基于gnss信號源的定位系統(tǒng)及其定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)，包括：多個GNSS信號源以及至少一GNSS信號接收機(jī)，每一GNSS信號源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時發(fā)射4個或4個以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；所述GNSS信號接收機(jī)用于接收至少一GNSS信號源發(fā)射的衛(wèi)星信號，并根據(jù)該衛(wèi)星信號解算自身的位置。本發(fā)明還涉及一種所述基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)的定位方法。
【專利說明】基于GNSS信號源的定位系統(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)送無線電信號并提取偽矩，并根據(jù)4個以上偽矩計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，然而也存在難以實現(xiàn)室內(nèi)以及城市峽谷等場景的覆蓋及定位的缺點。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)點間測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)點間測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信號源的定位系統(tǒng),包括:多個GNSS信號源以及至少一 GNSS信號接收機(jī)，每一 GNSS信號源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時發(fā)射4個或4個以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；所述GNSS信號接收機(jī)用于接收至少一 GNSS信號源發(fā)射的衛(wèi)星信號，并根據(jù)該衛(wèi)星信號解算自身的位置。
[0006]—種基于GNSS信號源定位系統(tǒng)的定位方法,其中,所述基于GNSS信號源定位系統(tǒng)包括多個GNSS信號源以及至少一 GNSS信號接收機(jī)，每一 GNSS信號源預(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信號源模擬并同時發(fā)射4個或4個以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；以及，所述GNSS信號接收機(jī)接收至少一個GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號，并根據(jù)所述衛(wèi)星信號確定自身位置
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)中的GNSS信號接收機(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信號源的定位系統(tǒng)的定位方法還具有簡單、易于應(yīng)用等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】[0007]圖1為本發(fā)明第一實施例提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)的情景示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第一實施例提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)中兩個GPS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號所形成重疊區(qū)域的示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第一實施例提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)的定位方法中基于偽距分組的流程圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第二實施例提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)的情景示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第二實施例提供的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)中兩個GPS信號源所發(fā)射的位置信號所形成重疊區(qū)域的示意圖。
[0012]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種基于GNSS信號源的定位系統(tǒng),其特征在于,包括:多個GNSS信號源以及至少一 GNSS信號接收機(jī)，每一 GNSS信號源預(yù)先布置于一目標(biāo)區(qū)域的固定位置，用于模擬并同時發(fā)射4個或4個以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；所述GNSS信號接收機(jī)用于接收至少一GNSS信號源發(fā)射的衛(wèi)星信號，并根據(jù)該衛(wèi)星信號解算自身的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號源包括GPS信號源、GLONASS信號源、Galileo信號源以及Compass信號源。
3.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號源為一 GPS信號源，且其模擬并發(fā)射的衛(wèi)星信號為:
4.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS信號源進(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信號源的定位系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)至少兩個GNSS信號源的覆蓋區(qū)域重疊時，該至少兩個GNSS信號源分別發(fā)射具備不同擴(kuò)頻碼的衛(wèi)星信號。
6.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS信號源的定位系統(tǒng),其特征在于,每一GNSS信號源所模擬并發(fā)射的每一衛(wèi)星信號的導(dǎo)航電文中嵌入有該GNSS信號源自身的地理位置。
7.一種基于GNSS信號源定位系統(tǒng)的定位方法,其中,所述基于GNSS信號源定位系統(tǒng)包括多個GNSS信號源以及至少一 GNSS信號接收機(jī)，每一 GNSS信號源預(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信號源模擬并同時發(fā)射4個或4個以上的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；以及 52:所述GNSS信號接收機(jī)接收至少一個GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號，并根據(jù)所述衛(wèi)星信號確定自身位置。
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信號接收機(jī)接收至少兩個GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號，且其中一第一 GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號將其他GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號完全干擾時，則，所述GNSS信號接收機(jī)所述確定的自身位置為該第一 GNSS信號源的實際位置。
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信號接收機(jī)接收至少兩個GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號，且所述GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號相互干擾時，則，所述GNSS信號接收機(jī)通過以下方法確定自身位置: 521:將所述GNSS信號源所模擬的所有衛(wèi)星分組，通過自主完整性檢測從而獲得多個分組Gj, j為分組編號，j=0, I, 2，…； 522:根據(jù)每一個分組中的衛(wèi)星信息解算一次，獲得每一個分組所對應(yīng)的每一個GNSS信號源的位置，構(gòu)成集合P ； 523:計算每一 個分組&中的衛(wèi)星信號對應(yīng)的平均載噪比，并根據(jù)所述載噪比計算所述GNSS信號接收機(jī)到與每一個分組對應(yīng)的GNSS信號源的距離，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從而獲得多個分組Gj的方法，包括以下步驟: 5211:將所述GNSS信號源所模擬的所有衛(wèi)星i根據(jù)其衛(wèi)星標(biāo)識生成一衛(wèi)星集合S ； 5212:給定所述GNSS信號接收機(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信號接收機(jī)的參考時間，算出參考偽β ,O沖設(shè)定一參考門限Th ； 5213:根據(jù)所述GNSS信號接收機(jī)的初始位置和參考時間，計算所述衛(wèi)星集合S中下一 個衛(wèi)星i對應(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信號接收機(jī)的參考時間與參考衛(wèi)星r的信號發(fā)射時間相等,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信號源所模擬并發(fā)射的每一衛(wèi)星信號的導(dǎo)航電文中嵌入有該GNSS信號源自身的地理位置。
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信號接收機(jī)接收至少兩個GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號，且所述GNSS信號源所發(fā)射的衛(wèi)星信號相互干擾時，則，所述GNSS信號接收機(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，從而獲得多個分組Gp j為分組編號，j=0, I, 2，…； 將每一個GNSS信號源的地理位置構(gòu)成集合P ； 計算每一分組中的衛(wèi)星信號的平均載噪比，并根據(jù)所述載噪比計算所述GNSS信號接收機(jī)到每一個分組所對應(yīng)的GNSS信號源的距離，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】G01S19/42GK103675872SQ201310677320
【公開日】2014年3月26日 申請日期: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 申請人:清華大學(xué)
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