[發(fā)明專利]基于虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310590745.3
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103582121A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 北京東方聯(lián)星科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 王鍵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是利用衛(wèi)星發(fā)射無線電信號進行定位導(dǎo)航，具有全天候、高精度、快速實時的三維導(dǎo)航、定位、測速和授時功能。衛(wèi)星導(dǎo)航定位的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文，衛(wèi)星導(dǎo)航電文包含有系統(tǒng)時間、時鐘改正參數(shù)、電離層延遲模型參數(shù)、衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星健康狀況信息等，這是為了給用戶提供時間、位置坐標、速度等結(jié)果數(shù)據(jù)，而用于導(dǎo)航衛(wèi)星信號處理的有關(guān)信息。由于衛(wèi)星距離地面太遠，信號到達地面時已經(jīng)很微弱。在人口密集的城市，信號被高層建筑所阻擋或被多次折射，導(dǎo)致質(zhì)量難以滿足接收定位的要求，定位誤差明顯增大，甚至導(dǎo)致接收機喪失定位能力。在人口上千萬的大城市，高樓林立的區(qū)域尤其是大樓內(nèi)，衛(wèi)星導(dǎo)航地面接收設(shè)備往往無法定位或者頻繁出現(xiàn)錯誤定位的問題。

很多公共和商業(yè)服務(wù)，包括搜索救援、基于位置的服務(wù)都需要精確的室內(nèi)定位。隨著基于位置服務(wù)需求的日益增長，特別在城市、室內(nèi)等微弱衛(wèi)星信號環(huán)境中應(yīng)用需求的擴張，一種更高性能衛(wèi)星定位技術(shù)-輔助型GNSS定位技術(shù)-成為了導(dǎo)航領(lǐng)域研發(fā)活動的熱點。近年來國外各大公司紛紛推出自己的A-GNSS芯片。如SiRF公司的SiRFStarI、II、III、Ⅳ、Ⅴ系列芯片，其中SiRFStarIII芯片自主定位模式捕獲信號靈敏度為-172dBW，輔助定位模式捕獲信號靈敏度為-185dBW，跟蹤信號靈敏度-189dBW。Global?Locate公司的Mantaray系列芯片，自主定位模式捕獲信號靈敏度為-170dBW，輔助定位模式捕獲信號靈敏度為-184dBW，跟蹤信號靈敏度-190dBW。

在微弱信號環(huán)境中，由于接收到的衛(wèi)星信號功率很弱，需要長時間積累信號以提高接收靈敏度，完成捕獲/搜星，因此搜索一個單元的駐留時間常需要1s或更長。在這種情況下，當接收機無任何先驗信息時，需要搜索整個載波頻偏和偽碼相位不確定范圍。若采用傳統(tǒng)接收機需要很長的捕獲時間，甚至于難以實現(xiàn)；而A-GNSS芯片利用輔助信息并采用大規(guī)模相關(guān)器技術(shù)，雖然很大程度上降低了搜索時間，但在接收信號功率很低的情況下，需要的搜索時間仍然無法滿足許多應(yīng)用需求；而且A-GNSS芯片采用大規(guī)模相關(guān)器，同時搜索上萬個單元信號，對接收機功耗提出了很高的要求，這對于發(fā)展導(dǎo)航手機、PDA等便攜式接收裝置是十分不利的。在很多摩天大樓內(nèi)部，信號強度可能低于A-GNSS芯片的接收靈敏度，所以A-GNSS技術(shù)對特別惡劣的室內(nèi)環(huán)境也無能為力。

因此，現(xiàn)有室內(nèi)無線定位系統(tǒng)主要采用紅外、超聲波、藍牙、WiFi(Wireless?Fidelity)、RFID(Radio?Frequency?Identification)等短距離無線技術(shù)。其中基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)由于部署廣泛且低成本較低而備受關(guān)注。Wi-Fi定位的原理是采用三點定位的方式，即通過移動設(shè)備和三個無線網(wǎng)絡(luò)接入點的無線信號交流來鑒別移動設(shè)備所處的位置，由于移動設(shè)備距離三個無線接入點的距離不同，因此反映在無線接入點上的該移動設(shè)備的無線信號場強會有差異，通過差分算法，可以比較精準地確定車輛的位置。通常WiFi定位會對無線網(wǎng)絡(luò)提出較高的要求，當網(wǎng)絡(luò)接入點布置越密集，定位的精確度就越高。微軟開發(fā)的RADAR系統(tǒng)是最早的基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)。它采用射頻指紋匹配方法，從指紋庫中查找最接近的K個鄰居，取它們坐標的平均作為坐標估計。Wi-Fi技術(shù)在快速定位，特別是第一次快速定位的實時性能，表現(xiàn)了很好的優(yōu)越性，同時Wi-Fi技術(shù)支持室內(nèi)定位，符合城市的應(yīng)用環(huán)境。但是Wi-Fi也有它的缺點，比如單點覆蓋范圍小，只有0.03km²。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提出一種基于虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法，立足于現(xiàn)有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面接收設(shè)備的硬件，通過安裝在建筑物內(nèi)部或外部的電文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備發(fā)射虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，為現(xiàn)有的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面接收設(shè)備提供高可靠性的室內(nèi)定位服務(wù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號的室內(nèi)定位方法，其特征在于，通過安裝在建筑物內(nèi)部或外部的電文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進行室內(nèi)定位；所述電文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備發(fā)射虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，虛擬北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號的信號結(jié)構(gòu)與北斗導(dǎo)航衛(wèi)星信號的信號結(jié)構(gòu)相一致，包括占用相同的工作頻點、采用相同的多址方式、調(diào)制方式、相同的擴頻碼和電文結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：