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基于gnss信號(hào)源的定位系統(tǒng)及其定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)，包括：多個(gè)GNSS信號(hào)源以及至少一GNSS信號(hào)接收機(jī)，每一GNSS信號(hào)源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時(shí)發(fā)射4個(gè)或4個(gè)以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；所述GNSS信號(hào)接收機(jī)用于接收至少一GNSS信號(hào)源發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)該衛(wèi)星信號(hào)解算自身的位置。本發(fā)明還涉及一種所述基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)的定位方法。
【專利說明】基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)及其定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線定位系統(tǒng)與方法，特別涉及一種基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，在各種無線電定位技術(shù)中，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global NavigationSatellite System, GNSS)是最基本的手段，它是所有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的全稱，目前主要包括美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS),俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System, GLONASS),歐洲的伽利略系統(tǒng)(Galileo),中國(guó)的北斗(Compass)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)工作的基本原理是:接收到導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送無線電信號(hào)并提取偽矩，并根據(jù)4個(gè)以上偽矩計(jì)算得到自身在地理坐標(biāo)系中的位置，常見的解算算法有最小二乘法和卡爾曼濾波法。
[0003]上述天基導(dǎo)航系統(tǒng)具有全天候全球覆蓋等優(yōu)點(diǎn)，然而也存在難以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)以及城市峽谷等場(chǎng)景的覆蓋及定位的缺點(diǎn)。為了克服上述問題，人們發(fā)明了地面網(wǎng)絡(luò)與天基網(wǎng)絡(luò)融合的混合定位方法、基于節(jié)點(diǎn)間測(cè)距的定位方法和利用類似IEEE 802.11系列無線局域網(wǎng)的定位技術(shù)。然而，無論是地面網(wǎng)絡(luò)與天基網(wǎng)絡(luò)融合的混合定位方法、基于節(jié)點(diǎn)間測(cè)距的定位方法和利用類似IEEE 802.11系列無線局域網(wǎng)的定位技術(shù)，都需要專門的定位接收設(shè)備并有軟件支持。因此，上述定位技術(shù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且定位精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種簡(jiǎn)單且定位精度較高的定位系統(tǒng)及其定位方法。
[0005]—種基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng),包括:多個(gè)GNSS信號(hào)源以及至少一 GNSS信號(hào)接收機(jī)，每一 GNSS信號(hào)源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時(shí)發(fā)射4個(gè)或4個(gè)以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；所述GNSS信號(hào)接收機(jī)用于接收至少一 GNSS信號(hào)源發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)該衛(wèi)星信號(hào)解算自身的位置。
[0006]—種基于GNSS信號(hào)源定位系統(tǒng)的定位方法,其中,所述基于GNSS信號(hào)源定位系統(tǒng)包括多個(gè)GNSS信號(hào)源以及至少一 GNSS信號(hào)接收機(jī)，每一 GNSS信號(hào)源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，其中，所述定位方法包括以下步驟:每一 GNSS信號(hào)源模擬并同時(shí)發(fā)射4個(gè)或4個(gè)以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；以及，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)接收至少一個(gè)GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)所述衛(wèi)星信號(hào)確定自身位置
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)中的GNSS信號(hào)接收機(jī)無需進(jìn)行改造，就可以進(jìn)行定位，且該基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)還具有較高的定位精度，且誤差不超過12米。另外，本發(fā)明提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)的定位方法還具有簡(jiǎn)單、易于應(yīng)用等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)的情景示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)中兩個(gè)GPS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)所形成重疊區(qū)域的示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)的定位方法中基于偽距分組的流程圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)的情景示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)中兩個(gè)GPS信號(hào)源所發(fā)射的位置信號(hào)所形成重疊區(qū)域的示意圖。
[0012]主要元件符號(hào)說明
【權(quán)利要求】
1.一種基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng),其特征在于,包括:多個(gè)GNSS信號(hào)源以及至少一 GNSS信號(hào)接收機(jī)，每一 GNSS信號(hào)源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時(shí)發(fā)射4個(gè)或4個(gè)以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；所述GNSS信號(hào)接收機(jī)用于接收至少一GNSS信號(hào)源發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)該衛(wèi)星信號(hào)解算自身的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號(hào)源包括GPS信號(hào)源、GLONASS信號(hào)源、Galileo信號(hào)源以及Compass信號(hào)源。
3.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號(hào)源為一 GPS信號(hào)源，且其模擬并發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)為:
4.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號(hào)源進(jìn)一步集成一 IEEE 802.11無線路由器。
5.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)至少兩個(gè)GNSS信號(hào)源的覆蓋區(qū)域重疊時(shí)，該至少兩個(gè)GNSS信號(hào)源分別發(fā)射具備不同擴(kuò)頻碼的衛(wèi)星信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號(hào)源的定位系統(tǒng),其特征在于,每一GNSS信號(hào)源所模擬并發(fā)射的每一衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航電文中嵌入有該GNSS信號(hào)源自身的地理位置。
7.一種基于GNSS信號(hào)源定位系統(tǒng)的定位方法,其中,所述基于GNSS信號(hào)源定位系統(tǒng)包括多個(gè)GNSS信號(hào)源以及至少一 GNSS信號(hào)接收機(jī)，每一 GNSS信號(hào)源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，其中，所述定位方法包括以下步驟: 51:每一 GNSS信號(hào)源模擬并同時(shí)發(fā)射4個(gè)或4個(gè)以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；以及 52:所述GNSS信號(hào)接收機(jī)接收至少一個(gè)GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)所述衛(wèi)星信號(hào)確定自身位置。
8.如權(quán)利要求7所述的定位方法，其特征在于，當(dāng)所述GNSS信號(hào)接收機(jī)接收至少兩個(gè)GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，且其中一第一 GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)將其他GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)完全干擾時(shí)，則，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)所述確定的自身位置為該第一 GNSS信號(hào)源的實(shí)際位置。
9.如權(quán)利要求7所述的定位方法，其特征在于，當(dāng)所述GNSS信號(hào)接收機(jī)接收至少兩個(gè)GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，且所述GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)相互干擾時(shí)，則，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)通過以下方法確定自身位置: 521:將所述GNSS信號(hào)源所模擬的所有衛(wèi)星分組，通過自主完整性檢測(cè)從而獲得多個(gè)分組Gj, j為分組編號(hào)，j=0, I, 2，…； 522:根據(jù)每一個(gè)分組中的衛(wèi)星信息解算一次，獲得每一個(gè)分組所對(duì)應(yīng)的每一個(gè)GNSS信號(hào)源的位置，構(gòu)成集合P ； 523:計(jì)算每一 個(gè)分組&中的衛(wèi)星信號(hào)對(duì)應(yīng)的平均載噪比，并根據(jù)所述載噪比計(jì)算所述GNSS信號(hào)接收機(jī)到與每一個(gè)分組對(duì)應(yīng)的GNSS信號(hào)源的距離，構(gòu)成集合D ；以及S24:根據(jù)集合P和集合D獲得自身位置。
10.如權(quán)利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述通過自主完整性檢測(cè)從而獲得多個(gè)分組Gj的方法，包括以下步驟: 5211:將所述GNSS信號(hào)源所模擬的所有衛(wèi)星i根據(jù)其衛(wèi)星標(biāo)識(shí)生成一衛(wèi)星集合S ； 5212:給定所述GNSS信號(hào)接收機(jī)的初始位置，并任選一顆衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星r，設(shè)定GNSS信號(hào)接收機(jī)的參考時(shí)間，算出參考偽β ,O沖設(shè)定一參考門限Th ； 5213:根據(jù)所述GNSS信號(hào)接收機(jī)的初始位置和參考時(shí)間，計(jì)算所述衛(wèi)星集合S中下一 個(gè)衛(wèi)星i對(duì)應(yīng)的偽距
11.如權(quán)利要求10所述的定位方法，其特征在于，設(shè)定所述GNSS信號(hào)接收機(jī)的參考時(shí)間與參考衛(wèi)星r的信號(hào)發(fā)射時(shí)間相等,參考偽K P = !7200km,且所述參考門限Th=10000km。
12.如權(quán)利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)根據(jù)集合P和集合D，并通過幾何法或最小二乘法獲得自身位置。
13.如權(quán)利要求7所述的定位方法,其特征在于,每一GNSS信號(hào)源所模擬并發(fā)射的每一衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航電文中嵌入有該GNSS信號(hào)源自身的地理位置。
14.如權(quán)利要求13所述的定位方法，其特征在于，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)直接提取該導(dǎo)航電文內(nèi)所嵌入地理位置，從而獲得自身位置。
15.如權(quán)利要求13所述的定位方法，其特征在于，當(dāng)所述GNSS信號(hào)接收機(jī)接收至少兩個(gè)GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，且所述GNSS信號(hào)源所發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)相互干擾時(shí)，則，所述GNSS信號(hào)接收機(jī)通過以下方法確定自身位置: 根據(jù)每一衛(wèi)星信號(hào)中導(dǎo)航電文的地理位置信息，將所模擬的所有衛(wèi)星分組，從而獲得多個(gè)分組Gp j為分組編號(hào)，j=0, I, 2，…； 將每一個(gè)GNSS信號(hào)源的地理位置構(gòu)成集合P ； 計(jì)算每一分組中的衛(wèi)星信號(hào)的平均載噪比，并根據(jù)所述載噪比計(jì)算所述GNSS信號(hào)接收機(jī)到每一個(gè)分組所對(duì)應(yīng)的GNSS信號(hào)源的距離，構(gòu)成集合D ；以及根據(jù)集合P和集合D獲得自身位置。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK103675872SQ201310677320
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】陳曦, 高文云, 王嘉博 申請(qǐng)人:清華大學(xué)