[实用新型]伪卫星亚分米级室内定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全球卫星定位系统GPS(GlobalPositioning System)技术，尤旨一种基于全球卫星定位系统GPS导航卫星信号、全球卫星定位系统GPS接收机定位终端、卫星导航载波相位测量技术以及现场可编程门阵列FPGA(Fie ldProgrammable Gate Array)硬件电路设计和嵌入式软核技术，主要用于在室内等无法获得天上全球卫星定位系统GPS卫星信号而又需要较高精度定位结果的场合，属全球定位和监控技术领域的伪卫星高精度亚分米级室内定位系统。

背景技术

伪卫星高精度亚分米级室内定位技术巧妙的使用了现有的GPS卫星导航技术，使用伪卫星装置在室内发射和GPS粗码卫星信号格式及内容一致的伪卫星无线信号，利用现成的商用GPS接收机的载波相位测量技术在室内完成高精度的定位。解决了在室内以及其他特殊场合自定义区域无法接收GPS信号实现定位且定位精度不高的难题。在传统的GPS定位中，普通GPS接收机的定位原理是使用伪码测距实现定位，GPS的粗码信号是公开的。而较高精度的P码并不公开。GPS的粗码定位精度较低大约在10～30米左右，此外在室内、矿井、高楼下等GPS信号被遮挡的场合，就无法实现定位。因此伪卫星高精度亚分米级室内定位技术主要面向上述GPS信号被遮挡无法定位的场合，并且有较高精度要求的领域。

伪卫星顾名思义是一个卫星模拟装置，它的主要功能是模拟卫星，在这里是模拟GPS卫星，发射和GPS信号格式一模一样的卫星导航信号。伪卫星的出现并不算晚，在美国GPS系统尚未建设完成前，就使用伪卫星进行GPS的模拟试验。近年来，世界各国有不少针对伪卫星的研究，韩国和芬兰都有较成熟的伪卫星组网系统。我国也有不少对伪卫星的研究但大多数是使用1～2个伪卫星实现卫星导航系统的区域增强，而使用纯伪卫星组建系统实现室内定位的几乎没有相关研究。

发明内容

为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种伪卫星室内亚分米级高精度定位解决方案，通过主控站PC机、伪卫星信号模块、射频模块、右螺旋天线、用户接收机、参考接收机和时钟模块等组成的硬件系统，通过伪卫星布局设计，实现封闭区域内的自主导航，达到既能解决在室内以及其他特殊场合自定义区域无法接收GPS信号问题，又能减少定位误差，提高定位精度的伪卫星亚分米级室内定位系统。

本实用新型要解决的技术问题是：针对室内区域高精度定位的要求，主要解决的技术问题是：伪卫星的硬件实现问题；在室内伪卫星布局问题；商用接收机接收伪卫星信号问题等；解决通过整个硬件系统如何获取高精度的定位结果问题；解决如何使用纯伪卫星组建系统实现室内定位等有关技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该定位系统由复杂可编程门阵列、总线、接口、天线、接收机及PC机等装置组成，所述定位系统的发送端通过无线信号传输到用户的接收端，该系统至少包括：

主控站PC机、伪卫星信号模块、时钟模块、用户定位模块和参考接收机，各装置组合为一整体的室内定位系统，其间的信号线和时钟线通过同轴电缆传递，数据通讯为RS232串口协议传输，其中：

一主控站PC机和伪卫星信号模块中的伪卫星基带信号生成器通过RS232串行接口相连接；

一伪卫星信号模块由伪卫星基带信号生成器、伪卫星射频模块、伪卫星螺旋发射天线等部件组成，伪卫星基带信号生成器输出的基带信号通过等长的同轴电缆与射频模块相连接，为射频模块的信号输入；射频模块通过等长的同轴电缆连接右螺旋天线，通过天线发送伪卫星的信号传输到用户定位模块和参考接收机的输入端；所述伪卫星基带信号生成器输出信号分为四路：第一路的基带信号通过30米长同轴电缆A传输到射频模块A的输入端，射频模块A的输出信号通过2米长同轴电缆A传输到右螺旋天线A的输入端，右螺旋天线A的输出信号通过无线信号分别传输到用户定位模块和参考接收机的输入端；

第二路的基带信号通过30米长同轴电缆A传输到射频模块B的输入端，射频模块B的输出信号通过2米长同轴电缆A传输到右螺旋天线B的输入端，右螺旋天线B的输出信号通过无线信号分别传输到用户定位模块和参考接收机的输入端；

第三路的基带信号通过30米长同轴电缆A传输到射频模块C的输入端，射频模块C的输出信号通过2米长同轴电缆A传输到右螺旋天线C的输入端，右螺旋天线C的输出信号通过无线信号分别传输到用户定位模块和参考接收机的输入端；