[发明专利]通用GPS室内外定位系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航定位领域，具体涉及一种通用GPS室内外定位系统和方法。

背景技术

由于卫星导航系统本身的一些先天性因素制约，造成了某些难以克服的弱点。比如在室内的用户，由于周围墙体或其他障碍物的遮挡，使得卫星信号到达室内时，卫星信号已经非常微弱，用传统的GNSS接收机根本就无法完成定位。

目前，伪卫星是一种解决室内定位的方法，由于GPS伪卫星定位系统发射类似于GPS卫星的信号，其定位算法也是基于GPS定位原理的。但是，室内伪卫星是固定在某一个固定位置，而GPS卫星沿着轨道作周期运动，其定位算法又有所差别。所以，传统的伪卫星定位不能采用GPS接收机直接定位，而是需要修改GPS接收机中的一些程序，或者采用GPS接收机接收信号后，后面再附加一个CPU，专门实现定位解算，即这就需要更改GPS接收机软硬件，这不但给用户带来不便，也增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供现有GPS伪卫星系统需要更改GPS接收机软硬件才能实现室内定位的不足，提供一种通用GPS室内外定位系统和方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种通用GPS室内外定位方法，包括如下步骤：

步骤1、根据室内结构和尺寸大小，确定伪卫星站的位置，并精确测量各伪卫星站的三维位置；上述伪卫星站包括1个伪卫星主站及3个或3个以上的伪卫星辅站，其中伪卫星主站需要可见GPS卫星；

步骤2、选取室内1个基准点，同时精确测量该基准点的三维位置；

步骤3、伪卫星主站接收室外可见GPS卫星信号，提取可见卫星的星历参数，并实现PPS秒脉冲信号输出；伪卫星主站利用该PPS秒脉冲信号实现本地时钟驯服；同时，伪卫星主站在PPS秒脉冲信号的作用下同步生成2路发射信号，一路发射信号发给伪卫星辅站，用于实现伪卫星辅站与伪卫星主站时间同步，并告知当前室外可见的GPS卫星信息；另一路发射信号发给用户接收机，用于实现用户定位；

步骤4、各伪卫星辅站接收伪卫星主站发来的信号，完成各伪卫星辅站的本地时间与伪卫星主站的时间同步，并提取可见GPS卫星信息；各伪卫星辅站选取距离基准点与本伪卫星辅站所形成的连线最接近的一颗GPS卫星，来进行GPS卫星信号模拟，在模拟过程中，通过修改卫星的星历参数，使的模拟出的GPS卫星的运动速度下降；

步骤5、当用户接收机同时接收到4个或4个以上伪卫星站发来的信号时，即可实时解算用户的三维位置。

上述方法中，基准点选在室内靠近中心位置处。

上述方法中，伪卫星主站发出的2路射频信号采用不同的发射频率，且2路射频信号的发射频率不在GPS信号的频段上。

一种通用GPS室内外定位系统，包括伪卫星站和用户接收机；其中伪卫星站由1个伪卫星主站及3个或3个以上的伪卫星辅站构成；伪卫星主站和伪卫星辅站置于室内，且伪卫星主站可见GPS卫星；

伪卫星主站包括GPS信号接收部分、主站时钟驯服部分、主站对辅站信号模拟发射部分和主站对用户信号模拟发射部分；GPS信号接收部分接收室外可见GPS卫星信号，提取可见卫星的星历参数，并实现PPS秒脉冲信号输出；主站时钟驯服部分利用GPS信号接收部分输出的PPS秒脉冲信号实现本地时钟驯服；主站对辅站信号模拟发射部分在PPS秒脉冲信号的作用下生成一路发射信号发给伪卫星辅站；主站对用户信号模拟发射部分在PPS秒脉冲信号的作用下生成另一路发射信号发给用户接收机，用于实现用户定位；

伪卫星辅站包括主站信号接收部分、辅站时钟驯服部分和辅站对用户信号模拟发射部分；主站信号接收部分接收伪卫星主站发来的信号，并提取可见GPS卫星信息；辅站时钟驯服部分完成各伪卫星辅站的本地时间与伪卫星主站的时间同步；辅站对用户信号模拟发射部分选取距离基准点与本伪卫星辅站的连线最接近的一颗GPS卫星，来进行GPS卫星信号模拟，并在模拟过程中，通过修改卫星的星历参数，使该模拟GPS卫星的运动速度下降；

用户接收机同时接收到4个或4个以上伪卫星站发来的信号，以完成用户三维位置的实时解算。

上述系统中，基准点选在室内靠近中心位置处。

上述系统中，伪卫星主站发出的2路射频信号采用不同的发射频率，且2路射频信号的发射频率不在GPS信号的频段上。