法，步驟一、用戶終端向云端發(fā)送基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；步驟二、云端根據(jù)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算；步驟三、云端返回位置信息。
[0010]更進(jìn)一步，當(dāng)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為偽距觀測(cè)值時(shí)，云端收集相關(guān)的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，完成位置解算。
[0011]更進(jìn)一步，當(dāng)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為偽距觀測(cè)值和所述用戶終端的初始位置時(shí)，云端收集相關(guān)的差分?jǐn)?shù)據(jù)，完成位置解算。
[0012]更進(jìn)一步，所述的差分?jǐn)?shù)據(jù)通過連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)獲取。
[0013]更進(jìn)一步，所述的差分?jǐn)?shù)據(jù)通過地基增強(qiáng)系統(tǒng)獲取。
[0014]更進(jìn)一步，所述云端根據(jù)所得到的所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行位置解算。
[0015]本發(fā)明還提供一種基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，包括:用戶終端，接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，并將其發(fā)送到云端；云端，為系統(tǒng)提供完成定位所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)并完成位置解算；數(shù)據(jù)鏈路，用于用戶終端和云端之間的通信。
[0016]更進(jìn)一步，還包括監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收云端返回的位置信息，并控制是否將位置信息發(fā)送到用戶終端。
[0017]更進(jìn)一步，所述用戶終端、云端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)采用壓縮傳輸。
[0018]更進(jìn)一步，所述云端根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行位置解算。
[0019]采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，可解決目前高精度定位架構(gòu)和模式中，用戶終端運(yùn)算能力不足，運(yùn)行功耗大和解算時(shí)間長(zhǎng)，單機(jī)實(shí)時(shí)精度不高等問題，從而進(jìn)一步能夠降低用戶終端的成本，尤其對(duì)于我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，更能起到推廣使用的作用。系統(tǒng)采用了云計(jì)算技術(shù)的導(dǎo)航定位架構(gòu)，通過云平臺(tái)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，用戶僅需要支付少量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)，就能獲得快速，高精度，實(shí)時(shí)的定位結(jié)果，可以使用戶終端從沉重的定位運(yùn)算中解放出來，從而降低的用戶終端的功耗，提高了其續(xù)航能力，且云端的一旦建設(shè)成功后便可長(zhǎng)期使用，提供靈活的使用方式，對(duì)用戶終端來說，尤其是北斗的終端用戶，能夠極大地降低了成本和功耗，易于北斗的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
[0020]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是目前提供定位精度的常用架構(gòu)圖；
圖2是目前高精度靜態(tài)測(cè)量架構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例基于云端輔助定位示意圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例基于云端差分定位示意圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例基于云端精密單點(diǎn)定位示意圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例基于云端CORS系統(tǒng)基站差分定位示意圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例基于云端地基增強(qiáng)系統(tǒng)定位示意圖；
圖9是本發(fā)明實(shí)施例基于云端選擇性定位示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明提出一種基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，系統(tǒng)包括用戶終端301、云端303以及用戶終端和云端之間的通信數(shù)據(jù)鏈路302，如圖3所示:當(dāng)用戶終端301有定位需求時(shí)，用戶終端301通過通信數(shù)據(jù)鏈路302向云端303發(fā)送定位基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，云端303根據(jù)定位請(qǐng)求，從云端303搜集定位所需信息，解算出高精度的位置信息，再將最終位置信息返回給用戶終端301，或直接返回到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心進(jìn)行位置監(jiān)控，并決定是否將位置信息發(fā)送到用戶終端301。所述用戶終端301可以是具備GPS、北斗2或格洛納斯等一種或多種定位系統(tǒng)接收模塊的終端設(shè)備，可以接收偽距信息或載波相位觀測(cè)，并具備往通信數(shù)量鏈路發(fā)送模塊；所述通信數(shù)據(jù)鏈路302，可以是GPRS、WIF1、GSM甚至是衛(wèi)星信號(hào)等無線通信方式，在必要時(shí)，通信數(shù)據(jù)鏈路也可以是有線方式的，如USB、串口等有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述云端303，是基于云計(jì)算技術(shù)得到的基于網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)和高速分布計(jì)算能力，并通過Internet以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計(jì)算平臺(tái)，用戶終端301通過通信數(shù)據(jù)鏈路302發(fā)送的定位基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，包括GPS、北斗2或格洛納斯等一種或多種定位系統(tǒng)的偽距觀測(cè)值、載波相位觀測(cè)值、用戶終端301的初始位置等，所述云端303通過Internet收集與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)的定位信息，并完成位置解算，返回位置信息到監(jiān)控中心或用戶終端301。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，用戶終端將觀測(cè)到的偽距觀測(cè)值401和輔助定位請(qǐng)求通過通信數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到云端，云端通過Internet搜索與之相關(guān)的衛(wèi)星星歷403后，在云端進(jìn)行輔助定位解算402，解算用戶終端的位置信息，并將定位結(jié)果404返回到用戶終端。
[0025]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，用戶終端將觀測(cè)到的偽距觀測(cè)值、用戶終端的初始位置501以及差分定位請(qǐng)求通過通信數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到云端，云端通過Internet搜索與之相關(guān)的差分修正數(shù)據(jù)503后，在云端進(jìn)行差分定位解算502，解算用戶終端的位置信息，并將定位結(jié)果504返回到用戶終端。
[0026]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，用戶終端將觀測(cè)到的偽距觀測(cè)值、用戶終端的初始位置501和差分定位請(qǐng)求通過通信數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到云端，云端通過Internet搜索與之相關(guān)的差分修正數(shù)據(jù)503后，在云端進(jìn)行差分定位解算502，解算用戶終端的位置信息，并將定位結(jié)果504返回到用戶終端。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，用戶終端將觀測(cè)到的雙頻載波相位觀測(cè)值601和精密單點(diǎn)定位(precise point positioning,縮寫PPP)請(qǐng)求通過通信數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到云端，云端通過Internet搜索與之相關(guān)的精密星歷、鐘差及其他修正模型603后，在云端進(jìn)行精密單點(diǎn)定位解算602，解算用戶終端的位置信息，并將定位結(jié)果604返回到用戶終端。
[0028]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖7所示，用戶終端701將觀測(cè)到的偽距觀測(cè)值和CORS基站定位請(qǐng)求通過通信數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到云端702，云端702通過Internet搜索與之相關(guān)的修正信息，這些修正信息是來自于連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(Continuous OperationalReference System，縮寫為C0RS)的基準(zhǔn)站704，所述基準(zhǔn)站704將其觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺ORS服務(wù)器703中，并通過服務(wù)器生成有效的修正數(shù)據(jù)，并通過Internet被外界訪問和獲取后，在云端702進(jìn)行CORS修正定位解算，解算用戶終端的位置信息，并將定位結(jié)果返回到用戶終端。
[0029]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示，用戶終端801向云端802發(fā)送偽距觀測(cè)值和地基增強(qiáng)定位請(qǐng)求，云端802選擇合適的地基增強(qiáng)系統(tǒng)803，獲取衛(wèi)星完好性信息、差分改正數(shù)、誤差修正參數(shù)以及其他GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)電文信息、小區(qū)選星結(jié)果等信息，并在云端802完成高精度位置解算后返回位置結(jié)果到用戶終端801。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用戶終端901向云端902發(fā)起定位請(qǐng)求，云端902分析用戶終端901發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，以及云端902通過Internet資源搜索到的相關(guān)信息，自動(dòng)判斷選擇相應(yīng)的定位方式，然后云端902再根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息和所述相關(guān)信息進(jìn)行位置解算，返回定位結(jié)果。
[0031]云端選擇定位模式，參照表1:
表I
【權(quán)利要求】
1.一種基于云計(jì)算的定位方法，其特征在于，步驟一、用戶終端向云端發(fā)送基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；步驟二、云端根據(jù)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算；步驟三、云端返回位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云計(jì)算的定位方法，其特征在于，當(dāng)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為偽距觀測(cè)值時(shí)，云端收集相關(guān)的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，完成位置解算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云計(jì)算的定位方法，其特征在于，當(dāng)所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為偽距觀測(cè)值和所述用戶終端的初始位置時(shí)，云端收集相關(guān)的差分?jǐn)?shù)據(jù)，完成位置解算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計(jì)算的定位方法，其特征在于，所述的差分?jǐn)?shù)據(jù)通過連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)獲取。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計(jì)算的定位方法，其特征在于，所述的差分?jǐn)?shù)據(jù)通過地基增強(qiáng)系統(tǒng)獲取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的基于云計(jì)算的定位方法,其特征在于,所述云端根據(jù)所得到的所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行位置解算。
7.—種如權(quán)利要求1所述定位方法的基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:用戶終端，接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，并將其發(fā)送到云端；云端，為系統(tǒng)提供完成定位所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)并完成位置解算；數(shù)據(jù)鏈路，用于用戶終端和云端之間的通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收云端返回的位置信息，并控制是否將位置信息發(fā)送到用戶終端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7、8中任意一項(xiàng)所述的基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶終端、云端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)采用壓縮傳輸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8中任意一項(xiàng)所述的基于云計(jì)算的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述云端根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行位置解算。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK103852773SQ201210502185
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】劉麗寧, 呂海霞, 吳亞喆, 林木龍 申請(qǐng)人:東莞市泰斗微電子科技有限公司