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基于嵌入式的网络RTK定位系统设计

作者：曹界宇王伟葛男男

来源：《中国新通信》2021年第02期

【摘要】为解决传统RTK作业距离受限，定位精度、可靠性不高的问题，本文设计了一

種基于嵌入式的网络RTK定位系统。该系统以STM32F405作为系统核心处理单元，系统主要

通过获取CORS系统差分修正数据信息，并将数据信息发送给流动站，RTK板卡定位解算

后，系统便可获得高精度定位信息。经过实验测试表明，本系统具备厘米级高精度定位功能，

并且作业覆盖范围广阔。

【关键词】嵌入式网络RTKRTK板卡CORS系统

引言

随着卫星导航定位技术的快速发展和广泛应用，RTK技术很好地解决了人们对高精度定

位的需求[1]。传统RTK主要以固定基准站、数据链路通信系统、流动站构成，其中流动站连

续观测卫星定位数据，并通过无线通信系统将基准站上差分修正数据信息发送给流动站。而流

动站通过通信系统同时接收卫星信号和基准站发送过来的数据，通过差分数据解算以实现高精

度定位。

随着RTK技术不断的成熟，传统的RTK定位技术的弊端也显现地较明显。传统的RTK

每次作业前都需要人力架设基准站，并且必须选取空旷的地方架设基准站，同时传统RTK技

术会受到通信链路距离的影响，其作业范围有一定限制，并且随着流动站和基站距离的增加，

GNSS数据信息在空间传播时受到电离层和对流层的折射因素，其误差会越来越大。这会极大

影响RTK定位精度[2]。而网络RTK定位技术指的是连续运行参考站系统（CORS系统），

CORS系统以网络分布系统为基础，基于适当密度的参考站网络，建立精准的差分数据计算模

型，利用数据通信链路播发差分修正数据，来消除定位过程中受到的各种误差影响，从而实时

地获得观测站点高精度、可靠的定位数据信息，较常规RTK定位技术优势明显，网络RTK技

术已被广泛运用于无人机电力巡检、智能交通等行业领域[3]。因此研究并设计基于嵌入式的

网络RTK定位系统具有重要意义。

一、系统总体方案设计

该系统的系统框图如下图1所示，该系统主要由核心处理单元（MCU）、RTK板卡、

CORS系统、文件日志、手机APP部分组成。其中系统处理单元采用的是STM32F405芯片，

CORS系统部分主要功能是为系统提供CORS系统差分修正数据信息;RTK板卡部分主要功能

是观测单点绝对定位GGA数据信息和差分定位解算;文件日志部分主要功能是保存SD卡RTK

数据信息;手机APP部分主要功能是监控系统上传的RTK数据信息。

二、系统硬件设计

核心处理2.1器

核心处理器采用ST公司的STM32F405系列芯片，该处理器是ARM的Cortex-M4系列内

核，该处理器最高工作频率可达168MHz，其工作电压在2.0-3.6V。该芯片具有192KB

SRAM、512KBFLASH，该系列处理器拥有高性价比、低功耗等特点。

电源管理模块2.2

本系统采用TPS65321系列稳压芯片，如下图2所示，该芯片最高支持36V的输入电压，

可提供3.3V和3.8V的直流电压，输出电流可高达3.2A，该系列芯片在安全上也具备过流保

护、过热保护单元。

2.3RTK板卡

如下图3所示，本系统RTK板卡采用诺瓦泰OEM718D多频单侧板卡，支持全系统多频

测向和定位解算，同时支持双天线输入。该板卡板载串口，系统可通过串口和RTK板卡数据

通信。

2.3CORS系统

CORS系统主要采用的是千寻在全国范围内布设的基站网络。CORS系统主要由数据处理

中心、固定参考站、数据通讯和用户中心四个部分组成[4]。

该系统工作流程主要是RTK板卡将观测数据实时传送给数据处理中心，处理中心利用基

准站观测数据计算基线误差，通过网络插值算法计算出虚拟观测值，最终生成差分数据并播发

给流动站[5]。本系统主要是通过4G网络实现和CORS系统数据链路通信。

2.44G模块

本系统4G模块采用的是SIMCom公司SIM7600CE-L系列模组，该系列模组采用SMT封

装，该模组支持LTE-LDD/LTE