[发明专利]一种高精度RTK-GNSS差分信号模拟器系统和基点部署方法

说明书

本发明提出了一种高精度RTK‑GNSS差分信号模拟器系统和基点部署方法，涉及RTK差分定位技术领域。本系统主要包括：上位机控制模块和导航数据编码中心；上位机控制模块含基点位置部署、移动点状态设定、星历的更换、频点选择以及数据可视化等功能；导航数据编码中心具有多核性质，并行计算多个频点的移动点和基点的可视卫星数字数据、通过IPC反馈实时数据给上位机以及通过PCIE与信号生成模块进行数据的交互。本基点部署方法为：根据移动点的轨迹的大地地理位置坐标和最大差分距离，计算得到在该轨迹上分布的基点分布坐标。本发明解决了传统模拟器使用单核架构无法实现GNSS差分信号的生成、处理单频信号数据效率低和基点部署问题。

技术领域

本发明涉及RTK差分信号模拟技术领域，具体涉及一种高精度RTK-GNSS差分信号模拟器系统和基点部署方法。

背景技术

全球卫星定位系统(GNSS)已经成为现代定位导航的核心技术，目前主要有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗等四个卫星导航系统。这些系统都包括一组卫星、地面控制站和用户接收机。可以广泛应用于测绘、农业、建筑、地理信息系统等领域。然而，GNSS信号在传播过程中会受到多种干扰，包括天气、地形、建筑物等,导致多径效应的出现。在到达接收机之前反射、折射或衍射多次，形成了多条信号路径，使得接收机接收到的信号来自多个信道。这些不同信道的信号之间存在相位差异，导致定位精度降低；还可能引起信号强度的突变，从而导致GNSS定位的不稳定性，进而影响定位的精度和可靠性。为了解决上述问题，RTK技术应运而生。为实现高精度定位，RTK技术被应用于接收机中即RTK接收机，通过多个GNSS信号的处理和消除多径效应，实现了高精度的定位。

随着技术的发展，RTK接收机已广泛应用于建筑、测绘、农业、交通运输等领域。未来，伴随着技术的不断更新和应用场景的不断拓展和复杂多样化，RTK接收机的性能和应用将进一步提高和扩大。因此RTK接收机需要结合不同的算法，满足在不同复杂环境下的高精度定位；在研发测试阶段，进行RTK技术性能评估和算法研究时，由于缺乏真实环境下的差分信号的支持，需要到户外测试，极大的延长了算法的研发进程。因此一台可以模拟真实的信号接收情况，提供更真实的实验环境的四大导航系统的RTK-GNSS差分信号的模拟器显得尤为重要。

发明内容

本申请实施例提供了一种高精度RTK-GNSS差分信号模拟器系统和基点部署方法，提出一种多核多线程CPU+PCIE+FPGA的全新硬件架构，用于解决传统模拟器使用单核单线程架构无法实现GNSS差分信号的生成；提出基于移动点运行轨迹的基点部署算法，解决基点部署问题；提出采用多核多线程高频处理器，可同时高速并行处理四星差分信号的数据，解决传统卫星信号模拟设备同时只能模拟少量频点和数据处理速度低效局限性；可在封闭场所提供全天候的全星全频点的卫星差分信号，解决了传统RTK差分定位设备测试环境局限性问题。

根据本申请实施例的一个方面，一种高精度RTK-GNSS差分信号模拟器系统主要包括以下部分：

上位机控制模块：用于基点位置设定、移动点运动状态和位置的设定、RTK-GNSS差分信号模拟器的四星星历的更换和制作、场景文件回溯和制作、基点数据编码协议设置、卫星功率设置以及基本的数据可视化等功能；

导航数据编码中心：导航数据编码中心具有多核性质可同时执行GNSS系统中多个频点的R_GNSS点可视卫星数字数据和B_GNSS可视卫星的差分数据计算，并按照设置进行编码、反馈实时数据给上位机控制模块以及通过PCIE与信号生成模块进行数据的交互；

信号生成模块：产生中断信号以及移动点的导航信号。

所述上位机控制模块和导航数据编码中心在不同的处理核中，数据交互采用IPC核间通信协议；当数据通过上位机下发到。

所述导航数据编码中心与上位机控制模块相连，导航数据编码中心连接信号生成模块和网络通信或串口模块，信号生成模块连接RF模块，RF模块连接发送天线。