【如何集成⾼精度定位服務】-⾼精度定位綜述


   提到高精度定位服務,可能對大多數開發者都會比較抽象。什麼是高精度定位服務,我該如何集成千尋的高精度服務呢?

       高精度定位簡介


       傳統意義上的衛星定位,一般是通過接收機直接接收衛星信號,通過簡單的定位算法獲取位置信息,我們常用的手機就是這個原理,這種就是通常意義上的單點定位。


       但實際上,衛星工作受多因素干擾,比如,衛星信號穿過地球對流層、電離層時會發生折射,射到建築上會發生反射,這都會導致信號傳播時間計算有誤,繼而帶來距離計算錯誤,從而產生幾十米的定位誤差。爲了消除這種誤差,一般會採用差分定位,具體來說就是在固定的位置建立一些固定的觀測站,同時觀測衛星的信號,然後通過觀測量建立誤差的數學模型,再將差分改正數播發給待測終端。目前通用的RTCM,就是差分改正數的格式。終端根據自己的衛星觀測量,結合收到的差分改正數,通過算法可以獲得高精度的定位結果,其中最常用的就是RTK(RealTimeKinetic)算法,通過這種算法,定位精度可以達到釐米級。

高精度定位誤差算法


       千尋全國一張網 


       剛纔提到的差分定位技術,就是本文所講的高精度定位核心。傳統的測量測繪應用,往往是自己建立單獨的一個基站,通過電臺、小無線等本地通信方式,將差分改正數 RTCM 播發給終端。這種方式由於各種限制,只能覆蓋很小的區域,無法在大範圍使用。目前,千尋位置在全國建立起了超 2400個地基增強站。依託國家北斗地基增強系統“全國一張網”和不斷升級的自研算法,千尋位置已可有效克服複雜環境影響,向全國大部分地區提供實時釐米級的高精準定位服務,並可通過互聯網平臺實現 7*24小時數據播發。因此用戶終端只要通過 2G/3G/4G 網絡連接千尋服務器,上報自己的概略位置,服務器就會把終端所在位置附近基站差分改正數據下發到終端,用戶就可以長時間的獲取 RTCM 數據,完成終端側的高精度定位。用戶需要接入千尋服務器獲取 RTCM 數據,只要將千尋提供的SDK 集成到自己系統中,輸入千尋賬號,就可以登錄千尋服務器,獲取 RTCM數據。 


       終端高精度定位解算


       有了播發的RTCM差分改正數,還需要藉助終端側的RTK解算能力,便可以實現高精度的定位。在整個終端中,通常會有一個2G/3G/4G通信模塊,負責與千尋服務器交互,獲取數據。那麼如何讓終端獲取RTCM數據呢?答案很簡單,在終端側集成千尋的SDK。     


        SDK(SoftwareDevelopmentKit)軟件開發包,是爲特定的軟件包、軟件框架、硬件平臺、操作系統等建立應用軟件時的開發工具集合,千尋SDK包括了差分數據收發,GNSS算法,賬號鑑權以及各種其他的服務。對於不含算法的定位模組,也封裝了RTK算法。關於SDK的詳細內容,會在下一章節介紹。千尋的SDK包括大量的內容,以很簡單的API接口提供給用戶。高精度定位的終端中會有處理器或者MCU,用戶只要在該處理器上集成千尋SDK,按照流程調用API即可。終端側都會有定位模組/板卡,通過串口與主控處理器交換定位數據。這類定位模組一般分爲兩類,一類是內置RTK算法的模組或者專業的RTK板卡,常見型號如U-blox的M8P,F9P,千尋自有的魔方MC110M,以及思南、和芯星通等各種RTK板卡。這類定位終端,高精度位置解算都在定位模組內部,用戶只需要在主控處理器上集成千尋差分數據SDK,將RTCM數據通過串口輸入即可。這裏以110M爲例,典型的框圖如下:

框圖1

       還有另一類沒有內置RTK算法的模組,最典型如千尋魔方120M。這類模組僅輸出原始觀測量,這種情況僅靠差分SDK還不夠,需要集成內置千尋RTK算法的SDK,使用千尋自有RTK算法,同樣非常簡便。當然這種方案,由於RTK算法的複雜度,主控處理器的性能不能太差。

       整個過程的框架如下圖所示:

框圖2

       兩種方案,千尋都能提供完整的 SDK,用戶可以根據需要自由選擇。 

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