[發(fā)明專利]一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711291806.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN108089204B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭熙業(yè);楊俊;周永彬;劉長水;孟志軍;劉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/01
• 分類號(hào): G01S19/01;G01S19/03
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航與無線電定位領(lǐng)域，公開一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包含：1)若干個(gè)分布式導(dǎo)航基站，具備導(dǎo)航信號(hào)播發(fā)功能，每個(gè)基站均配有發(fā)射和接收天線，并且采用了寬帶變頻通道設(shè)計(jì)；2)基準(zhǔn)站，其他導(dǎo)航基站與基準(zhǔn)站之間采用雙向時(shí)間同步方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航基站之間的時(shí)間同步，基準(zhǔn)站具有GNSS時(shí)間參考功能；3)監(jiān)測(cè)站，具有導(dǎo)航信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)估及校準(zhǔn)功能，監(jiān)測(cè)站可以與基準(zhǔn)站并址。本發(fā)明還公開了一種高精度定位方法，通過單差偽碼相位測(cè)量值確定接收機(jī)初始位置坐標(biāo)，輔助完成載波模糊度解算以及高精度定位。本系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、定位精度高、抗干擾性能強(qiáng)、易部署、低成本、可擴(kuò)展并且具備GNSS系統(tǒng)協(xié)同工作能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航與無線電定位領(lǐng)域，尤其涉及一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，隨著定位技術(shù)的日臻成熟，用戶對(duì)實(shí)時(shí)高精度的位置服務(wù)需求與日俱增，智能交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地理測(cè)繪、無人系統(tǒng)等領(lǐng)域都離不開精準(zhǔn)的位置服務(wù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)定位技術(shù)在室外空曠環(huán)境中具有良好的定位性能，借助精密單點(diǎn)定位(Precise Point Positioning,PPP)以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分(RealTime Kinematic,RTK)等手段可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)甚至更高精度的定位性能，然而在隧道、地下、山區(qū)、城市峽谷、室內(nèi)等環(huán)境中衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受到遮擋，導(dǎo)致定位性能下降甚至無法定位。

為了彌補(bǔ)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不足，出現(xiàn)了偽衛(wèi)星的概念，偽衛(wèi)星系統(tǒng)通過模擬導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的定位。偽衛(wèi)星系統(tǒng)中導(dǎo)航基站的布局更加靈活，從而可以有效避免信號(hào)遮擋，并且能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)導(dǎo)航信號(hào)發(fā)射功率，提高導(dǎo)航信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境中的傳播特性，因此對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成了有益補(bǔ)充。

然而，在高精度定位應(yīng)用中，由于缺乏簡便有效的站間高精度時(shí)間同步手段，偽衛(wèi)星系統(tǒng)通常需要增加參考站，以便用戶按照差分方式實(shí)現(xiàn)高精度定位，但也因此增加了偽衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜度。

除此之外，現(xiàn)有地基導(dǎo)航系統(tǒng)通常播發(fā)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)體制相一致的或者固定頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號(hào)，普遍存在遠(yuǎn)近效應(yīng)、多路徑等問題，并且容易受到干擾。上述問題影響了地基導(dǎo)航系統(tǒng)在日益復(fù)雜的電磁環(huán)境下應(yīng)用，特別是高精度定位導(dǎo)航服務(wù)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有地基導(dǎo)航系統(tǒng)的不足，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域高精度定位導(dǎo)航為目的，本發(fā)明提供一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包含：

1)若干個(gè)分布式導(dǎo)航基站，各導(dǎo)航基站分布在服務(wù)區(qū)域的不同位置，各導(dǎo)航基站都具備導(dǎo)航信號(hào)播發(fā)功能，每個(gè)導(dǎo)航基站均配有發(fā)射和接收天線，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)的播發(fā)和接收；

2)基準(zhǔn)站，各導(dǎo)航基站與基準(zhǔn)站之間采用雙向時(shí)間同步方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航基站之間的時(shí)間同步，基準(zhǔn)站具有GNSS時(shí)間參考功能。

進(jìn)一步地，本發(fā)明若干個(gè)導(dǎo)航基站的設(shè)立能夠?qū)崿F(xiàn)用戶接收機(jī)進(jìn)入服務(wù)區(qū)域內(nèi)后，在服務(wù)區(qū)域的任何位置都能夠同時(shí)接收到N個(gè)以上的導(dǎo)航基站發(fā)出的信號(hào)，N≥4。

基準(zhǔn)站能夠與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步；基準(zhǔn)站與導(dǎo)航基站能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)的雙向傳遞；基準(zhǔn)站在無線時(shí)間同步模式下為各導(dǎo)航基站提供時(shí)間頻率參考，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)站與各導(dǎo)航基站之間的時(shí)間同步；服務(wù)區(qū)域內(nèi)的各導(dǎo)航基站完成與基準(zhǔn)站時(shí)間同步后，用戶接收機(jī)開始接收各導(dǎo)航基站的導(dǎo)航信號(hào)，并進(jìn)行高精度定位。

當(dāng)存在導(dǎo)航基站與基準(zhǔn)站不可視時(shí)，在服務(wù)區(qū)域內(nèi)增設(shè)一個(gè)以上的擴(kuò)展基準(zhǔn)站。在擴(kuò)展基準(zhǔn)站完成與基準(zhǔn)站的時(shí)間同步后，原本與基準(zhǔn)站不可視的導(dǎo)航基站與擴(kuò)展基準(zhǔn)站之間建立雙向連接，完成站點(diǎn)間的時(shí)間同步。擴(kuò)展基準(zhǔn)站通過基準(zhǔn)站授時(shí)，擴(kuò)展基準(zhǔn)站與基準(zhǔn)站之間采用雙向時(shí)間同步方式實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間同步，以保證系統(tǒng)時(shí)間的一致性。