[發明專利]基于偽衛星的定位系統和方法

有效

• 申請號: 201610944206.9
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108008426B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 姚錚;張偉成;陸明泉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/11
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

本申請公開了基于偽衛星的定位系統和方法。根據本申請的基于偽衛星的定位系統，包括：多顆偽衛星，所述多顆偽衛星中的每一顆偽衛星根據衛星參數、偽衛星位置和參考時延，模擬衛星的衛星信號并發送模擬的衛星信號；以及終端，包括：接收機，根據接收到的模擬的衛星信號確定所述終端的初始位置估計；處理器，根據所述初始位置估計和所述參考時延獲得終端與偽衛星之間的偽衛星偽距估計值，以確定所述終端的精確位置估計。通過本申請的基于偽衛星的定位系統和方法，能夠獲得用戶終端的準確位置估計。

技術領域

本申請涉及基于偽衛星的定位系統和方法。

背景技術

全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)可以提供全天候、無間斷、高精度的實時定位、導航、授時信息，廣泛而有效的GNSS應用技術已滲透到現代社會各個領域，成為一個國家支持國民經濟、保障國家安全的重要資源。GNSS系統的有效性取決于GNSS的空間星座以及不同衛星信號的覆蓋率。盡管在大多數室外環境中，GNSS能夠連續提供準確有效的導航信息，但是在室內環境以及城市峽谷等區域，GNSS信號可能被建筑物阻擋，使可見衛星數目減少，GNSS服務與應用因此受到了很大的限制。然而，作為GNSS廣泛應用區域的城市，恰恰其人口和建筑物密集，因此保障GNSS在這些環境下的優良性能是提高衛星導航服務水平的關鍵因素。

目前已經存在多種定位技術，例如無線局域網(WLAN)和無線個人局域網(WPAN)定位技術，通用移動通信系統(UMTS)，慣性導航系統，激光、紅外定位技術和超聲波定位等。盡管這些技術各有優勢，但準確性難以與GNSS比擬，都不夠成熟。并且，在室內外混合場景中，這些技術也很難實現與GNSS的無縫銜接，因而無法有效借助GNSS在大部分場景下的優良性能和既有優勢。

偽衛星定位技術是彌補GNSS缺陷的重要手段，通過安裝偽衛星可以人為改善衛星幾何分布。在GNSS衛星可見性較差的區域，偽衛星技術有著重要的應用。一種現有的偽衛星定位技術，通過偽衛星播發針對偽衛星設計的導航信號，其采用的載波頻率、偽碼、星歷格式可以不同于GNSS，并利用針對偽衛星信號設計的接收機捕獲偽衛星信號實現導航定位。然而這種偽衛星定位技術需要對GNSS接收機的硬件和軟件進行修改，因此在很多場景下并不適用。

另一種現有的偽衛星定位技術，通過偽衛星播發虛擬的GNSS信號，其載波頻率、偽碼設計、電文格式完全參照GNSS信號以虛擬一顆位于天上的GNSS衛星，GNSS接收機可以直接捕獲偽衛星信號，并通過一些后續處理完成定位。然而由于偽衛星雖然虛擬了GNSS信號，但無法直接提供準確的偽距信息，因而接收機無法直接解算得到正確的位置。目前為止尚不存在好的方法來進行相應處理以獲得接收機的準確位置，因此這種偽衛星定位技術只能主要應用于電子欺騙等場景。

發明內容

本申請的目的是提供基于偽衛星的定位系統和方法，能夠獲得用戶終端的準確位置估計。

根據本申請的一個方面，提供了一種基于偽衛星的定位系統，包括：多顆偽衛星，所述多顆偽衛星中的每一顆偽衛星根據衛星參數、偽衛星位置和參考時延，模擬衛星的衛星信號并發送模擬的衛星信號；以及終端，包括：接收機，根據接收到的模擬的衛星信號確定所述終端的初始位置估計；處理器，根據所述初始位置估計和所述參考時延獲得終端與偽衛星之間的偽衛星偽距估計值，以確定所述終端的精確位置估計。

根據本申請的另一個方面，提供了一種基于偽衛星的定位方法，包括：通過多顆偽衛星中的每一顆偽衛星根據衛星參數、偽衛星位置和參考時延，模擬衛星的衛星信號并發送模擬的衛星信號；以及接收所述模擬的衛星信號，根據接收到的模擬的衛星信號確定用戶終端的初始位置估計；根據所述初始位置估計和所述參考時延獲得用戶終端與偽衛星之間的偽衛星偽距估計值，以確定用戶終端的精確位置估計。