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基于gnss信号源的定位系统及其定位方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于GNSS信号源的定位系统，包括：多个GNSS信号源以及至少一GNSS信号接收机，每一GNSS信号源预先布置于一目标区域的固定位置，用于模拟并同时发射4个或4个以上的GNSS导航卫星的卫星信号；所述GNSS信号接收机用于接收至少一GNSS信号源发射的卫星信号，并根据该卫星信号解算自身的位置。本发明还涉及一种所述基于GNSS信号源的定位系统的定位方法。
【专利说明】基于GNSS信号源的定位系统及其定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线定位系统与方法，特别涉及一种基于GNSS信号源的定位系统及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，在各种无线电定位技术中，全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System, GNSS)是最基本的手段，它是所有导航卫星系统的全称，目前主要包括美国的全球定位系统(Global Positioning System, GPS),俄罗斯的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GLONASS),欧洲的伽利略系统(Galileo),中国的北斗(Compass)。全球导航卫星系统接收机工作的基本原理是:接收到导航卫星发送无线电信号并提取伪矩，并根据4个以上伪矩计算得到自身在地理坐标系中的位置，常见的解算算法有最小二乘法和卡尔曼滤波法。
[0003]上述天基导航系统具有全天候全球覆盖等优点，然而也存在难以实现室内以及城市峡谷等场景的覆盖及定位的缺点。为了克服上述问题，人们发明了地面网络与天基网络融合的混合定位方法、基于节点间测距的定位方法和利用类似IEEE 802.11系列无线局域网的定位技术。然而，无论是地面网络与天基网络融合的混合定位方法、基于节点间测距的定位方法和利用类似IEEE 802.11系列无线局域网的定位技术，都需要专门的定位接收设备并有软件支持。因此，上述定位技术结构较为复杂且定位精度较低。

【发明内容】

[0004]有鉴于此，确有必要提供一种简单且定位精度较高的定位系统及其定位方法。
[0005]—种基于GNSS信号源的定位系统,包括:多个GNSS信号源以及至少一 GNSS信号接收机，每一 GNSS信号源预先布置于一目标区域的固定位置，用于模拟并同时发射4个或4个以上的GNSS导航卫星的卫星信号；所述GNSS信号接收机用于接收至少一 GNSS信号源发射的卫星信号，并根据该卫星信号解算自身的位置。
[0006]—种基于GNSS信号源定位系统的定位方法,其中,所述基于GNSS信号源定位系统包括多个GNSS信号源以及至少一 GNSS信号接收机，每一 GNSS信号源预先布置于一目标区域的固定位置，其中，所述定位方法包括以下步骤:每一 GNSS信号源模拟并同时发射4个或4个以上的GNSS导航卫星的卫星信号；以及，所述GNSS信号接收机接收至少一个GNSS信号源所发射的卫星信号，并根据所述卫星信号确定自身位置
相较于现有技术，本发明提供的基于GNSS信号源的定位系统中的GNSS信号接收机无需进行改造，就可以进行定位，且该基于GNSS信号源的定位系统还具有较高的定位精度，且误差不超过12米。另外，本发明提供的基于GNSS信号源的定位系统的定位方法还具有简单、易于应用等特点。
【专利附图】

【附图说明】[0007]图1为本发明第一实施例提供的基于GNSS信号源的定位系统的情景示意图。
[0008]图2为本发明第一实施例提供的基于GNSS信号源的定位系统中两个GPS信号源所发射的卫星信号所形成重叠区域的示意图。
[0009]图3为本发明第一实施例提供的基于GNSS信号源的定位系统的定位方法中基于伪距分组的流程图。
[0010]图4为本发明第二实施例提供的基于GNSS信号源的定位系统的情景示意图。
[0011]图5为本发明第二实施例提供的基于GNSS信号源的定位系统中两个GPS信号源所发射的位置信号所形成重叠区域的示意图。
[0012]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种基于GNSS信号源的定位系统,其特征在于,包括:多个GNSS信号源以及至少一 GNSS信号接收机，每一 GNSS信号源预先布置于一目标区域的固定位置，用于模拟并同时发射4个或4个以上的GNSS导航卫星的卫星信号；所述GNSS信号接收机用于接收至少一GNSS信号源发射的卫星信号，并根据该卫星信号解算自身的位置。
2.如权利要求1所述的基于GNSS信号源的定位系统，其特征在于，所述GNSS信号源包括GPS信号源、GLONASS信号源、Galileo信号源以及Compass信号源。
3.如权利要求1所述的基于GNSS信号源的定位系统，其特征在于，所述GNSS信号源为一 GPS信号源，且其模拟并发射的卫星信号为:
4.如权利要求1所述的基于GNSS信号源的定位系统，其特征在于，所述GNSS信号源进一步集成一 IEEE 802.11无线路由器。
5.如权利要求1所述的基于GNSS信号源的定位系统，其特征在于，当至少两个GNSS信号源的覆盖区域重叠时，该至少两个GNSS信号源分别发射具备不同扩频码的卫星信号。
6.如权利要求1所述的基于GNSS信号源的定位系统,其特征在于,每一GNSS信号源所模拟并发射的每一卫星信号的导航电文中嵌入有该GNSS信号源自身的地理位置。
7.一种基于GNSS信号源定位系统的定位方法,其中,所述基于GNSS信号源定位系统包括多个GNSS信号源以及至少一 GNSS信号接收机，每一 GNSS信号源预先布置于一目标区域的固定位置，其中，所述定位方法包括以下步骤: 51:每一 GNSS信号源模拟并同时发射4个或4个以上的GNSS导航卫星的卫星信号；以及 52:所述GNSS信号接收机接收至少一个GNSS信号源所发射的卫星信号，并根据所述卫星信号确定自身位置。
8.如权利要求7所述的定位方法，其特征在于，当所述GNSS信号接收机接收至少两个GNSS信号源所发射的卫星信号，且其中一第一 GNSS信号源所发射的卫星信号将其他GNSS信号源所发射的卫星信号完全干扰时，则，所述GNSS信号接收机所述确定的自身位置为该第一 GNSS信号源的实际位置。
9.如权利要求7所述的定位方法，其特征在于，当所述GNSS信号接收机接收至少两个GNSS信号源所发射的卫星信号，且所述GNSS信号源所发射的卫星信号相互干扰时，则，所述GNSS信号接收机通过以下方法确定自身位置: 521:将所述GNSS信号源所模拟的所有卫星分组，通过自主完整性检测从而获得多个分组Gj, j为分组编号，j=0, I, 2，…； 522:根据每一个分组中的卫星信息解算一次，获得每一个分组所对应的每一个GNSS信号源的位置，构成集合P ； 523:计算每一 个分组&中的卫星信号对应的平均载噪比，并根据所述载噪比计算所述GNSS信号接收机到与每一个分组对应的GNSS信号源的距离，构成集合D ；以及S24:根据集合P和集合D获得自身位置。
10.如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述通过自主完整性检测从而获得多个分组Gj的方法，包括以下步骤: 5211:将所述GNSS信号源所模拟的所有卫星i根据其卫星标识生成一卫星集合S ； 5212:给定所述GNSS信号接收机的初始位置，并任选一颗卫星作为参考卫星r，设定GNSS信号接收机的参考时间，算出参考伪β ,O冲设定一参考门限Th ； 5213:根据所述GNSS信号接收机的初始位置和参考时间，计算所述卫星集合S中下一 个卫星i对应的伪距
11.如权利要求10所述的定位方法，其特征在于，设定所述GNSS信号接收机的参考时间与参考卫星r的信号发射时间相等,参考伪K P = !7200km,且所述参考门限Th=10000km。
12.如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述GNSS信号接收机根据集合P和集合D，并通过几何法或最小二乘法获得自身位置。
13.如权利要求7所述的定位方法,其特征在于,每一GNSS信号源所模拟并发射的每一卫星信号的导航电文中嵌入有该GNSS信号源自身的地理位置。
14.如权利要求13所述的定位方法，其特征在于，所述GNSS信号接收机直接提取该导航电文内所嵌入地理位置，从而获得自身位置。
15.如权利要求13所述的定位方法，其特征在于，当所述GNSS信号接收机接收至少两个GNSS信号源所发射的卫星信号，且所述GNSS信号源所发射的卫星信号相互干扰时，则，所述GNSS信号接收机通过以下方法确定自身位置: 根据每一卫星信号中导航电文的地理位置信息，将所模拟的所有卫星分组，从而获得多个分组Gp j为分组编号，j=0, I, 2，…； 将每一个GNSS信号源的地理位置构成集合P ； 计算每一分组中的卫星信号的平均载噪比，并根据所述载噪比计算所述GNSS信号接收机到每一个分组所对应的GNSS信号源的距离，构成集合D ；以及根据集合P和集合D获得自身位置。
【文档编号】G01S19/42GK103675872SQ201310677320
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】陈曦, 高文云, 王嘉博 申请人:清华大学