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基于CORS技术的差分定位在建设用地现场监控中的应用研究

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究工作和结构安排

1.4 本章小结

2 差分定位模块关键技术研究

2.1 差分定位技术

2.2 CORS技术

2.3 差分数据格式和传输协议研究

2.4 本章小结

3 差分定位模块的硬件设计

3.1 模块总体框架

3.2 定位模块硬件框架结构

3.3 主控芯片的选择

3.4 GPS板卡概述和选择

3.5 无线网络模块概述和选择

3.6 其他硬件电路的设计

3.7 本章小结

4 定位模块的软件设计

4.1 网络模块拨号上网

4.2 GPS板卡定位数据读取

4.3 Ntrip客户端接入

4.4 SD卡文件存储

4.5 本章小结

5 实验和数据处理分析

5.1 定位数据处理

5.2 静态精度测试

5.3 动态精度测试

5.4 本章小结

6 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论与展望

致谢

参考文献

附录A 攻读学位期间的科研成果

附录B差分定位模块的主要程序

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摘要

我国人口众多,可利用土地资源却相对匮乏,造成土地人均问题突出。通过“三旧”(旧城镇、旧厂房、旧村庄)改造,可以有力缓解建设土地供不应求的现状和突破土地利用瓶颈。随着计算机、视频监控、无线网络传输、GPS、GIS等技术的发展和应用,“三旧”改造已经不再是单一的现场改造工程。通过在“三旧”改造现场布设监控摄像头再将监控视频传输到“三旧”改造管理平台,在电子地图上随时调用监控视频资料,可以实现“三旧”改造过程无人化、智能化、实时化。在这个过程中,“三旧”改造现场摄像头需要进行高精度定位,才能与后台的电子地图进行对接。在传统的定位技术中,单机定位精度低,难以满足高精度定位的应用要求,所以人们通常采用差分的定位方法来提高定位精度,但存在差分定位基准站建立繁琐问题;同时,随着用户与基站之间距离的增加导致定位精度下降。而CORS(Continuously Operating Reference Stations,连续运行卫星定位综合系统)的出现和发展使消除这些问题成为可能。因此,研究开发基于CORS技术的高精度差分定位技术十分必要。
  本课题以“三旧”改造建设用地现场监测为研究背景,分析和研究了当前 GPS定位技术、差分定位技术以及CORS技术的应用现状,设计了一种基于CORS技术的差分定位模块,可用于“三旧”改造中定点监测和动点巡查摄像头的高精度定位。定位模块以STM32F407VGT6为主控芯片,Hemisphere的P307为GPS定位板卡,龙尚公司的4G(U8300W)网络模块及其外围电路作为差分数据传输模块,还包括供电模块、SD卡电路、USB接口电路和调试电路等硬件。在硬件基础上,软件设计主要研究4G无线网络模块拨号上网、GPS板卡定位数据读取、Ntrip客户端接入和SD卡文件存储等程序。最后,对所设计的高精度差分定位模块的主要性能,包括其在静态和动态、晴天和阴天不同使用环境下的定位精度进行了测试和分析。
  将基于CORS技术的高精度差分定位模块应用到“三旧”改造建设现场上,可以免去搭建基准站的麻烦,同时满足建设用地现场监控摄像头的定位要求,保证了定位数据传输的实时性,并易于实现现场监控与后台管理的良好对接。

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