一种基于伪卫星的室内定位系统和方法技术方案

本发明专利技术一种基于伪卫星的室内定位系统和方法，包括：室外接收机、室内发射机和主控端；室内发射机为多天线发射机，其发射信号覆盖范围划分为多个发射区域；室外接收机接收可见卫星的GNSS信号，并将GNSS信号发送给主控端；主控端根据接收到的GNSS信号解算出室外接收机的位置信息，根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的位置信息进行伪距修改，得到与发射区域对应的伪GNSS信号并发送给室内发射机并控制室内发射机的波束方向；室内发射机在主控端的控制下向对应的发射区域发射伪GNSS信号。本发明专利技术通过一个室内发射机能实现对多个不同发射区域的信号发射，设备成本及维护成本更低。设备成本及维护成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于伪卫星的室内定位系统和方法


[0001]本专利技术属于定位
，具体涉及一种基于伪卫星的室内定位系统和方法。

技术介绍

[0002]室内定位一直是一个研究热点，由于墙壁等因素的干扰，用户无法在室内接收到清晰的GNSS信号。目前一般采用蓝牙和WIFI进行辅助定位，主要通过测距交汇法，基于RSSI的信号强度测量，利用信号强度衰减模型将信号从接入点到接收机的信号衰减强度转化为二者之间的距离，采用三角定位法，根据三个以上接入点到接收机之间的距离约束对接收机的位置进行估算。但由于在于信号强度衰减模型与室内环境强相关，并且室内环境复杂多变且非视距现象严重，很难获取准确的信号强度衰减模型。这种方法需要室内至少有三个发射机，且解算系统需进行额外设计。
[0003]已提出的室内定位方法基本都是基于指纹类的算法，需要率先测量出标准的基准图，在用户进入定位区域后，行进中的用户实时采集特征信息，并将实时采集的数据与已经存储的基准图进行比较，根据相应的准则获取最佳匹配结果，实现载体的自主定位。但该方法首先要经过构建指纹库的阶段，场地栅格化、网格点信号指纹采集、指纹库校正处理都需要消耗一定的人力物力成本，极大地制约了室内定位技术在实际场合中的投入使用。
[0004]文献CN110456307B公开一种基于室内伪卫星信号载噪比的终端定位方法，通过建立室内信号强度数据库，将接收到的伪卫星信号强度与数据库进行对比实现定位，但该方法首先要经过构建指纹库的阶段，场地栅格化、网格点信号指纹采集、指纹库校正处理都需要消耗一定的人力物力成本。文献CN105425259B提出了一种基于逆GNSS节点的室内定位方法，一个室内发射机对应一固定区域，当室内面积较大或定位精度要求较高时，需要划分更多的区域，也就需要更多的室内发射机，成本高昂，并且该方法需要所有室内发射机不断向区域内发射信号并实时刷新，资源比较浪费。
[0005]文献CN104035068B在室内布设3个以上配备气压测高传感器的伪卫星基站，伪卫星的三维位置按照一定的格式进行编码，生成导航电文，经过调制后经天线发射出去。该方法要求用户端也同样配备温度和气压传感器，接收机接收到伪卫星基站发出的信号后，联合气压测高信息，实现三维定位。文献CN113848573A提出了一种室内室外无缝衔接定位的方法，主控端通过载噪比为室内伪卫星分配捕获到的天上卫星，但需要一个额外的参考发射端计算发射端与室内目标的距离和夹角，来实现室内室外定位。文献CN109839615提出了一种UKF算法的室内定位系统，该系统旨在解决非线性误差对室内定位的影响问题，通过构建伪卫星双差伪距观测模型来消除接收机钟差等影响，普适度不高，且要求设计额外的接收机算法。文献CN113820730A设计了一种基于北斗的室内定位系统，需要设置额外的北斗有源信标，构建北斗伪卫星固定散射点模型，用户需通过有源信标、散射点模型和伪卫星三维定位，实现复杂，无法满足大多数的应用场景。文献CN113093251B事先在定位环境中设置参考点，通过用户目标与参考点相似度比较来实现定位。文献CN106767831A室外接收机采集自身的定位信息，室内发射机生成卫星波段和频率相似的模拟信号，只是将外部GNSS信
号通过系统传接进来，不存在伪距修改，存在同步问题。文献CN105549052A设计了一种基于GNSS中继器的室内定位方法，结合了伪卫星和GNSS中继器技术，要求所有中继器用电缆与一个室外天线连接，通过不同卫星信号测量不同中继器到接收机的距离，不存在信号修改，且电缆长度有可能导致中继器出现误判。
[0006]综上所述，虽然目前有多种室内定位方法，但都存在各自的缺点。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中室内定位存在的问题，本专利技术提供了一种基于伪卫星的室内定位系统和方法，解决了卫星信号的室内盲区问题，采用卫星信号定位，准确度高，可以实现室内室外的无缝衔接，且通过一个室内发射机能实现对多个不同发射区域的信号发射，设备成本及维护成本更低。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0009]一种基于伪卫星的室内定位系统，包括：室外接收机、室内发射机和主控端；所述室内发射机为多天线发射机；所述室内发射机在室内的发射信号覆盖范围划分为多个发射区域；
[0010]室外接收机，用于接收可见卫星的GNSS信号，并将GNSS信号发送给主控端；
[0011]主控端，用于接收室外接收机发送的GNSS信号，根据接收到的GNSS信号解算出室外接收机的位置信息，根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的位置信息进行伪距修改，得到与发射区域对应的伪GNSS信号并发送给室内发射机；用于控制室内发射机的波束方向；
[0012]室内发射机，用于接收主控端发送的伪GNSS信号，并在主控端的控制下向对应的发射区域发射伪GNSS信号。
[0013]优选的，所述室外接收机为GNSS接收机。
[0014]优选的，所述主控端，包括有GNSS解算模块、伪距修改模块和发射控制模块；
[0015]GNSS解算模块，用于根据接收到的GNSS信号解算出室外接收机的位置信息；
[0016]伪距修改模块，根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的位置信息进行伪距修改，并重构为与发射区域对应的伪GNSS信号；
[0017]发射控制模块，用于控制室内发射机的波束方向，使室内发射机向对应的发射区域发射伪GNSS信号。
[0018]优选的，室内发射机仅向有用户接收机的发射区域发射伪GNSS信号。
[0019]优选的，所述室内发射机设置若干个，各室内发射机的发射信号覆盖范围不同。
[0020]一种基于伪卫星的室内定位方法，基于所述的系统，包括：
[0021]步骤1，室外接收机接收可见卫星的GNSS信号，并将GNSS信号发送给主控端；
[0022]步骤2，主控端接收室外接收机发送的GNSS信号，解算出室外接收机的位置信息；
[0023]步骤3，主控端根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的室外接收机位置信息进行伪距修改，得到与发射区域对应的伪GNSS信号并发送给室内发射机；
[0024]步骤4，室内发射机接收伪GNSS信号，主控端控制室内发射机的波束方向使室内发射机向对应的发射区域发射伪GNSS信号；
[0025]步骤5，用户接收机接收到伪GNSS信号，根据伪GNSS信号解算出用户接收机的位置信息。
[0026]优选的，步骤1中，所述室外接收机对接收的GNSS信号进行放大后通过模拟信号的方式发送给主控端。
[0027]优选的，步骤5中，所述用户接收机为能解算GNSS信号的接收机。
[0028]优选的，步骤4中，室内发射机仅向有用户接收机的发射区域发射伪GNSS信号。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于伪卫星的室内定位系统，其特征在于，包括：室外接收机、室内发射机和主控端；所述室内发射机为多天线发射机；所述室内发射机在室内的发射信号覆盖范围划分为多个发射区域；室外接收机，用于接收可见卫星的GNSS信号，并将GNSS信号发送给主控端；主控端，用于接收室外接收机发送的GNSS信号，根据接收到的GNSS信号解算出室外接收机的位置信息，根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的位置信息进行伪距修改，得到与发射区域对应的伪GNSS信号并发送给室内发射机；用于控制室内发射机的波束方向；室内发射机，用于接收主控端发送的伪GNSS信号，并在主控端的控制下向对应的发射区域发射伪GNSS信号。2.根据权利要求1所述的基于伪卫星的室内定位系统，其特征在于，所述室外接收机为GNSS接收机。3.根据权利要求1所述的基于伪卫星的室内定位系统，其特征在于，所述主控端，包括有GNSS解算模块、伪距修改模块和发射控制模块；GNSS解算模块，用于根据接收到的GNSS信号解算出室外接收机的位置信息；伪距修改模块，根据发射区域的位置信息和室外接收机的位置信息，通过修改C/A码码相位对解算出的位置信息进行伪距修改，并重构为与发射区域对应的伪GNSS信号；发射控制模块，用于控制室内发射机的波束方向，使室内发射机向对应的发射区域发射伪GNSS信号。4.根据权利要求1所述的基于伪卫星的室内定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓科，王泽霖，王文杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：