基于LORA的本地解算系统、方法、装置及介质与流程

基于lora的本地解算系统、方法、装置及介质
技术领域
1.本发明涉及差分定位解算，尤其涉及基于lora的本地解算系统、方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.目前采用gnss(global navigation satellite system，全球卫星导航系统)进行定位时，一般是通过监测站将采集到的gnss原始观测数据通过蜂窝网络发往服务器进行解算，由服务器进行解算完成后将结果再推送到预警云平台，以实现预警。该方法的数据终端只需要进行数据采集，不进行过多的数据处理，而随着监测站的数量越来越多时会导致服务器的压力日益增加。同时，对于一些蜂窝网络信号不好的地方会导致网络线路的通信不稳定，导致服务器接收到的gnss原始观测数据存在数据延迟、丢包等问题，使得服务器接收到的gnss原始观测数据不完整，导致解算有误，进而监测的预警可信度不高、甚至会导致险情的误报、漏报等问题。
3.针对上述问题，目前主要采用以下两种方式来实现：
4.1)采用蜂窝网络将基准站的gnss原始观测数据发送服务器，监测站通过蜂窝网络主动获取服务器上的基准站的gnss原始观测数据并进行固定定位和位置解算，并将解算结果通过蜂窝网络直接推送到预警云平台。该方案是采用蜂窝网络进行本地解算，尽管解决了服务器的压力问题，但是对于诸如地质灾害变形监测等蜂窝网络信号不好的地方，该方案无法使用。
5.2)采用数传电台将基准站的gnss原始观测数据广播发送给监测站，监测站接收基准站的数据后进行本地解算，再将解算结果通过lora(long range radio，远距离无线电)模组发回给基准站，再由基准站将接收到的解算结果通过蜂窝网络推送到预警云平台。该方案综合使用了数传电台、lora自组网和蜂窝网络，根据各个通信方式的特性发挥其各个技术的优势，但是该方案将基准站用作网关，实现与预警云平台的通信。因此，对于基准站来说，其不仅需要满足接收优质的差分数据(一般设于环境空旷的位置)，同时还需要满足作为网关受限于蜂窝网络信号和传输距离的限制，导致基准站的选点位置要求极高，导致基准站的选点难。同时，由于数传电台为单向传输的方式，因此，还需要引入lora模组实现监测站的解算结果反馈给基准站，但是lora模组为双向传输，导致资源浪费。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供基于lora的本地解算系统，其能够解决现有的gnss定位时存在信号不稳定、基准站选点难以及资源浪费等问题。
7.本发明的目的之二在于提供基于lora的本地解算方法，其能够解决现有的gnss定位时存在信号不稳定、基准站选点难以及资源浪费等问题。
8.本发明的目的之三在于提供基于lora的本地解算装置，其能够解决现有的gnss定位时存在信号不稳定、基准站选点难以及资源浪费等问题。
9.本发明的目的之四在于提供一种存储介质，其能够解决现有的gnss定位时存在信号不稳定、基准站选点难以及资源浪费等问题。
10.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
11.基于lora的本地解算系统，包括基准站、若干个监测站和网关；其中，所述基准站与每个监测站通过lora组网通信连接，每个监测站通过lora组网与所述网关通信连接；所述网关与远程的预警云平台通信连接；
12.所述基准站，用于获取第一观测数据并将第一观测数据通过第一频点广播出去；每个监测站，用于通过第一频点接收所述基准站的第一观测数据、获取的第二观测数据，以及根据第一观测数据和第二观测数据进行本地解算，进而将解算结果通过第二频点发送给所述网关；所述网关，用于根据每个监测站的解算结果上传至远程的预警云平台。
13.进一步地，所述基准站内设有第一lora模组、第一gnss板卡第一主控模块；所述第一gnss板卡设于所述基准站内；所述第一gnss板卡、第一lora模组分别与第一主控模块电性连接；所述第一主控模块，用于通过第一gnss板卡获取所述第一观测数据并将所述第一观测数据发送给第一lora模组，从而使得所述第一lora模组将所述第一观测数据通过第一频点广播出去；
14.所述基准站设有第一gnss天线和第一lora天线；其中，所述第一gnss板卡与所述第一gnss天线电性连接；所述第一lora模组与所述第一lora天线电性连接。
15.进一步地，所述第一lora模组将所述第一观测数据通过第一频点广播出去时，还将第一观测数据通过分包的形式广播出去。
16.进一步地，所述监测站内设有第二lora模组、第二gnss板卡和第二主控模块；其中，所述第二gnss板卡、第二lora模组分别与第二主控模块电性连接；所述第二主控模块，用于通过所述第二gnss板卡获取第二观测数据、通过第二lora模组获取所述第一观测数据，并根据所述第一观测数据和所述第二观测数据进行本地解算，进而将解算结果发送给所述第二lora模组，从而使得第二lora模组将所述解算结果通过所述第二频点发送给所述网关；
17.每个监测站均设有第二gnss天线和第二lora天线；其中，所述第二gnss板卡与所述第二gnss天线电性连接；所述第二lora模组与所述第二lora天线电性连接。
18.进一步地，所述网关内设有第三lora模组、第三主控模块和网络通信模块；所述第三主控模块与所述第三lora模组、网络通信模块电性连接，用于通过所述第三lora模组接收每个监测站的解算结果，并根据每个解算结果上传至远程的预警云平台；
19.所述网关设有第三lora天线，所述第三lora天线与所述第三lora模组电性连接。
20.进一步地，所述网络通信模块包括蜂窝网络通信模块和北斗终端；所述第三主控模块通过所述蜂窝网络通信模块与远程的预警云平台通信连接、通过所述北斗终端与远程的预警云平台通信连接，用于根据蜂窝网络信号的强度将解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台；
21.所述网关还设有蜂窝网络天线和北斗终端天线，其中，所述蜂窝网络模块与蜂窝网络天线电性连接；所述北斗终端与所述北斗终端天线电性连接。
22.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
23.基于lora的监测站解算方法，应用于监测站，所述监测站预警方法包括：
24.获取步骤：将监测站与基准站通过lora组网通信连接，并通过第一频点获取基准站的第一观测数据；所述第一观测数据是由所述基准站的第一gnss板卡接收到的；
25.解算步骤：根据第一预测数据和第二观测数据进行本地解算，并将解算结果通过第二频点发送给网关，以使得网关将所述解算结果上传至预警云平台；所述监测站与所述网关通过lora组网通信连接。
26.进一步地，所述解算步骤中将所述解算结果上传至预警云平台时包括：根据蜂窝网络信号的强度将所述解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台。
27.本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
28.基于lora的监测站解算装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为监测站解算程序，所述处理器执行所述监测站解算程序时实现如本发明的目的之二采用的基于lora的监测站解算方法的步骤。
29.本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
30.一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序为监测站解算程序，所述监测站解算程序被处理器执行时实现如本发明的目的之二采用的基于lora的监测站解算方法的步骤。
31.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
32.本发明通过单独设置网关，并且采用lora自组网来实现基准站、监测站与网关之间通信连接，以实现监测站从基准站接收到基准站的观测数据，在解算后将解算结果发送给网关，再通过网关对解算结果上传至预警云平台。本发明既实现了本地解算，也避免完全使用蜂窝网络导致使用受限的问题，同时也解决现有的基准站选点难、存在资源浪费等问题。
附图说明
33.图1为本发明提供的基于lora模组的本地解算系统模块图；
34.图2为图1中的基准站的模块示意图；
35.图3为图1中的监测站的模块示意图；
36.图4为图1中的网关的模块示意图；
37.图5为图1中的基准站、监测站、网关与预警云平台的具体数据流向示意图；
38.图6为本发明提供的基于lora模组的监测站解算方法流程图。
具体实施方式
39.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
40.实施例一
41.本发明提供一种基于lora的本地解算系统，通过采用lora自组网将基准站、监测站以及网关通信连接，实现将基准站的gnss原始观测数据发送给每个监测站，不同的监测站接收来自基准站广播的数据后，结合自身的gnss观测数据进行本地解算，然后将解算后
的结果通过lora自组网发送给网关，这样，网关将接收到的解算结果通过蜂窝网络或北斗短报文的方式反馈到预警云平台。本发明通过将基准站、监测站和网关采用lora自组网实现通信，以提高系统的稳定性和抗干扰能力，同时将网关采用蜂窝网络或北斗短报文的方式实现数据上传至预警云平台，可避免蜂窝网络信号不好导致数据传输不稳定的问题，同时，将基准站和网关分离，降低基准站的选点要求，最大限度地降低监测终端的成本。
42.本发明提供的一种优选的实施例，基于lora的本地解算系统，如图1-5所示，包括基准站、若干个监测站和网关。
43.其中，基准站、监测站和网关内均设置有lora模组，从而使得基准站与监测站、监测站与网关之间均通过lora模组通信连接，以使得基准站、监测站和网关形成lora自组网。
44.具体地，基准站，用于获取第一观测数据并将第一观测数据通过第一频点广播出去。其中，第一频点是指广播发送的频段。
45.每个监测站，用于接收第一观测数据，并将其与自身接收到的第二观测数据进行本地解算，将解算结果通过第二频点发送至网关。同理，第二频点是指监测站广播发送的频段。为了避免监测站接收数据与发送数据的互不干扰，监测站接收数据的频点与发送数据的频点设为不同。
46.网关，用于接收解算结果并将解算结果上传至预警云平台。优选地，本发明中解算结果上传至预警云平台时还采用蜂窝网络或北斗短报文的方式上传。具体地，网关根据蜂窝网络信号的强度来选择蜂窝网络上传数据还是北斗短报文上传数据。
47.同时，为了解决lora模组无法用于大数据量数据的传输，本发明的基准站再通过第一频点将第一观测数据广播出去的同时，采用自动分包的方式来实现大数据量的数据发送。也即，将第一观测数据分包成多个数据包，依次通过第一频点广播出去。监测站接收到多个数据包后，再将多个数据包进行解析组合后得到基准站的第一观测数据。其中，第一观测数据、第二观测数据由对应的gnss板卡接收卫星信号得出的。也即，基准站内设有第一gnss板卡，用于获取第一观测数据。每个监测站内设有第二gnss板卡，用于获取第二观测数据。
48.更为具体地，如图2所示，基准站内还设有第一lora模组和第一主控模块。其中，第一lora模组、第一gnss板卡分别与第一主控模块电性连接。第一主控模块，用于通过第一gnss板卡接收第一观测数据，并将第一观测数据发送给第一lora模组，从而使得第一lora模组将第一观测数据通过第一频点广播出去。如图5中，第一频点为频点a。
49.更为优选地，基准站还设有第一gnss天线和第一lora天线。其中，第一gnss天线与第一gnss板卡电性连接，第一lora模组与第一lora天线电性连接。通过对应天线实现数据的接收与发送。
50.优选地，第一主控模块，还用于负责调配基准站的整个数据采集终端的各进程有序工作，例如转发gnss数据、配置lora模组以及响应远程控制指令等。
51.同理，如图3所示，每个监测站内设有第二lora模组、第二主控模块。第二lora模组、第二gnss板卡分别与第二主控模块电性连接。第二主控模块，用于通过第二lora模组接收第一观测数据，通过第二gnss板卡获取第二观测数据，并根据第一观测数据和第二观测数据进行本地解算，以及将解算结果通过第二lora模组发送给网关。
52.其中，第二lora模组在接收数据时，通过第一频点接收第一观测数据；在发送数据
时，通过第二频点将解算结果发送给网关。通过设置不同的频点来实现数据的接收与发送，避免数据之间的干扰。比如图5中，第二频点为频点b。
53.更为优选地，由于基准站与若干个监测站的距离不同，因此，基准站与监测站进行数据交互时，可选择不同的信道来实现。具体可根据基准站与监测站的距离来决定采用短距离信道传输，还是长距离信道传输。同理，监测站与网关之间采用中短距离信道传输。比如图5所示，基准站与一个监测站采用短距离信道(信道a)进行数据传输，与另外一个监测站采用长距离信道(信道c)进行数据传输。监测站与网关之间采用中短距离信道(信道b)进行数据传输。
54.优选地，每个监测站还设有第二gnss天线和第二lora天线。第二gnss天线与第二gnss板卡电性连接，第二lora天线与第二lora模组电性连接。
55.本发明根据基准站与监测站、监测站与网关之间的通讯距离动态调整相应lora模组的发送信道和接收信道(传输数据的速率，单位kbps)，且同一个lora模组的收发信道可以不一样，满足监测站对数据收发互不影响的要求，保障了数据传输的稳定性和完整性，理论上空旷环境下最远支持11km。
56.为了保证各个自组网之间互不感染，本发明还对不同的lora模组的网络号、收发频点以及收发通道的值进行分别设置，以区别不同的自组网网络。比如基准站通过第一频点向外发送第一观测数据，而监测站通过第二频点向外发送解算结果；同时，基准站与不同的监测站之间采用信道也可以根据基准站与监测站之间的距离选择短距离信道还是长距离信道来实现数据的传输。
57.优选地，如图4所示，网关内设有第三lora模组、第三主控模块和网络通信模块。其中，第三lora模组、网络通信模块分别与第三主控模块电性连接。第三主控模块，用于通过第三lora模组接收解算结果并将解算结果通过网络通信模块上传至预警云平台。
58.优选地，网关设有第三lora天线和第四天线。第三lora模组与第三lora天线电性连接，第四天线与网络通信模块电性连接。
59.更为优选地，蜂窝网络通信模块和北斗终端。
60.其中，第三主控模块通过所述蜂窝网络通信模块与远程的预警云平台通信连接、通过所述北斗终端与远程的预警云平台通信连接。具体地，第三主控模块，用于根据蜂窝网络信号的强度将解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台。也即，在蜂窝网络信号弱或无信号的情况下，采用北斗短报文的方式将解算结果上传至预警云平台，以解决现有完全依赖蜂窝网络进行数据传输导致设备使用受限。相反，在蜂窝信号好的地方，采用蜂窝网络实现数据的传输，提高数据的快速上传。
61.通过设置两种通信方式，具体可取决于蜂窝网络的信号来选择，可降低网关的选点要求，可以摆脱环境因素的束缚，能够解决现有技术中将基准站作为网关时，对于基准站的选取要求高导致选点难的问题。同时，本发明中只有网关对移动网络的信号有一些要求(在移动信号好的时候使用蜂窝网络的方式通信，而移动信号差的时候使用北斗短报文的方式通信)，而其他监测站无需关注移动网络的信号，降低了测试点对于周围环境的要求，增强数据采集终端的适应性，提高施工安装的便捷性。
62.优选地，第四天线包括蜂窝网络天线和北斗终端天线。蜂窝网络天线与蜂窝网络通信模块电性连接，北斗终端天线与北斗终端电性连接。
63.优选地，网关内还设有预警广播模块。预警广播模块与第三主控模块电性连接，用于根据解算结果进行预警判断，以及根据预警判断结果进行预警，比如本地预警、短信预警等各种方式。
64.同时，本发明中的基准站、监测站和网关均具备响应预警云平台下发的远程控制指令的功能，可实现实时远程操控各个数据采集终端。本发明还将传统的云端解算转为本地解算，将解算后的结果上传至预警云平台，把原本每分钟要往平台传输4千个字节的数据量降低到现在每个小时往平台只传几十个字节，大大降低了服务器的要求。同时，本地解算相比云端解算模式下具有更小的时延，更利于突发性的监测。
65.优选地，本发明中的监测站内还设置解算结果阈值，一旦网关检测到解算结果触发解算结果阈值时，会加速解算结果的上传，比如由正常情况下的1小时上传一次改为一分钟上传一次，否则恢复默认模式。通过上述机制，使得本发明具备动态调整解算时长，做到实时监测预警。
66.本发明的基准站、监测站和网关利用lora技术组成一个区域性的通讯网络，增强整个系统数据的稳定性和抗干扰能力，解决现有技术方案一中完全依赖蜂窝网络进行数据通信时导致部分监测点会受到蜂窝网线的限制的问题，同时还可替换掉数传电台，减少冗余功能、降低成本。
67.另外，本发明相对于完全采用蜂窝网络进行数据传输的方案来说，由于本发明的基准站、监测站均采用lora模组，使用lora模组可以省去sim卡和每个月产生的流量费用，因此相比而言具有更低的成本优势。
68.实施例二
69.基于实施例一，本发明还提供另外一实施例，基于lora模组的监测站解算方法，如图6所示，应用于监测站，监测站解算方法包括以下步骤：
70.步骤s1、将监测站与基准站通过lora组网通信连接，并通过第一频点获取基准站的第一观测数据。
71.通过基准站与监测站内设置对应的lora模组，使得二者之间构成lora通信。同时，在传输数据时，基准站还采用自动分包的形式，以解决lora模组无法传送大数据量的数据。
72.其中，第一观测数据是由所述基准站的第一gnss板卡接收到的。
73.步骤s2、根据第一预测数据和第二观测数据进行本地解算，并将解算结果通过第二频点发送给网关，以使得网关根据所述解算结果上传至预警云平台。
74.其中，监测站与所述网关通过lora组网通信连接。
75.本发明采用本地解算，然后将解算结果再发送给网关，由网关上传至预警云平台，相对于采用云端解算来说，时延性更小、数据传输的体量更小。
76.优选地，步骤s3中的将解算结果上传至预警云平台时包括：根据蜂窝网络信号的强度选择将解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台。具体地，网关根据实际的需求，比如蜂窝网络信号的强度来判断选择哪种通信方式实现数据的上传，使得网关的选点简单，同时由于监测站和基准站不使用蜂窝网络，监测站和基准站的选点难度大大降低。
77.实施例三
78.本发明还提供一种实施例，基于lora的监测站解算装置，包括存储器、处理器以及
存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为监测站解算程序，所述处理器执行所述监测站解算程序时实现以下步骤：
79.获取步骤：将监测站与基准站通过lora组网通信连接，并通过第一频点获取基准站的第一观测数据；所述第一观测数据是由所述基准站的第一gnss板卡接收到的；
80.解算步骤：根据第一预测数据和第二观测数据进行本地解算，并将解算结果通过第二频点发送给网关，以使得网关将所述解算结果上传至预警云平台；所述监测站与所述网关通过lora组网通信连接。
81.进一步地，所述解算步骤中网关将解算结果上传至预警云平台时包括：根据蜂窝网络信号的强度选择将解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台。
82.实施例四
83.本发明还提供一实施例，一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序为监测站解算程序，所述监测站解算程序被处理器执行时实现以下步骤：
84.获取步骤：将监测站与基准站通过lora组网通信连接，并通过第一频点获取基准站的第一观测数据；所述第一观测数据是由所述基准站的第一gnss板卡接收到的；
85.解算步骤：根据第一预测数据和第二观测数据进行本地解算，并将解算结果通过第二频点发送给网关，以使得网关将所述解算结果上传至预警云平台；所述监测站与所述网关通过lora组网通信连接。
86.进一步地，所述解算步骤中网关将解算结果上传至预警云平台时包括：根据蜂窝网络信号的强度选择将解算结果通过蜂窝网络上传至预警云平台或通过北斗短报文上传至预警云平台。
87.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。