一種ppk-rtk的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及航拍高精度地記錄數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確定位領(lǐng)域，具體涉及一種PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]航拍在城市規(guī)劃、軍事任務(wù)、沿海地區(qū)監(jiān)視等方面得到了廣泛運(yùn)用。然而傳統(tǒng)的航拍方法無法達(dá)到高精度的拍攝要求，定位也不夠準(zhǔn)確。為了航拍的需要，能精確的記錄拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)等信息的需求，本發(fā)明可達(dá)到在事后記錄每一個(gè)拍攝時(shí)刻和拍攝地點(diǎn)，為圖像處理、信息融合等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)的支撐平臺(tái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置。其能精確的記錄拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)等信息的需求，本發(fā)明可達(dá)到在事后記錄每一個(gè)拍攝時(shí)刻和拍攝地點(diǎn)，為圖像處理、信息融合等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)的支撐平臺(tái)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置，其特殊之處在于:包括一個(gè)處理器，通過UART接口和GP10接口與處理器連接的導(dǎo)航授時(shí)模塊，與處理器連接的局域網(wǎng)絡(luò)總線CAN BUS，電腦，與處理器或電腦連接的U盤，通過UART接口與處理器連接的地面站以及以太網(wǎng)PHY芯片。
[0005]上述授時(shí)模塊采用FAT32文件系統(tǒng)，將GPS模塊輸出的帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)記錄到連接在處理器的U盤中，并在U盤中生成名為“raw.bin”文件；
所述在每次存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)時(shí)需先判斷串口接收的緩沖區(qū)是否已滿;在具體實(shí)現(xiàn)過程是使用乒乓緩存:定義ping_pong變量；當(dāng)該變量置0時(shí)，把處理器串口 4的接收緩存區(qū)指向存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的0號(hào)緩沖區(qū)，當(dāng)0號(hào)緩沖區(qū)存滿以后，該變量置1，同時(shí)將串口4的接收緩存區(qū)指向存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的1號(hào)緩沖區(qū)。
[0006]上述PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置，其特征在于:本裝置中還設(shè)計(jì)USB的開關(guān)，當(dāng)開關(guān)為向上撥狀態(tài)時(shí)，帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)不斷地存入U(xiǎn)盤中；當(dāng)開關(guān)為向下?lián)軤顟B(tài)時(shí)，U盤與處理器斷開，此時(shí)讓U盤通過電腦的USB接口連接到電腦，從而與電腦進(jìn)行通信，通過后處理軟件軟件打開“來自串口的數(shù)據(jù).bin”的文件，進(jìn)行帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的讀取與分析。
[0007]上述PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置，其特征在于:在本裝置的軟件中包括停止記錄帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的指令，只要接收到該指令，則停止記錄。
[0008]上述將地面站發(fā)來的字節(jié)流式存放的MAVLINK保存到接收緩沖區(qū)中；
在緩沖區(qū)中尋找成完整的一幀數(shù)據(jù)按照MAVLINK包的幀格式進(jìn)行解析;如果未找到完整的一幀數(shù)據(jù)，則記錄下當(dāng)前的位置，并繼續(xù)前進(jìn)找直到找到完整的一幀為止；當(dāng)幀頭為OXFE時(shí)即為找到MAVLINK包；
根據(jù)MAVLINK包的消息ID來判斷是否是RTCM消息，如果是RTCM消息則將MAVLINK包中的有效負(fù)載信息利用strncpy函數(shù)提取出來且保存到一個(gè)緩沖區(qū)中，即完成了對(duì)完整的MAVLINK的RTCM解析;如果是開啟停止信息，則方法同RTCM消息。
[0009]上述處理器與授時(shí)模塊以1PPS計(jì)時(shí)，對(duì)于1PPS秒脈沖信號(hào)，采用上升沿作為準(zhǔn)時(shí)沿，上升時(shí)間小于50ns，脈寬應(yīng)為20ms?200ms ；所述處理器與授時(shí)模塊進(jìn)行通信，當(dāng)時(shí)鐘穩(wěn)定后，授時(shí)模塊在每個(gè)整秒的上升沿向處理器發(fā)出1PPS秒脈沖信號(hào)。
[0010]上述授時(shí)模塊的第一次對(duì)時(shí)是利用帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù);在保證接收到的是正確的帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將第一次接收到的帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的第7?12位代表GPS時(shí)間信息的數(shù)據(jù)提取到緩沖區(qū)中存放，同時(shí)在U盤中建立“第一次對(duì)時(shí).bin”文件，完成第一次對(duì)時(shí)工作，以后每次對(duì)時(shí)以第一次對(duì)時(shí)時(shí)間為基準(zhǔn)。
[0011]上述以太網(wǎng)PHY芯片實(shí)現(xiàn)處理器與以太網(wǎng)通信;采用RMII接口 ；
所述處理器中的MAC層和PHY層滿足IEEE1588V2協(xié)議；采用DP83640 PHY芯片結(jié)合處理器實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的同步;在空中采用GPS模塊對(duì)時(shí)，在地面站采用PHY芯片對(duì)時(shí)。
[0012]上述PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置，其特征在于:使用所述CAN總線對(duì)外發(fā)送本裝置當(dāng)前的狀態(tài)，包括GPS經(jīng)瑋度高度信息，精確到微秒級(jí)別的GPS時(shí)間。
[0013]上述PPK-RTK的數(shù)據(jù)記錄及定位信息獲取的裝置，其特征在于:還包括接口芯片MAX3015;應(yīng)用MAX3015芯片實(shí)現(xiàn)CAN RX/TX到CAN物理層轉(zhuǎn)換。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:能精確的記錄拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)等信息的需求，本發(fā)明可達(dá)到在事后記錄每一個(gè)拍攝時(shí)刻和拍攝地點(diǎn)，為圖像處理、信息融合等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)的支撐平臺(tái)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明數(shù)據(jù)記錄板連接示意圖；
圖2為本發(fā)明第一次對(duì)時(shí)程序流程圖；
圖3為本發(fā)明IEEE1588PTP時(shí)鐘同步協(xié)議原理圖；
圖4為本發(fā)明CAN數(shù)據(jù)通過UART發(fā)送至上位機(jī)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]需要說明的是本發(fā)明授時(shí)模塊可采用多種型號(hào)，只要本完成本發(fā)明所描述的功能即可，處理器也是如此。以下授時(shí)模塊以瑞士U- blox公司的LEA-8T模塊，處理器以STM32F427單片機(jī)為例詳細(xì)闡述。
[0017]本發(fā)明采用的設(shè)備:瑞士U-blox公司的LEA-8T模塊進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)記錄開發(fā)板的研究工作。U- blox公司的LEA-8T模塊是精確授時(shí)模塊，為定位要求嚴(yán)格的應(yīng)用提供精確GPS授時(shí)服務(wù)，例如基站。該模塊的優(yōu)勢是針對(duì)降低功耗、提高靈敏度進(jìn)行了優(yōu)化，提供了 UART、USB和DDC接口，具有集成天線檢測功能。在固定位置下運(yùn)行，GPS模塊可以在只有一顆衛(wèi)星可見度的情況下進(jìn)行授時(shí)。這意味著即使在GPS衛(wèi)星信號(hào)條件不利或天空可見度不佳的情況下也能輸出準(zhǔn)確的時(shí)間信息。模塊還可提供原始數(shù)據(jù)輸出。
[0018]1、記錄帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)采用FAT32文件系統(tǒng)，將GPS輸出的帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)記錄到與處理器連接的U盤中，并在U盤中生成名為“raw.bin”文件。
[0019]在每次存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)時(shí)需先判斷串口接收的緩沖區(qū)是否已滿。采用乒乓技術(shù)起緩沖作用，防止一個(gè)緩沖區(qū)存滿無法存放數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)遺漏的問題。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，定義ping_pong變量。當(dāng)該變量置0時(shí)，把處理器串口4的接收緩存區(qū)指向存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的0號(hào)緩沖區(qū)，當(dāng)0號(hào)緩沖區(qū)存滿以后，該變量置1，同時(shí)將串口 4的接收緩存區(qū)指向存放帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的1號(hào)緩沖區(qū)。
[0020]為了能方便地看到并分析存在U盤中的帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)，在硬件中設(shè)計(jì)USB的開關(guān)，當(dāng)開關(guān)為向上撥狀態(tài)時(shí)，帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)不斷地存入U(xiǎn)盤中；當(dāng)開關(guān)為向下?lián)軤顟B(tài)時(shí)，U盤與處理器斷開，此時(shí)可以讓U盤通過電腦的USB接口連接到電腦，從而與電腦進(jìn)行通信，我們通過diskgenius軟件打開“來自串口的數(shù)據(jù).bin”的文件，進(jìn)行帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的讀取與分析。
[0021]在軟件中設(shè)計(jì)停止記錄帶有衛(wèi)星相位信息的原始數(shù)據(jù)的指令，只要接收到該指令，則停止記錄。
[0022]2、串口解析MAVLINK的RTCM(GNSS差分信號(hào)格式)
將地面站發(fā)來的字節(jié)流式存放的MAVLINK包存到接收緩沖區(qū)中；
在緩沖區(qū)中尋找成完整的一幀數(shù)據(jù)按照MAVLINK包的幀格式進(jìn)行解析;如果未找到完整的一幀數(shù)據(jù)，則記錄下當(dāng)前的位置，并繼續(xù)前進(jìn)找直到找到完整的一幀為止。當(dāng)幀頭為0XFE時(shí)即為找到MAVLINK包。
[0023]根據(jù)MAVLINK包的消息ID來判斷是否是RTCM消息，如果是RTCM消息則將MAVLINK包中的有效負(fù)載信息利用strncpy函數(shù)提取出來且保存到一個(gè)緩沖區(qū)中，即完成了對(duì)完整的MAVLINK 的 RTCM 解析。
[0024]3、1PPS 計(jì)時(shí)
對(duì)于1PPS秒脈沖信號(hào)，采用上升沿作為準(zhǔn)時(shí)沿，上升時(shí)間小于50ns，脈寬應(yīng)為20ms?200ms ο
[0025]采用處理器與Ublox芯片進(jìn)行通信。當(dāng)時(shí)鐘穩(wěn)定后，Ublox芯片在每個(gè)整秒的上升沿向處理器發(fā)出1PPS秒脈沖信號(hào)?？梢圆捎?6位計(jì)時(shí)器來記錄秒脈沖的個(gè)數(shù)，每接收一個(gè)1PPS