高精度GPS/BDS船载接收系统技术方案

一种高精度GPS/BDS船载接收系统，包括：电台模块，其形成伪距差分信号；BDS/GPS双模定位模块，其根据伪距差分信号以BDS及/或GPS模式进行定位，并生成观测数据；AIS接收模块，其接收周围船舶位置信息，并将所述周围船舶位置信息提供至所述定位模块；定向模块，其根据所述定位模块的观测数据和所述定向模块的观测数据作差分，计算载体两个天线形成的基线的姿态，及电源管理模块，其进行外部电源到内部电源的转换并且为上述各模块提供电力。根据本发明专利技术的接收系统采用BDS/GPS双核双星四频GNSS模块，可单BDS或单GPS定位，也可联合定位，由此单套设备可实现高精度定位、方位角和俯仰角或横滚角测量。

【技术实现步骤摘要】
高精度GPS/BDS船载接收系统
本专利技术涉及一种AIS船载终端系统，尤其涉及一种基于北斗卫星导航和GPS卫星导航的AIS船载终端系统。
技术介绍
AIS(船舶自动识别系统)的诞生弥补了雷达对船舶跟踪的不足,它在保障船舶航行安全和保护海洋环境方面发挥的作用受到航海界的认可，该系统是自航海雷达应用以来又一先进的航海设备，作为一种船与船、船与岸间通讯及安全避碰手段，支持发展了雷达和船舶交通服务(VTS)，增进了海上生命财产安全和航行安全。目前，AIS系统是海上移动VHF波段采用TDMA技术交换数据的一种避碰系统，该系统在161.975MHz和162.025MHz的两个频点即海上VHF87B/88B频道上收发信号,并合成全球定位系统GPS、电罗经及自动舵、雷达、电子海图等数据，并按需要在显示器上显示船位、动态等信息。目前现有的AIS定位终端其定位系统主要采用GPS-RBN定位技术和北斗定位技术，其定位模式为单频，精度约为10米-5米。最早AIS使用的卫星定位技术主要是美国的GPS，美国的GPS只为美国(尤其是美国军方)提供高精度定位，对其他国家用户只提供低精度的定位服务，而且美国随时可以关闭这种服务(特别是在战时)。与此同时，北斗卫星导航系统日趋成熟，可向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，但其定位精度只有10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。如何使AIS船载设备采用我国自行发射的北斗卫星以及GPS卫星一起进行精确定位，并完成与其他船只以及与陆地基站之间的通讯成为目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在如何使AIS船载设备采用我国自行发射的北斗卫星以及GPS卫星一起进行精确定位。本专利技术提供了一种高精度GPS/BDS船载接收系统，包括：电台模块，其形成伪距差分信号；BDS/GPS双模定位模块，其根据伪距差分信号以BDS及/或GPS模式进行定位，并生成观测数据；AIS接收模块，其接收周围船舶位置信息，并将所述周围船舶位置信息提供至所述定位模块；定向模块，其根据所述定位模块的观测数据和所述定向模块的观测数据作差分，计算载体两个天线形成的基线的姿态，及电源管理模块，其进行外部电源到内部电源的转换并且为上述各模块提供电力。一些实施例中，所述电台模块接收岸基台站播发的伪距改正数，所述接收系统根据所述接收到的伪距改正数与所述接收系统自身测量达到的伪距进行校正，获得所述伪距差分信号。一些实施例中，将船舶位置、速度、航向作为观测值，预报船舶下一时刻位置。一些实施例中，预报之前，首先对船舶位置进行粗差探测，剔除粗差位置点，选取不含粗差的历元进行预报。一些实施例中，将速度信息作为位置信息是否含有粗差的依据。一些实施例中，当计算得出的当前历元船舶位置与所述AIS接收模块实测当前船舶位置之间的差大于预定值时，则认为观测值存在粗差。一些实施例中，还包括母板，其向所述船载接收系统的各模块提供电源和各种信号接口。一些实施例中，还包括外部数据接口模块，其可连接电子海图显示设备或传感器。根据本专利技术的接收系统采用BDS/GPS双核双星四频GNSS模块，可单BDS或单GPS定位，也可联合定位，由此单套设备可实现高精度定位、方位角和俯仰角或横滚角测量。此外，根据本专利技术的接收系统还包括电台接收，由此可在近海或内河利用岸基台站播发的伪距改正数，从而达到较高精度。以下结合附图，通过示例说明本专利技术主旨的描述，以清楚本专利技术的其他方面和优点。附图说明结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本专利技术的上述及其他特征和优点，其中：图1为根据本专利技术实施例的根据本专利技术的高精度GPS/BDS船载接收系统的结构示意图；图2示出了第三个字的定义；图3示出了第59号报文子报文1-BDS伪距改正；图4示出了DELTAPRC和RRC；图5示出了预报位置与实测位置差值；图6示出了三种窗口残差；图7示出了计算值与观测值的差值；图8示出了剔除粗差点后预报值与实测值的差值；图9示出了二次多项式拟合残差；图10-图15示出了三维定位误差；及图16示出了定向精度。具体实施方式参见本专利技术具体实施例的附图，下文将更详细地描述本专利技术。然而，本专利技术可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本
的技术人员完全了解本专利技术的范围。现参考附图详细说明本专利技术的实施例。如图1所示，根据本专利技术的高精度GPS/BDS船载接收系统，包括：电台模块，其形成伪距差分信号；BDS/GPS双模定位模块，其根据伪距差分信号以BDS及/或GPS模式进行定位，并生成观测数据；AIS接收模块，其接收周围船舶位置信息，并将所述周围船舶位置信息提供至所述定位模块；定向模块，其根据所述定位模块的观测数据和所述定向模块的观测数据作差分，计算载体两个天线形成的基线的姿态，及电源管理模块，其进行外部电源到内部电源的转换并且为上述各模块提供电力。所述电台模块接收岸基台站播发的伪距改正数，所述接收系统根据所述接收到的伪距改正数与所述接收系统自身测量达到的伪距进行校正，获得所述伪距差分信号。一实施例中，将船舶位置、速度、航向作为观测值，预报船舶下一时刻位置。预报之前，首先对船舶位置进行粗差探测，剔除粗差位置点，选取不含粗差的历元进行预报。将速度信息作为位置信息是否含有粗差的依据。当计算得出的当前历元船舶位置与所述AIS接收模块实测当前船舶位置之间的差大于预定值时，则认为观测值存在粗差。本实施例中，采用BDS/GPS双核双星四频GNSS模块，可单BDS或单GPS定位，也可联合定位。单套设备可实现高精度定位、方位角和俯仰角或横滚角测量。高动态数据输出，数据更新率支持1Hz、2Hz、5Hz。内置2000伏光电隔离，对接收机有效进行过流过压保护，预防雷击。内置二极管电源保护功能，可防电源正负极接反。支持自动差分，差分格式支持RTCM2.X、RTCM3.X以及CMR。两个电源接口，两个串口，满足更多需求的使用。内部储存为100M，可设置自动记录原始数据。高度灵活的分体式接收机、天线设计，可以应用于各种姿态测量系统。能提供静态或动态平台精确的实时航向、俯仰姿态角。一实施例中，目前，GPS/BDS接收系统的硬件可实现为，包括含前面板、AIS接收板、电台接收板、高精度定位板卡和高精度定向板卡、壳体和后面板。前面板指示接收机的各种工作状态，电源状态、定位板卡的卫星数、定向板卡的卫星数，电台信号指示；同时配有两个GNSS射频接口，一个UHF接口，一个AIS板卡射频接口，两个串口。母板负责向其他的板卡和部件提供电源和各种信号接口。母板采用德州仪器的TPS54360电源芯片，该芯片集成MOSFET，支持1％业界领先参考精度，支持4.5V-60V的宽输入电压与业界最大温度范围，支持3.5A持续电流、4.5A最小峰值感应器电流限值，并且有过热、过压和频率折返保护。定位板卡(也称主站)利用接收到的差分改正数进行伪距差分定位，实现高精度定位，同时负责向定向板卡(也称从站)发送主站的观测数据。采用BDS+GPS双系统五频高动态解算引擎，真正实现BDS+GPS的双星解算，适应更加恶劣、更远距离的定位环境，支持GPS/BDS单系统独本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度GPS/BDS船载接收系统，其特征在于，包括：电台模块，其形成伪距差分信号；BDS/GPS双模定位模块，其根据伪距差分信号以BDS及/或GPS模式进行定位，并生成观测数据；AIS接收模块，其接收周围船舶位置信息，并将所述周围船舶位置信息提供至所述定位模块；定向模块，其根据所述定位模块的观测数据和所述定向模块的观测数据作差分，计算载体两个天线形成的基线的姿态，及电源管理模块，其进行外部电源到内部电源的转换并且为上述各模块提供电力。

【技术特征摘要】
1.一种高精度GPS/BDS船载接收系统，其特征在于，包括：电台模块，其形成伪距差分信号；BDS/GPS双模定位模块，其根据伪距差分信号以BDS及/或GPS模式进行定位，并生成观测数据；AIS接收模块，其接收周围船舶位置信息，并将所述周围船舶位置信息提供至所述BDS/GPS双模定位模块；定向模块，其根据所述定位模块的观测数据和所述定向模块的观测数据作差分，计算载体两个天线形成的基线的姿态，及电源管理模块，其进行外部电源到内部电源的转换并且为所述电台模块、所述BDS/GPS双模定位模块、所述AIS接收模块、所述定向模块提供电力；所述电台模块接收岸基台站播发的伪距改正数，所述接收系统根据所述接收到的伪距改正数与所述接收系统自身测量达到的伪距进行校正，获得所述伪...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁美，周良，蒋应红，沈日庚，
申请(专利权)人：上海市城市建设设计研究总院，
类型：发明
国别省市：上海;31