[发明专利]基于GPS信号的室内定位系统和具有室外定向天线的伪卫星

权利要求书

1.一种室内全球定位系统（1），包括用于拾取来自至少三个GPS卫星（S1、S4和S7）的特定GPS信号的至少三个定向GPS天线（2a、2b和2c）、用于将来自定向GPS天线（2a、2b和2c）的GPS信号放大的至少三个RF GPS重发器（3a、3b和3c）、用于向室内传输来自RF GPS重发器（3a、3b和3c）的GPS信号的至少三个GPS天线（6a、6b和6c）、用于通过其（7）天线（8）拾取来自GPS天线（6a、6b和6c）的GPS信号的至少一个GPS接收机（7），并且其特征在于用于计算GPS时间并二维地找到定位的位置计算方法（100），该方法包括步骤：

- 测量用于不同GPS卫星（S）的伪距（101），

- 判定RF GPS重发器（3）- GPS卫星（S）对（102），

- 对近似GPS接收机（7）的时钟偏移求解（103），

- 获得GPS卫星（S）的位置（104），

- 计算RF GPS重发器（3）与GPS卫星（S）之间的距离（105），

- 修改测量的伪距（106），

- 通过使用LS（最小二乘）或确切算法来测量GPS接收机（7）的室内位置以及GPS卫星（S）与GPS接收机（7）的时钟之间的时钟偏移（107），

- 检验测量的GPS接收机（7）的室内位置准确度（108），

- 在检验测量的GPS接收机（7）室内位置准确度（108）的步骤中，如果测量的GPS接收机（7）室内位置是不准确的，则GPS接收机（7）找到GPS接收机（7）的位置并随后计算GPS卫星（S）的位置（103）（换言之，转到103的步骤），

- 在检验测量的GPS接收机（7）室内位置准确度（108）的步骤中，如果测量的GPS接收机（7）的室内位置是准确的，则停止位置计算操作（109）。

2.如权利要求1所述的室内全球定位系统（1），其特征在于RF GPS重发器（3）包括用以降低噪声水平的带通滤波器（4）、用以放大GPS信号的低噪放大器（5）和用于从定向GPS天线（2）向GPS天线（6）传输GPS信号的传输线（T）。

3.如权利要求1或权利要求2所述的室内全球定位系统（1），其特征在于定向GPS天线（2）与侧圆锥形浮置反射器（C）一起使用以增加它们（2）的方向性。

4.如前述权利要求中的任一项所述的室内全球定位系统（1），其特征在于GPS接收机（7）包括由RF GPS重发器（3a、3b和3c）内部的带通滤波器（4）、低噪放大器（5）和传输线（T）引起的RF GPS重发器（3a、3b和3c）的位置和时间延迟值的数据库。

5.如权利要求4所述的室内全球定位系统（1），其特征在于GPS接收机（7）从其数据库知道RF GPS重发器（3a、3b和3c）的位置，并且还从GPS消息知道ECEF（地心地固坐标系）中的GPS卫星（S）的角坐标。

6.如前述权利要求中的任一项所述的室内全球定位系统（1），其特征在于在测量用于不同GPS卫星（S）的伪距（101）和修改测量的伪距（106）的步骤中，伪距包括GPS接收机（7）和GPS卫星（S）与实际GPS时间的时钟偏移值、RF GPS重发器（3a、3b和3c）的时间延迟值及诸如GPS卫星（S）仪器延迟、电离层效应和对流层效应和地球旋转的不期望效应。

7.如前述权利要求中的任一项所述的室内全球定位系统（1），其特征在于在测量用于不同GPS卫星（S）的伪距（101）和修改测量的伪距（106）的步骤中，由GPS接收机（7）根据GPS消息来确定GPS卫星（S）与实际GPS时间的时钟偏移值。

8.如前述权利要求中的任一项所述的室内全球定位系统（1），其特征在于在判定RF GPS重发器（3）—GPS卫星（S）对的步骤（102）中，基于RF GPS重发器（3a、3b和3c）的角信息和GPS信号来确定哪些GPS信号来自哪个RF GPS重发器（3）。

9.如前述权利要求中的任一项所述的室内全球定位系统（1），其特征在于在对近似GPS接收机（7）时钟偏移求解的步骤（103）中通过让GPS接收机（7）用测量和未修改的伪距来获得定位并根据该近似GPS时间解获得时钟偏移来找到近似GPS时间。