[發明專利]全球導航衛星系統RTD、MEMS-IMU、ZigBee組合高精度無縫導航新方法

無效

• 申請號: 201110362341.X
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN103048671A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 郭杭
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48;G01S19/49
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

“GNSS?RTD/MEMS?IMU/ZIGBEE組合高精度無縫導航新方法”（簡稱AnyPos），綜合利用GNSS衛星網絡?RTD技術、無線電定位技術、基于MEMS的慣性導航組件進行有效組合；在室外充分利用GNSS地面增強設施獲取差分電文進行高精度實時定位解算，在室內外場合通過預先布設的ZIGBEE傳感器基站進行無導航衛星信號覆蓋場合的高精度實時定位解算，同時利用基于MEMS的慣性模塊，提供定位盲區下輔助的姿態、速度、加速度信息。?

?本發明的主要創造點是提供一種高精度無縫定位方法，可以有效的將室內定位，室外定位，和定位盲區下輔助姿態信息結合在一起。組合的方式是兩兩綁定，即“RTD+MEMS”及“MEMS?+?ZIGBEE”，應用場景包括：1）貴重物品或者設備如文物、珍藏藝術品等的實時監控、引導過程，當被監測對象從出發地前往某一展覽館博物館的時候，在現場GNSS信號往往無法接收，此時則需要使用到IMU/ZIGBEE信號進行室內定位，并且被監測對象的位置往往需要精確已知，才能提高監測方的判斷決策的效率。2)?老人、兒童、病人的監護，?一旦發生迷路、走失等現象時可得到實時的救助。3）礦工井下安全監測，為礦山實時救護提供技術支持。根據這些需求，便提出此方法。?

對以上信息進行融合處理，從而在任何場合的應用情景下，實時地獲取用戶所關心的高精度位置、速度、姿態等參數，該種技術尤其適用于在室內外任何切換過渡的高精度實時定位場合，如精密設備移動的智能引導、貴重資產的移動管理等。?

背景技術

高精度無縫定位技術的實現前提是在有/無導航衛星信號的環境、場合下，充分利用廣泛存在的無線電信號如GNSS、Wi-Fi、ZIGBEE等，并以MEMS的慣性器件所提供的速度、加速度、姿態等信息為基礎，綜合進行融合處理，從而在任何場合的應用情景下，實時地獲取用戶所關心的高精度位置、速度、姿態等參數；其背景技術主要分為以下幾類。?

?1）室外定位（GNSS?RTD）技術：?

?在室外定位場合，通過已經固化的GNSS手持機模塊，充分依托全球覆蓋的導航衛星信號，聯合GNSS地面增強系統如連續運行參考站提供的高精度衛星差分改正信號，基于精密測量的載波相位測量值，利用差分技術，實現高達厘米量級的定位結果的輸出。

?2）室內定位（ZIGBEE?RSSI）技術：?

?在室內定位場合，通過廣泛布設的ZigBee基站，在設備充分同步的基礎上，基于信號強度衰減觀測-距離關系模型，獲得的距離值，結合預先精確標定的傳感器基站坐標，通過距離交會的計算方法，實現米級的定位結果輸出。

?3）輔助定位（MEMS?IMU）技術：?

在室內外無線電信號受限制的定位盲區，利用嵌入的MEMS器件加以輔助，一般利用IMU組件，通過慣性測量的原理，輸出短時高精度的三維位置、加速度/速度、姿態等參數。該種輔助定位技術，可在室內定位和/或室外定位處于盲區的情況下，幫助室內定位和室外定位執行定位操作。

?4）數據融合技術：?

利用計算機對按時序獲得的若干觀測信息如GNSS、IMU、ZIGBEE等，在一定準則下加以自動分析、綜合，以完成所需的決策和評估任務而進行的信息處理。包括對各種信息源給出的有用信息的采集、傳輸、綜合、過濾、相關及合成。

發明內容

目前，室外定位的場合及應用越發普遍且手段不多，主要集中在衛星導航、慣性設備等，從簡單的個人/大眾電子消費品，如GNSS/DR/COMPASS組合的移動電話、PDA等手持終端，到復雜的專業定位設備，如RTD接收機終端、多功能專業GNSS手持機等。?

?而在室內定位場景方面，主要是HS-GNSS、CDMA、Wi-Fi、RFID、ZigBee等無線電技術，在相關的基礎設施依托下，室內定位的設備尚未專門制定相應的標準及產品，常見的主要是WhereNet、Ekahau、Ubisense等公司根據單一無線電信號制定的產品，且定位精度不高。?

?該發明瞄準室內/室外任意切換、無縫過渡的高精度定位應用、生產服務場合。在上述場景中，如精密設備移動的智能引導、貴重資產的移動管理等，目標載體的位置信息尤為至關重要，因此對定位的精確度提出了很高的要求，一般均達到了分米量級；同時，定位的場景往往需要在室內/室外之間任意切換及無縫過渡。這里的過渡是指在無信號覆蓋的盲區里，利用輔助MEMS進行短暫過渡的過程。?