本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位，具體涉及一種基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、北斗是我國自行研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有定位、授時(shí)、短報(bào)文功能，且成本低、體積小，非常適合廣域物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的解決方案。北斗短報(bào)文技術(shù)為解決遠(yuǎn)海和偏遠(yuǎn)地區(qū)通信提供了雙向信道，但是由于北斗短報(bào)文的民用卡存在丟包、通信頻度及長度受限等問題，目前北斗短報(bào)文傳輸技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題：

2、①由于北斗短報(bào)文的體制以及丟包等情況存在，北斗短報(bào)文通信不能保證可靠傳輸，也沒有校驗(yàn)機(jī)制，發(fā)送端無法確定信息是否準(zhǔn)確到達(dá)目的端；

3、②?北斗短報(bào)文傳輸數(shù)據(jù)長度受限，一份探測(cè)報(bào)文即使經(jīng)過壓縮，也需要分為多次才能傳輸完成，在數(shù)據(jù)沒有完整接收的情況下，無法反譯出完整的原始報(bào)文。

4、同時(shí)，在導(dǎo)航電文的編排上，北斗系統(tǒng)采用了定義在gf（64）上的多進(jìn)制ldpc編碼，多元ldpc碼的經(jīng)典譯碼算法是多元和積算法（qspa），qspa算法具有近似最優(yōu)的譯碼性能，它的譯碼復(fù)雜度為，為校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度。但是，過高的譯碼復(fù)雜度阻礙了多元ldpc碼在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。這樣的編碼方式雖然可以極大地提高在弱信號(hào)條件下的導(dǎo)航電文解調(diào)能力，但是帶來的副作用就是解調(diào)的算法非常復(fù)雜。如何在運(yùn)算能力和存儲(chǔ)量都非常受限的導(dǎo)航型芯片實(shí)現(xiàn)ldpc譯碼，是一個(gè)需要進(jìn)行大量的研究和長期探索的任務(wù)。

5、而且，以偽距為基礎(chǔ)的定位算法，由于偽距觀測(cè)量質(zhì)量的限制，理想的定位精度也只能達(dá)到亞米級(jí)。在市政、gis信息采集、無人機(jī)等等應(yīng)用場景中，亞米級(jí)精度無法滿足精度需求。且現(xiàn)有的高精度定位/測(cè)姿終端主要應(yīng)用于專業(yè)、高端市場，存在著成本高、功耗高、不夠靈活的弊端。

6、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是在于提供一種基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，以解決上述問題。本發(fā)明的系統(tǒng)提出多項(xiàng)技術(shù)方案以解決上述問題，并研發(fā)相應(yīng)的設(shè)備及平臺(tái)，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如附圖1所示。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，包括：

4、北斗三號(hào)高精度定位/測(cè)姿終端，由數(shù)據(jù)采集單元和解算單元組成；所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至所述解算單元；所述解算單元將解算后的結(jié)果通過4g信號(hào)發(fā)送到服務(wù)器，由上位機(jī)顯示解算結(jié)果；

5、北斗三號(hào)短報(bào)文通信終端，用于實(shí)現(xiàn)?rdss?定位功能和短報(bào)文通信功能；

6、北斗三號(hào)定位/通信一體機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)北斗三號(hào)民用rdss定位、北斗三號(hào)rnss的北斗b1和gps_l1單?；螂p?；旌隙ㄎ?、短報(bào)文通信和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信功能；

7、北斗三號(hào)通信分離服務(wù)平臺(tái)，用于提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)服務(wù)、北斗通信服務(wù)和運(yùn)維服務(wù)。

8、作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集單元包括：接收機(jī)、穩(wěn)壓電路、充電電路和無線模塊；所述接收機(jī)設(shè)有2個(gè)，分別作為主天線和從天線；所述穩(wěn)壓電路包括升壓電路和降壓電路，采用fp6276b作為升壓芯片，采用ams1117-3.3作為降壓芯片；所述充電電路采用tp4056對(duì)鋰電池充電；所述無線模塊用于將所述接收機(jī)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述解算單元。

9、作為優(yōu)選，所述解算單元的解算端為arm嵌入式解算平臺(tái)，采用cortex-a8作為處理器，oem核心板通過自帶原生串口連接所述無線模塊，mcu采用s5pv210。

10、作為優(yōu)選，所述北斗三號(hào)短報(bào)文通信終端采用ts-m1531，集成了rdss收發(fā)射頻芯片、基帶芯片、pa電路及l(fā)na?電路，外接sim卡及無源天線實(shí)現(xiàn)短報(bào)文通信功能和定位導(dǎo)航功能。

11、作為優(yōu)選，所述北斗三號(hào)定位/通信一體機(jī)包括：終端信號(hào)接收模塊、終端信號(hào)發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)補(bǔ)傳模塊；所述終端信號(hào)接收模塊由內(nèi)部射頻模塊完成模擬下變頻、濾波、放大處理，通過a/d模塊實(shí)現(xiàn)模擬中頻信號(hào)采樣，由基帶處理單元完成捕獲、跟蹤和解調(diào)處理，獲取觀測(cè)量；所述終端信號(hào)發(fā)射模塊按照電文信息編排格式完成數(shù)據(jù)流形成，并經(jīng)天線發(fā)送給北斗衛(wèi)星；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)補(bǔ)傳模塊將每一條發(fā)送的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行標(biāo)識(shí)并存儲(chǔ)于發(fā)送記錄存儲(chǔ)器列表中。

12、本發(fā)明的系統(tǒng)還提供一種新型北斗三號(hào)信號(hào)接收處理方法，用于解決北斗三號(hào)信號(hào)接收處理技術(shù)中l(wèi)dpc譯碼復(fù)雜度過高，在運(yùn)算能力和存儲(chǔ)量都非常受限的導(dǎo)航型芯片中難以實(shí)現(xiàn)的問題。具體包括：

13、①?提出一種全頻點(diǎn)可配置寬帶射頻方法，實(shí)現(xiàn)一路寬帶射頻支持多導(dǎo)航頻段信號(hào)的接收和處理；

14、②?構(gòu)造最可靠等五類路徑，提出一種新型固定路徑最小譯碼算法，降低ldpc譯碼的復(fù)雜度，提升ldpc譯碼糾錯(cuò)功能；降低ldpc譯碼的存儲(chǔ)需求，加快ldpc譯碼的收斂速度。

15、作為優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)基帶及射頻一體化設(shè)計(jì)采用民用rnss射頻基帶一體化集成芯片，集成寬帶射頻單元和高性能高采樣率正交10bit?ad模塊，可實(shí)現(xiàn)單路模擬通道完成gpsl1、b1i、galileo?e1、glonass?g1四個(gè)信號(hào)的接收和處理。

16、作為優(yōu)選，構(gòu)造最可靠等五類路徑的方法具體為：

17、①?第一類只有1條路徑，為最可靠路徑，記作ⅰ類路徑。

18、②?第二類有條路徑，每條路徑僅有1個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)，來自網(wǎng)格圖的第2行，記作ⅱ類路徑。

19、③?第三類有條路徑，這類路徑分為兩個(gè)小類：第一小類包含條路徑，每條路徑的第1個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)格圖的第2行第1列節(jié)點(diǎn)，第2個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)來自網(wǎng)格圖第2行的其余列，記作ⅲ類路徑；第二小類包含條路徑，每條路徑的第1個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)格圖的第2行第2列節(jié)點(diǎn)，第2個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)來自網(wǎng)格圖第2行的第3到第列，記作ⅳ類路徑。

20、④?第四類有條路徑，每條路徑僅有1個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)，偏移節(jié)點(diǎn)來自網(wǎng)格圖第3行到第行的節(jié)點(diǎn)，記作ⅴ類路徑。

21、⑤?第五類有條路徑，每條路徑僅有一個(gè)偏移節(jié)點(diǎn)，這類路徑分為2個(gè)小類：第一小類的偏移節(jié)點(diǎn)來自，記作ⅵ類路徑；第二小類的偏移節(jié)點(diǎn)來自，記作ⅶ類路徑。

22、本發(fā)明的系統(tǒng)還提供一種新型高精度定位解算方法，用于解決以偽距為基礎(chǔ)的定位算法定位精度無法滿足實(shí)際需求，傳統(tǒng)的rtk技術(shù)對(duì)資源消耗比較大，其成本、功耗較大的問題。具體包括：

23、①?提供一種低成本的新型嵌入式單頻/多頻rtk技術(shù)，采用新型矩陣運(yùn)算工程實(shí)現(xiàn)方法、改進(jìn)的lambda模糊度搜索算法以及創(chuàng)新的維持模糊度的算法，實(shí)現(xiàn)多頻rtk技術(shù)的最小資源配置；

24、②?提出一種數(shù)目有限可用觀測(cè)量條件下的電離層延遲修正技術(shù)，建立bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電離層延遲模型。

25、作為優(yōu)選，建立bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電離層延遲模型包括以下步驟：

26、步驟一、將電離層假設(shè)為一層薄膜，結(jié)合測(cè)站的己知坐標(biāo)、衛(wèi)星高度角和方位角，解算出各衛(wèi)星在電離層單層膜的穿刺點(diǎn)坐標(biāo)；

27、步驟二、以穿刺點(diǎn)距離和穿刺點(diǎn)距離之差作為輸入量，對(duì)應(yīng)的參考站的雙差電離層延遲作為輸出量組成訓(xùn)練樣本，確定bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，建立電離層延遲bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

28、步驟三、利用己構(gòu)建的模型，將同衛(wèi)星的移動(dòng)站和主參考站對(duì)應(yīng)的穿刺點(diǎn)距離和穿刺點(diǎn)距離之差作為輸入量，即可內(nèi)插估計(jì)出該站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各衛(wèi)星的雙差電離層延遲。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

30、（1）本發(fā)明的基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，提供一種低成本、低功耗、高精度的定位/測(cè)姿終端，綜合應(yīng)用了北斗三號(hào)信號(hào)接收處理技術(shù)、低成本慣性傳感器組合導(dǎo)航技術(shù)與高精度定位解算技術(shù)，具備信息同步、單頻/多頻rtk技術(shù)，支持不同頻點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)及慣性導(dǎo)航信號(hào)。

31、（2）本發(fā)明的基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，提供一種應(yīng)用北斗三號(hào)短報(bào)文的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的北斗三號(hào)短報(bào)文通信終端，集成了rdss與rnss天線，具備功耗低、rdss?定位、短報(bào)文通信功能，且能實(shí)時(shí)接收rnss?b1/gps?l1衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。

32、（3）本發(fā)明的基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，提供一種綜合應(yīng)用了北斗三號(hào)短報(bào)文的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、北斗三號(hào)信號(hào)接收處理技術(shù)、低成本慣性傳感器組合導(dǎo)航技術(shù)與高精度定位解算技術(shù)的北斗三號(hào)定位/通信一體機(jī)，具備北斗三號(hào)民用rdss定位、北斗三號(hào)rnss的北斗b1和gps_l1單模或雙?；旌隙ㄎ弧⒍虉?bào)文通信和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信功能，并且rdss兼容北斗三號(hào)民用協(xié)議，rnss支持nmea-0183協(xié)議。

33、（4）本發(fā)明的基于北斗三號(hào)+iot的高精度通導(dǎo)一體化系統(tǒng)，結(jié)合對(duì)北斗三號(hào)短報(bào)文的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，提供一套具備開放的、兼容性與擴(kuò)展性極強(qiáng)的北斗三號(hào)通信分離服務(wù)平臺(tái)，可提供位置監(jiān)控，電子圍欄，軌跡查看，北斗短報(bào)文與地面移動(dòng)通信互轉(zhuǎn)，圖片、語音和超長文字短報(bào)文傳輸?shù)确?wù)，且預(yù)留充足的數(shù)據(jù)、通信、服務(wù)接口，與政府、企業(yè)管理系統(tǒng)共享信息，為各相關(guān)子平臺(tái)及應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)，支持子系統(tǒng)二次開發(fā)，在氣象監(jiān)測(cè)、地災(zāi)預(yù)警、智能交通、智慧城市與應(yīng)急救援等領(lǐng)域提供了許多便捷。