[发明专利]一种单频GPS高精度单点定位系统及方法

权利要求书

1.一种单频GPS高精度单点定位系统，由天线、单频GPS接收机、无线通讯模块（GPRS）、ARM核心板、母板、电源以及数据接口组成，其特征在于：

天线，用于接收GPS卫星导航系统的信号；

单频GPS接收机，主要完成GPS基带信号处理、GPS信号跟踪和PVT(位置、速度、时间)解算，并向精密单点定位解算模块提供所需的GPS观测数据（卫星星历数据、伪距观测量、载波相位观测量等）、SBAS观测数据（GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改正信息等）；

无线通讯模块（GPRS）主要完成通过无线网络传输的各项修正数据（包括GPS卫星精密星历、GPS钟差修正数据和电离层误差修正数据等）的接收，下载IGS精密星历、钟差、电离层延时等信息，进行电离层延迟误差、卫星钟差改正、卫星轨道误差改正，实现利用IGS网络数据完成精密单点定位处理；

ARM核心板主要完成各数据接口的驱动加载；GPS接收机板卡和无线通讯模块的初始化；接收来自GPS接收机板卡的各项观测数据（GPS卫星星历数据、伪距观测量、载波相位观测量等）、SBAS观测数据（GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改正信息等）；无线通讯模块的各项修正数据；进行自主的精密单点定位算法处理运算；

母板的作用主要是连接GPS接收机、ARM核心板、无线通讯模块；完成各模块供电；完成系统内、外通讯功能；

电源用于向系统供电，数据接口用于完成数据的输入输出工作。

2.根据权利要求1所述的一种单频GPS高精度单点定位系统，其特征在于：所述无线通讯模块（GPRS）可通过移动通信、3G无线宽带通信等连接到IGS数据中心，完成数据下载。

3.根据权利要求1所述的一种单频GPS高精度单点定位系统，其特征在于：所述IGS数据中心是指国际GPS数据服务组的一个数据分析中心。

4.根据权利要求1所述的一种单频GPS高精度单点定位系统，其特征在于：所述SBAS观测数据，是指利用地球静止轨道卫星建立的区域性广域差分增强系统，本方案使用日本的MSAS多功能卫星增强系统。

5.根据权利要求1所述的一种单频GPS高精度单点定位系统，其特征在于：所述数据接口包括RS232端口和USB接口。

6.一种单频GPS高精度单点定位方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

步骤1：系统启动：主要检查GPS板卡和无线通讯模块的初始化情况，以及完成ARM核心板中的操作系统的启动和各接口驱动的加载；

步骤2：GPS板卡数据通讯：主要完成GPS接收机板卡的GPS观测数据以及SBAS观测数据的提取；GPS接收机板卡的参数设置；

无线通讯模块数据通讯：主要完成无线通讯模块的数据提取、模块的参数设置和向模块写数据；

外围串口2通讯：通过外围串口2完成差分数据的收发；

步骤3：GPS数据计算与处理，完成单点定位处理；将GPS接收机的GPS数据和SBAS数据、无线通讯模块的修正数据、外围串口2的差分等数据进行综合处理和计算，完成精密单点定位；在精确获取到卫星轨道和卫星的钟差值后，再考虑影响定位结果的各种误差源并利用相应的改正模型对其进行改正；结合IGS站提供的GPS卫星精密星历求出高精度的卫星轨道，利用精密卫星钟差进行钟差改正；对单频单点定位的精度影响最大电离层误差，采用电离层格网模型来修正；在解算过程中，利用载波相位变化率探测周跳，利用切比雪夫多项式确定并修复周跳，使用Hatch滤波进行伪距相位平滑等数据预处理工作，再利用卡尔曼滤波方法进行待求参数的估计计算；

步骤4：收到卫星信号后，点亮GPS信号灯，高精度定位成功后，点亮高精度定位信号灯；

步骤5：单点定位处理后的GPS定位数据通过外围串口1、外围USB及外围串口2输出。