本實用新型屬于儀器分析領(lǐng)域，具體涉及一種一種定點監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)保真輔助系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的定點監(jiān)測設(shè)備通常按需求安置在室外固定的位置，用以對固定位置的目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。為了保證數(shù)據(jù)的真實性、避免偽造數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，定點監(jiān)測設(shè)備通常具備一定的防作弊機(jī)制，如同步記錄時間、儀器ID號等，但是類似的限制手段仍然難以保證數(shù)據(jù)為指定位置、指定時間的真實數(shù)據(jù)。

全球定位系統(tǒng)(英語：Global Positioning System，通常簡稱GPS)，又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是美國國防部研制和維護(hù)的中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98％)提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。全球定位系統(tǒng)可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星；地面上1個主控站、3個數(shù)據(jù)注入站和5個監(jiān)測站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。最少只需其中3顆衛(wèi)星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯(lián)接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼出來的位置就越精確。

該系統(tǒng)由美國政府于20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行研制并于1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機(jī)即可使用該服務(wù)，無需另外付費。GPS信號分為民用的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS，Standard Positioning Service)和軍規(guī)的精確定位服務(wù)(PPS，Precise Positioning Service)兩類。由于SPS無須任何授權(quán)即可任意使用，原本美國因為擔(dān)心敵對國家或組織會利用SPS對美國發(fā)動攻擊，故在民用訊號中人為地加入選擇性誤差(即SA政策，Selective Availability)以降低其精確度，使其最終定位精確度大概在100米左右；軍規(guī)的精度在十米以下。2000年以后，克林頓政府決定取消對民用訊號的干擾。因此，現(xiàn)在民用GPS也可以達(dá)到十米左右的定位精度。

GPS系統(tǒng)擁有如下多種優(yōu)點：使用低頻訊號，縱使天候不佳仍能保持相當(dāng)?shù)挠嵦柎┩感?；全球覆蓋(高達(dá)98％)；三維定速定時高精度；快速、省時、高效率；應(yīng)用廣泛、多功能；可移動定位；不同于雙星定位系統(tǒng)，使用過程中接收機(jī)不需要發(fā)出任何信號增加了隱蔽性，提高了其軍事應(yīng)用效能。

由GPS系統(tǒng)的工作原理可知，星載時鐘的精確度越高，其定位精度也越高。早期試驗型衛(wèi)星采用由霍普金斯大學(xué)研制的石英振蕩器，相對頻率穩(wěn)定度為10^-11秒。誤差為14m。1974年以后，GPS衛(wèi)星采用銣原子鐘，相對頻率穩(wěn)定度達(dá)到10^-12秒，誤差8m。1977年，BOKCK II型采用了馬斯頻率和時間系統(tǒng)公司研制的銫原子鐘后相對穩(wěn)定頻率達(dá)到10^-13秒，誤差則降為2.9m。1981年，休斯公司研制的相對穩(wěn)定頻率為10^-14秒的氫原子鐘使BLOCK IIR型衛(wèi)星誤差僅為1m。

GPS定位在過程中出現(xiàn)的各種誤差根據(jù)來源可分為三類：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差、與信號傳播有關(guān)的誤差及與接收機(jī)有關(guān)的誤差。這些誤差對GPS定位的影響各不相同，且誤差的大小還與衛(wèi)星的位置、待定點的位置、接收機(jī)設(shè)備、觀測時間、大氣環(huán)境以及地理環(huán)境等因素有關(guān)。針對不同的誤差有不同的處理方法。

由于不是使用同步衛(wèi)星，因此衛(wèi)星相對于地面進(jìn)行高速移動。所以使用相對論進(jìn)行衛(wèi)星時間的修正。

為了使民用的精確度提升，科學(xué)界發(fā)展另一種技術(shù)，稱為差分全球定位系統(tǒng)(Differential GPS)，簡稱DGPS。亦即利用附近的已知參考座標(biāo)點(由其它測量方法所得)，來修正GPS的誤差。再把這個即時(real time)誤差值加入本身座標(biāo)運算的考慮，便可獲得更精確的值。

GPS分為2D導(dǎo)航和3D導(dǎo)航，在衛(wèi)星信號不夠時無法提供3D導(dǎo)航服務(wù)，而且海拔高度精度明顯不夠，有時達(dá)到10倍誤差。經(jīng)緯度方面經(jīng)改進(jìn)后誤差很小。衛(wèi)星定位儀在高樓林立的地區(qū)捕捉衛(wèi)星信號要花較長時間。

除了美國的GPS系統(tǒng)外，目前正在運行的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和中華人民共和國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

而歐盟1999年初正式推出“伽利略”計劃，部署新一代定位衛(wèi)星。該方案由27顆運行衛(wèi)星和3顆預(yù)備衛(wèi)星組成，可以覆蓋全球，位置精度達(dá)幾米，亦可與美國的GPS系統(tǒng)兼容，總投資額為35億歐元。目前已經(jīng)發(fā)射三顆實驗衛(wèi)星，未提供服務(wù)。

現(xiàn)有的定點監(jiān)測設(shè)備通常按需求安置在室外固定的位置，用以對固定位置的目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。為了保證數(shù)據(jù)的真實性、避免偽造數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，定點監(jiān)測設(shè)備通常具備一定的防作弊機(jī)制，如同步記錄時間、儀器ID號等，但是類似的限制手段仍然難以保證數(shù)據(jù)為指定位置、指定時間的真實數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種定點監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)保真輔助系統(tǒng)，利用GPS定位信息可持續(xù)提供位置和時間信息的特性，將GPS定位接收模塊安裝到定點監(jiān)測設(shè)備上，并將接收到的信號數(shù)據(jù)反饋給定點監(jiān)測設(shè)備的信號分析模塊。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種定點監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)保真輔助系統(tǒng)，包括GPS定位接收模塊，所述GPS定位接收模塊包括GPS定位模塊和信號分析模塊，其中所述GPS定位接收模塊安裝于所述定點監(jiān)測設(shè)備上，所述GPS定位模塊可持續(xù)提供位置和時間信息，并將接收到的信號數(shù)據(jù)反饋給信號分析模塊。

其中，所述GPS定位接收模塊可接收GPS、北斗、GLONASS、伽利略定位系統(tǒng)的定位信號，支持多種定位系統(tǒng)的融合定位及差分定位。GPS定位接收模塊可以使用1～100Hz的頻率接收GPS信號、記錄連續(xù)的時間信息。

所述GPS定位接收模塊的工作模式為2D或3D定位。

所述信號分析模塊所接收的定位模塊數(shù)據(jù)的格式為RINEX、NMEA-0183、Hemisphere、Javad、AC12或Nav-Com中的任意一種。

所述GPS定位模塊所提供的數(shù)據(jù)精度為厘米級。

所述GPS定位模塊的天線應(yīng)置于上空90°～180°無遮擋的環(huán)境下。

由于GPS系統(tǒng)本身的精度受制于星載時鐘、信號傳播和接收機(jī)、衛(wèi)星的位置、待定點的位置、接收機(jī)設(shè)備、觀測時間、大氣環(huán)境以及地理環(huán)境等因素，GPS定位模塊所接收到的位置信號在其本身誤差范圍內(nèi)存在一定的漂移量，借助此特點，使用信號分析模塊分析所收集到的GPS時間數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，并將時間數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)輸出整合到檢測設(shè)備所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)中。通過使用統(tǒng)計算法分析某個時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)中定位點的分布情況，可以間接推斷得出GPS定位接收模塊所在位置是否發(fā)生變動。本實用新型利用GPS的不穩(wěn)定漂移，利用本為缺點的該特性，作為設(shè)備位置未發(fā)生變動的依據(jù)。

有益效果：本實用新型借助GPS系統(tǒng)自身的偏差，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方式，借助設(shè)備在固定位置接收到的漂移/不確定的厘米級GPS定位信息，同時確保了設(shè)備是否在連續(xù)的時間段內(nèi)一直處于固定地點，有效的避免了通過移動設(shè)備、干擾定位設(shè)備等方式對監(jiān)測設(shè)備獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾、導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或偽造數(shù)據(jù)的情況。

附圖說明

圖1為本實用新型設(shè)備架構(gòu)和工作流程示意圖；

圖2為漂移定位點覆蓋示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型專利作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本實用新型提供了一種定點監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)保真輔助系統(tǒng)，包括GPS定位接收模塊，所述GPS定位接收模塊包括GPS定位模塊和信號分析模塊，其中所述GPS定位接收模塊安裝于所述定點監(jiān)測設(shè)備上，所述GPS定位模塊可持續(xù)提供位置和時間信息，并將接收到的信號數(shù)據(jù)反饋給信號分析模塊。

其中，GPS定位接收模塊可接收GPS、北斗、GLONASS、伽利略定位系統(tǒng)的定位信號，支持多種定位系統(tǒng)的融合定位及差分定位。GPS定位接收模塊可以使用1～100Hz的頻率接收GPS信號、記錄連續(xù)的時間信息。GPS定位接收模塊的工作模式為2D或3D定位。GPS定位模塊所提供的數(shù)據(jù)精度為厘米級。GPS定位模塊的天線應(yīng)置于上空90°～180°無遮擋的環(huán)境下。

信號分析模塊所接收的定位模塊數(shù)據(jù)的格式為RINEX、NMEA-0183、Hemisphere、Javad、AC12或Nav-Com中的任意一種。

由于GPS系統(tǒng)本身的精度受制于星載時鐘、信號傳播和接收機(jī)、衛(wèi)星的位置、待定點的位置、接收機(jī)設(shè)備、觀測時間、大氣環(huán)境以及地理環(huán)境等因素，GPS定位模塊所接收到的位置信號在其本身誤差范圍內(nèi)存在一定的漂移量，如圖2所示，借助此特點，使用信號分析模塊分析所收集到的GPS時間數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，并將時間數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)輸出整合到檢測設(shè)備所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)中。通過使用統(tǒng)計算法分析某個時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)中定位點的分布情況，可以間接推斷得出GPS定位接收模塊所在位置是否發(fā)生變動。本實用新型利用GPS的不穩(wěn)定漂移，利用本為缺點的該特性，作為設(shè)備位置未發(fā)生變動的依據(jù)。

本實用新型借助GPS系統(tǒng)自身的偏差，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方式，借助設(shè)備在固定位置接收到的漂移/不確定的厘米級GPS定位信息，同時確保了設(shè)備是否在連續(xù)的時間段內(nèi)一直處于固定地點，有效的避免了通過移動設(shè)備、干擾定位設(shè)備等方式對監(jiān)測設(shè)備獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾、導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或偽造數(shù)據(jù)的情況。

以上僅是本實用新型專利的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型專利原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型專利的保護(hù)范圍。