[发明专利]雷场探测中的RTK定位系统

权利要求书

1.一种雷场探测中的RTK定位系统，由1个集成于地面控制主机的RTK基准站、N个集成于探测分机内的RTK移动站组成，RTK基准站与各RTK移动站之间通过无线数据通信链路连接，RTK基准站设置在探测区域200m以外的安全位置，搭载RTK移动站的探测分机在地面控制主机的控制下低空飞行以完成雷场探测任务；其特征在于：RTK基准站的卫星信号处理模块采用NEO-M8P-2，配置为静态运行模式，由用户设置天线位置坐标或通过其内部接收器自检生成天线位置坐标，在天线位置坐标有效后开始RTCM参考位置信息流实时传输，为RTK定位系统的各RTK移动站提供参考位置信息以实现其厘米级精度的定位；RTK移动站的卫星信号处理模块采用NEO-M8P-0，默认配置为导航模式，在自身对卫星观测的同时还通过无线数据通信链路接收来自RTK基准站的RTCM参考位置信息流，实时处理RTK基准站、RTK移动站的载波相位观测量差分数据并进行求差解算得到移动站厘米级精度的三维坐标；探测过程中，地面控制主机配置为RTK基准站、各探测分机配置为RTK移动站，地面控制主机通过无线数据通信链路控制各探测分机按规划航线飞行、实时发送RTCM参考位置信息流并获取各探测分机的定位信息以纠正各探测分机的飞行姿态；同步探测时，地面控制主机向各探测分机发送带时间戳的同步探测命令，接着地面控制主机的军用便携机在规定的时间戳通过USB接口设置RTK基准站的卫星信号处理模块使其输出同步时钟脉冲到天然磁场探测模块，同时各探测分机的探测分机飞控CPU在规定的时间戳设置RTK移动站的卫星信号处理模块使其输出同步时钟脉冲到探测分机探测CPU，系统在同步时钟脉冲上升沿对探测信号进行采集，以实现雷场探测中的天然电磁场、脉冲电磁感应、UWB雷达波的分时同步探测。

2.根据权利要求1所述的雷场疑似目标探测系统，其特征是：所述的RTK基准站由卫星信号处理模块IC2、低噪声放大器IC3、四位二选一模拟开关IC4、无线收发模块IC5、天线ANT1和天线ANT2、电感L1、电容C1～C15、电阻R1～R4、发光二极管LED1～LED2 、TVS管DR1、USB转SPI桥接控制器IC1和军用便携机组成，电容C3、C6、C8、C9、C11、C13为解耦电容，C4、C2、C5、C7、C10、C12、C14为旁路电容，将电感L1与电容C1谐振点调整到卫星信号频段以起到滤除谐波的作用，TVS管DR1用于保护军用便携机的USB接口，军用便携机通过USB接口连接USB转SPI桥接控制器IC1以实现将USB转SPI且在USB转SPI桥接控制器IC1的GPIO0低有效时选通天然磁场探测模块进行通信、GPIO1低有效时选通UWB模块进行通信、GPIO2和GPIO10低有效时选通卫星信号处理模块IC2进行通信，USB转SPI桥接控制器IC1的GPIO10在控制选择卫星信号处理模块IC2的20、21、19、18引脚为SPI或UART的同时还控制四位二选一模拟开关IC4将SPI信号连接至USB转SPI桥接控制器IC1或将UART信号连接至无线收发模块IC5，卫星信号处理模块IC2的输出时钟脉冲连接到天然磁场探测模块的TIME_PULS用于与各探测分机一起在输出时钟脉冲上升沿同步启动天然电磁场探测工作，电阻R2为上拉电阻，电阻R1与发光二极管LED1用于RTK状态指示，电阻R3与发光二极管LED2用于指示无线收发模块IC5的工作状态，电阻R4与电容C15组成阻容滤波网络用于滤除地线上的高频噪声；卫星信号由天线ANT1接收后经电容C1、电感L1、低噪声放大器IC3送卫星信号处理模块IC2处理后得到天线ANT1的静态坐标和载波相位观测量，军用便携机可需要时从卫星信号处理模块IC2获取天线ANT1的静态坐标，当军用便携机将卫星信号处理模块IC2设置为RTK基准站模式时，则载波相位观测量以RTCM参考位置信息流形式经四位二选一模拟开关IC4、无线收发模块IC5、天线ANT2发射，RTK移动站接收该RTCM参考位置信息流并与自身的观测量一起进行求差解算得到厘米级精度的移动站三维坐标。

3.根据权利要求1所述的雷场疑似目标探测系统，其特征是：所述的RTK移动站由卫星信号处理模块IC6、低噪声放大器IC7、无线收发模块IC8、天线ANT3和天线ANT4、电感L2、电容C20～C25组成，电容C21、C24为解耦电容，C22、C23、C25为旁路电容，将电感L2与电容C20谐振点调整到卫星信号频段以起到滤除谐波的作用，探测分机飞控CPU通过连接卫星信号处理模块IC6的RTK状态输出RTK_STAT、外部中断输入EXTINT、复位输入RESET_N及USB接口实现对卫星信号处理模块IC6的工作参数配置、状态监测与控制，探测分机飞控CPU通过连接无线收发模块IC8的工作模式配置输入M0和M1、工作状态输出AUX用于其配置和监控，无线收发模块IC8的UART接口RXD和TXD与卫星信号处理模块IC6连接，卫星信号处理模块IC6的输出时钟脉冲TIME_PULS连接至探测分机探测CPU；卫星信号由天线ANT3接收后经电容C20、电感L2、低噪声放大器IC7送卫星信号处理模块IC6，RTK基准站接收的卫星信号以RTCM参考位置信息流形式发射由天线ANT4接收并连接至卫星信号处理模块IC6，信号处理模块IC6实时处理RTK基准站、RTK移动站的两个载波相位观测量的差分数据，进行求差解算得出移动站的三维坐标，然后通过其USB接口传输到探测分机飞控CPU用于探测过程中探测分机的飞行导航，同时探测分机飞控CPU将该三维坐标信息通过RS485传输给探测分机探测CPU以探测数据的精确位置，所有探测分机在信号处理模块IC6输出时钟脉冲TIME_PULS上升沿同步启动探测工作以实现雷场多源信息的同步探测。