[发明专利]一种虚拟伪卫星方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虚拟伪卫星方法,属于导航定位技术领域。

背景技术

在GPS研发早期，美国在沙漠中建设了几个导航信号发射塔，模拟GPS信 号和导航定位状况，这类技术称为伪卫星技术。后来，在GPS运行应用过程中， 科技工作者用地面信号增强GPS导航系统，这些在地面设置的信号源的技术也 称为伪卫星技术。

澳大利亚Locata公司使用了伪卫星设备而非卫星，即在局部区域里投射出 比GPS强100万倍的无线电信号。Locata不但能在室外使用，也能在室内使用， 其接收模块能够被嵌于普通手机之中。但是，Locata公司的伪卫星采用强无线 电信号的方案定位精度较高。

近年来，利用各种无线通信信号实现室内定位，这些技术包括WiFi、蓝牙、 红外线、RFID和ZigBee。这些技术实现室内定位的原理与GPS及室外基站定位 的方法类似，即通过“三角定位”来确定目标位置。这里无线通信信号的热点 相当于伪卫星，其中，苹果公司应用了iBeacon技术，能够发出类似蓝牙的信 号；智慧图公司利用WiFi和蓝牙的熱点发出的信号实现指纹识别的室内定位， 能做到1.5米的定位精度，利用商场现有的Wi-Fi环境，智慧图能做到3～5米 的定位精度。但利用无线通信信号热点的定位，必须有热点，需要的热点数也 非常多，定位精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的虚拟伪卫星方法，本 发明实现了客观上没有增加信号发射源设备但能起到伪卫星作用；因为本发明 的作用与伪卫星相似，而本发明又突破了伪卫星的传统的原始概念，所以，本 发明已不是物理意义上的伪卫星，而是一种具有伪卫星功能的、虚拟状态的伪 卫星，因此，本发明被称为虚拟伪卫星技术。

本发明的技术方案是：以特征点和先验定位点作为虚拟位置基准，并通过 待测点和虚拟伪卫星点上的某些测量值估算出待测点至虚拟伪卫星点间的距离 值，即利用这些点上的测量量和待测点上的测量量计算出待测点至所述虚拟伪 卫星间的距离值，这样便能以虚拟伪卫星点位置为球心，以待测点至虚拟伪卫 星点间的距离值为球半径，建立球方程从而增加卫星导航方程的冗余度并作为 辅助增强方程，所述球方程能作为卫星导航定位方程的辅助定位方程或增强方 程，能提升正常卫星导航定位时求解的冗余度，也能在欠卫星导航定位时，解 决定位求解问题，实现了在欠卫星定位情况时实现定位导航。

所述特征点指在地图上已标注有位置信息的点或通过其它方法获得位置信 息的点；而先验定位点指终端在定位过程中，已获得了位置值的定位点。而待 测点至伪卫星点之间的距离值，则必须依赖于在待测点和伪卫星点上已获得的 测量值，通过折算获得的两点间的距离值，即通过上述点上测得的信号场强值， 能估算不同场强值点间的相距距离值。在卫星导航中能通过待测点上测得的卫 星至待测点间的伪距值和卫星至虚拟伪卫星之间的伪距测量值，折算出待测点 至虚拟伪卫星点间的相距距离值。

为了求得待测点至虚拟伪卫星点间的距离值，除了利用卫星导航中通过测 时延获得的伪距值进行估算外，还能利用这些点上的信号强度值(RSS),因为 同一个信号源辐射出的信号电平强度在不同的点上信号电平强度就不同，也就 是说信号电平强度与测量点离信号源的距离平方成反比；所以根据不同点上不 同的信号电平强度，即根据伪卫星点上的信号电平强度和待测点上的信号电平 强度能估算得到伪卫星点至待测点间的距离值。

本发明具体包括以下步骤：

1)、虚拟伪卫星的位置基准wj选择某一个先验已知定位点；或采用地图上 的特征点，如地图上表征的门槛中心点、窗框中心点、地窖盖板的中心点、走 廊中轴线的交叉点，但必须已经知道这些点在地图上的精确位置；

2)、直接或间接地测量或解算出定位终端待测点pi至这些虚拟伪卫星位置 基准点wj的虚拟距离值。要得到待测点pi至虚拟伪卫星基准点wj的虚拟距离 值，其前提是必须能测得虚拟伪卫星点上和待测点上某同一类测量量的值,如信 号场强值(RSS),卫星信号的伪距测量值，利用这些测量值能推算得到待测点 pi至虚拟伪卫星基准点wj之间的虚拟距离值。