一种基于伪卫星的室内定位系统及方法

摘要

本发明公开一种基于伪卫星的室内定位系统及方法，其在室内布设3个或3个以上的伪卫星基站，在伪卫星基站配备气压测高传感器，伪卫星的三维位置事先采用高精度GNSS接收机精确测得，这些信息按照一定的格式进行编码，生成导航电文。伪随机码与导航电文先采用扩频调制，然后再进行载波调制后再上变频经天线发射出去。伪卫星基站配备有气压测高传感器，伪卫星基站发射类似GNSS卫星导航信号。用户端也同样配备温度和气压传感器，用户接收机接收伪卫星基站发出的信号，经捕获、跟踪、电文解调和距离提取，并联合气压测高信息，利用高度约束方法实现用户三维定位。与传统的伪卫星定位方法相比，本方法实现简单，而且定位精度高。

主权项

一种基于伪卫星的室内定位方法，其特征是包括如下步骤：步骤1，在用户活动范围内设置n个伪卫星基站，这些伪卫星基站的三维位置事先测得；步骤2，伪卫星基站采集该伪卫星基站处的温度和气压信息，并将所测得的该伪卫星基站的温度和气压信息与事先已测得的该伪卫星基站的三维位置信息编码为电文；步骤3，伪卫星基站将上述电文先与伪码进行扩频调制后，再将扩频调制后的信号与载波进行载波调制生成基带信号；步骤4，伪卫星基站将上述基带信号上变频后转化为射频信号，并通过天线发射出去；步骤5，用户终端的接收机同时接收n个伪卫星基站发来的信号，并将这些信号下变频为基带信号；步骤6，用户终端的接收机实现信号的捕获、跟踪和电文解调，以获得伪卫星基站的温度、气压和三维位置信息；步骤7，用户终端的接收机采集用户测点处的温度和气压信息，并根据解调出的n个伪卫星基站的温度、气压和三维位置信息，计算用户测点的高程，即$h=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{k}_i{h}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{k}_i\{h_{0i}+18410\times [1+\frac{T_{\mathrm{mi}}}{273.15}]\times \lg \frac{P_{0i}}{P}\}$ ①式中，h为用户测点的高程；k_i为加权系数，且满足k₁+k₂+…+k_n＝1；h_0i为第i个伪卫星基站的高程，这些值事先测得；T_mi为第i个伪卫星基站与用户之间大气层平均温度，T_mi＝(T_0i+T)/2，T_0i是第i个伪卫星基站的温度，T是用户测点的温度；P_0i为第i个伪卫星基站的气压；步骤8；用户终端的接收机根据所计算出的用户测点的高程，及各伪卫星基站的三维位置，完成用户的定位解算，即$\left\{\begin{array}{c}{\rho }_i=\sqrt{{(X_i-X)}^2+{(Y_i-Y)}^2+{(Z_i-Z)}^2}+\mathrm{C\Delta }{t}_i\\ \frac{X^2+Y^2}{{(a+h)}^2}+\frac{Z^2}{{(b+h)}^2}=1\end{array}\right.$ ②式中，(X,Y,Z)为用户的三维位置；(X_i,Y_i,Z_i)为第i个伪卫星基站的三维位置；ρ_i同一时刻测量到的第i个伪卫星基站到用户的距离；△t_i为用户终端的接收机的钟差；C为电波传播速度；a和b分别为地球基准椭圆的长半轴和短半轴；h为用户测点的高程；i＝1,2,…,n；上述伪卫星基站的个数n≥3。