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一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法

阅读：217发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及卫星导航领域，公开一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法，包括时间同步分系统、数据服务及控制分系统、信号生成分系统、信号接收和定位分系统；时间同步分系统为所述信号生成分系统提供基准时间、秒脉冲和基准频率；数据服务及控制分系统为信号生成分系统提供信号生成参数，信号生成分系统生成并发射兼容RNSS导航信号；信号接收和定位分系统接收导航信号，从数据服务及控制分系统或所述导航信号中获取定位参数，实现定位。在不改变信号接收终端硬件情况下，既可接收室外的真实RNSS信号，也可接收室内的导航信号，还可通过兼容室内外的RNSS信号进行组合定位，提高用户体验度。，下面是一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，包括时间同步分系统、数据服务及控制分系统、信号生成分系统、信号接收和定位分系统；所述时间同步分系统为所述信号生成分系统提供基准时间、秒脉冲和基准频率，所述数据服务及控制分系统控制信号生成分系统的信号生成，并提供信号生成参数；所述信号生成分系统基于所述基准时间、秒脉冲和基准频率、所述信号生成参数，生成并发射兼容RNSS的导航信号；信号接收和定位分系统接收导航信号，从数据服务及控制分系统或所述导航信号中获取定位参数，实现定位，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号。
2.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述时间同步分系统为所述数据服务及控制分系统控制信号生成分系统提供时间基准。
3.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述时间同步分系统包括RNSS接收天线、RNSS接收设备、时钟驯服设备；所述RNSS接收设备通过所述RNSS接收天线接收真实RNSS信号，输出UTC时间、秒脉冲，所述时钟驯服设备对本地时钟进行驯服，形成与真实RNSS导航信号时间同步的本地基准时间、秒脉冲和/或基准频率，并以有线或无线方式将所述本地基准时间、秒脉冲和/或基准频率传递至数据服务及控制分系统、信号生成分系统。
4.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述数据服务及控制分系统包括数据服务单元和控制单元；所述数据服务单元为信号生成分系统提供信号生成参数，为信号接收和定位分系统提供定位所需的定位参数；所述控制单元控制所述卫星导航增强信号的开关及发射功率控制。
5.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号生成分系统包括至少一个信号生成发射单元，所述信号发射单元基于时间同步分系统提供的基准频率和/或基准时间、数据服务及控制分系统提供的信号生成参数，生成并发射符合RNSS信号规范的导航信号。
6.根据权利要求5所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号生成发射单元包括相互连接的基带模块、上变频及功率控制模块、发射天线，所述信号生成发射单元至少可以发射一个卫星导航系统的一个导航频段的一颗卫星导航信号。
7.根据权利要求6所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号生成发射单元还可包括一计算模块，计算所述信号生成参数并生成所述基带模块所需的数据。
8.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收模块，所述RNSS信号接收模块接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，进行定位。
9.根据权利要求1所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收模块和处理单元，所述RNSS信号接收模块接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，输出原始观测数据；所述处理单元根据所述原始观测数据和从所述数据服务及控制分系统获取的定位参数，进行定位计算，输出定位结果。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，所述信号生成参数及所述定位参数包括导航电文参数信息和/或信号发射点的位置信息。
11.一种兼容RNSS的室内外增强定位方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
S1、建立时间同步分系统和数据服务及控制分系统，接收真实的RNSS卫星导航信号，在本地建立与RNSS同步的时间基准和频率基准，存储生成导航增强信号和定位计算所需的相关参数；
S2、在需要提供导航增强服务的区域，布设信号生成分系统，包含若干信号生成发射单元，信号生成发射单元从数据服务及控制分系统获取产生导航信号所需的参数，根据信号生成控制指令，生成兼容RNSS导航信号；
S3、待定位的信号接收终端接收导航信号，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号，输出原始的观测数据和/或定位结果。
12.根据权利要求11所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位方法，其特征在于，还包括步骤S4、待定位的信号接收终端中的处理软件依据所述原始的观测数据，并从数据服务及控制分系统获取定位相关参数，进行定位计算，输出定位结果。
13.根据权利要求11所述的一种兼容RNSS的室内外增强定位方法，其特征在于，信号发射单元可以发射固定伪距的符合RNSS信号规范的导航信号；也可根据导航卫星的轨道参数发射距离可变的符合RNSS信号规范的导航信号。

说明书全文

一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及导航领域，尤其涉及一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法。

背景技术

[0002] 卫星导航系统应用越来越广泛，并且已经成为智能手机、车载导航仪等必不可少的功能。然而，卫星导航信号因建筑物的遮挡效应，无法穿透建筑物墙壁，从而使卫星导航接收终端失去定位功能。

[0003] 目前，常见有在室内设置转发信号，但用户无法获取真实确切位置；还有的需要专用接收机才可以接收室内的再生导航信号；因此，如何在智能手机、车载导航仪等卫星导航接收终端不改变硬件的前提下，仍能在地下停车场、商场、地铁、隧道等室内环境下实时知道自身所在的位置，以得到自己与目的地的行驶路径，或其他位置服务，成为智慧城市亟需解决的问题。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种可在智能手机、车载导航仪等移动终端的硬件模块不变动的条件下，实现室内定位的伪卫星定位系统及方法。

[0005] 本发明提供一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其实现方案如下：

[0006] 一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，包括时间同步分系统、数据服务及控制分系统、信号生成分系统、信号接收和定位分系统；所述时间同步分系统为所述信号生成分系统提供基准时间、秒脉冲和基准频率；所述数据服务及控制分系统控制信号生成分系统的信号生成，并提供信号生成参数；所述信号生成分系统基于所述基准时间、秒脉冲和基准频率、所述信号生成参数，生成并发射兼容RNSS的导航信号；信号接收和定位分系统接收导航信号，从数据服务及控制分系统或所述导航信号中获取定位参数，实现定位，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号。

[0007] 进一步地，所述时间同步分系统为所述数据服务及控制分系统控制信号生成分系统提供时间基准。

[0008] 进一步地，所述时间同步分系统包括RNSS接收天线、RNSS接收设备、时钟驯服设备；所述RNSS接收设备通过所述RNSS接收天线接收真实RNSS信号，输出UTC时间、秒脉冲，所述时钟驯服设备对本地时钟进行驯服，形成与真实RNSS导航信号时间同步的本地基准时间、秒脉冲和/或基准频率，并以有线或无线方式将所述本地基准时间、秒脉冲和/或基准频率传递至数据服务及控制分系统、信号生成分系统。

[0009] 进一步地，所述数据服务及控制分系统包括数据服务单元和控制单元；所述数据服务单元为信号生成分系统提供信号生成参数，为信号接收和定位分系统提供定位所需的定位参数；所述控制单元控制所述卫星导航增强信号的开关及发射功率控制。

[0010] 进一步地，所述信号生成分系统包括至少一个信号生成发射单元，所述信号发射单元基于时间同步分系统提供的基准频率和/或基准时间、数据服务及控制分系统提供的信号生成参数，生成并发射符合RNSS信号规范的导航信号。

[0011] 进一步地，所述信号生成发射单元包括相互连接的基带模块、上变频及功率控制模块、发射天线，所述信号生成发射单元至少可以发射一个卫星导航系统的一个导航频段的一颗卫星导航信号。

[0012] 进一步地，所述信号生成发射单元还可包括一计算模块，计算所述信号生成参数并生成所述基带模块所需的数据。

[0013] 进一步地，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收模块，所述RNSS信号接收模块接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，进行定位。

[0014] 进一步地，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收模块和处理单元，所述RNSS信号接收模块接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，输出原始观测数据；所述处理单元根据所述原始观测数据和从所述数据服务及控制分系统获取的定位参数，进行定位计算，输出定位结果。

[0015] 进一步地，所述信号生成参数及所述定位参数包括导航电文参数信息和/或信号发射点的位置信息。

[0016] 本发明还提供一种兼容RNSS的室内外增强定位方法，所述方法包含以下步骤：

[0017] S1、建立时间同步分系统和数据服务及控制分系统，接收真实的RNSS卫星导航信号，在本地建立与RNSS同步的时间基准和频率基准，存储生成导航增强信号和定位计算所需的相关参数；

[0018] S2、在需要提供导航增强服务的区域，布设信号生成分系统，包含若干信号生成发射单元，信号生成发射单元从数据服务及控制分系统获取产生导航信号所需的参数，根据信号生成控制指令，生成兼容RNSS导航信号；

[0019] S3、待定位的信号接收终端接收导航信号，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号，输出原始的观测数据和/或定位结果。

[0020] 进一步地，还包括步骤S4、待定位的信号接收终端中的处理软件依据所述原始的观测数据，并从数据服务及控制分系统获取定位相关参数，进行定位计算，输出定位结果。

[0021] 进一步地，信号发射单元可以发射固定伪距的符合RNSS信号规范的导航信号；也可根据导航卫星的轨道参数发射距离可变的符合RNSS信号规范的导航信号。

[0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0023] 本发明通过建立时间同步分系统和数据服务及控制分系统，接收真实的RNSS卫星导航信号，在本地建立与RNSS同步的时间基准和频率基准，存储生成导航增强信号和定位计算所需的相关参数；在需要提供导航增强服务的区域，布设信号生成分系统，包含若干信号生成发射单元，所述信号生成发射单元生成并发射兼容RNSS的导航信号，信号生成发射单元从数据服务单元获取产生导航增强信号所需的参数，根据信号生成控制指令，生成兼容RNSS的导航信号；信号接收终端接收导航信号，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号，输出原始的观测数据和/或定位结果。本发明可以实现在不改变信号接收终端硬件情况下，实现既可以接收室外的真实RNSS信号进行定位，也可以兼容接收室内的导航信号进行定位，还可以通过兼容室内外的RNSS信号进行组合定位，精确定位，提高用户的体验度，满足智慧城市的需求。附图说明

[0024] 图1为本发明实施例的系统示意图；

[0025] 图2为本发明实施例的系统示意图；

[0026] 图3为本发明实施例的系统示意图；

[0027] 图4为本发明实施例的信号生成发射单元示意图；

[0028] 图5为本发明实施例的系统示意图；

[0029] 图6为本发明实施例的局部控制示意图；

[0030] 图7为本发明实施例的信号生成方法流程图；

具体实施方式

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

[0033] 本发明中，RNSS(Radio Navigation Satellite System)是一种服务于用户位置确定的卫星无线电导航业务。

[0034] 如图1所示，一种兼容RNSS的室内外增强定位系统，其特征在于，包括时间同步分系统、数据服务及控制分系统、信号生成分系统、信号接收和定位分系统；所述时间同步分系统为所述信号生成分系统提供基准时间、秒脉冲和基准频率；所述数据服务及控制分系统为信号生成分系统提供信号生成参数，所述信号生成分系统基于所述基准时间、秒脉冲和基准频率、所述信号生成参数，生成并发射兼容RNSS导航信号；信号接收和定位分系统接收导航信号，从数据服务及控制分系统或所述导航信号中获取定位参数，实现定位，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号。本发明可以实现在不改变信号接收终端硬件情况下，实现既可以接收室外的真实RNSS信号进行定位，也可以兼容接收室内的导航信号进行定位，还可以通过兼容室内外的RNSS信号进行组合定位，精确定位，提高用户的体验度，满足智慧城市的需求。

[0035] 如图1、图2、图3、图5所示，本实施例中，所示时间同步分系统还可为所述数据服务及控制分系统提供时间基准。为数据服务及控制分系统提供时间基准，进而为控制信号生成分系统提供时间基准。

[0036] 如图2所示，所述时间同步分系统包括RNSS接收天线、RNSS接收设备、时钟驯服设备；所述RNSS接收天线通过接收真实RNSS信号，获取UTC时间、秒脉冲，并对本地时钟进行驯服，形成与真实RNSS导航信号时间同步的本地基准时间、秒脉冲和基准频率，并以有线或无线方式将所述本地基准时间、秒脉冲和基准频率中的至少一种传递至数据服务及控制分系统、信号生成分系统。

[0037] 如图3、图5所示，所述数据服务及控制分系统包括数据服务单元和控制单元；所述数据服务单元为信号生成分系统提供信号生成参数，为信号接收和定位分系统提供定位所需的定位参数；所述信号生成参数及定位参数包括导航电文参数信息和/或信号发射点的位置信息；所述控制单元控制所述导航信号的开关及发射功率控制。控制单元对导航信号的生成/关闭，和导航信号的发射功率进行控制。信号发射点的位置信息，指信号发射天线的位置信息，但不一定是指发射单元位置。如图6所示，控制单元对卫星导航增强信号的产生及发射功率进行控制。根据场地布置需要，控制单元也可以布置在信号生成分系统里。

[0038] 如图3、图5、图6所示，所述信号生成分系统包括至少一个信号生成发射单元，所述信号发射单元基于时间同步分系统提供的基准频率和/或基准时间、数据服务及控制分系统提供的信号生成参数，生成并发射符合RNSS信号规范的导航信号。RNSS信号既包括全球卫星卫导系统GNSS，如GPS，北斗等，也包括区域性的卫星导航信号，如IRNSS，QZSS等系统信号。

[0039] 如图4所示，所述信号生成发射单元包括相互连接的基带模块、上变频及功率控制模块、发射天线，所述信号生成发射单元至少可以发射一个RNSS系统的一个导航频段的一颗卫星导航信号。例如至少生成GPS的L1的卫星导航信号，基带模块根据信号生成参数，生成数字基带信号，经上变频转为射频信号，再经过控制单元对功率控制模块的控制指令，调节射频信号的功率，经发射天线发射出去。此处说的射频信号都是指生成的卫星导航信号，包括北斗，GPS等全球卫星导航信号及IRNSS，QZSS等区域性卫星导航信号。

[0040] 本实施例中，如图4所示，所述信号生成发射单元还可包括一计算模块，计算所述信号生成参数并生成所述基带模块所需的数据。

[0041] 如图3所示，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收模块，接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，进行定位。当用户终端只有RNSS信号接收模块时，则直接接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，进行定位。

[0042] 如图5所示，所述信号接收和定位分系统包括RNSS信号接收单元和处理单元，RNSS 信号处理单元接收真实RNSS信号和/或信号生成分系统发射的兼容RNSS信号的导航信号，输出原始观测数据；处理单元根据原始观测数据和从所述数据服务及控制分系统获取的定位参数，进行定位计算，输出定位结果。处理单元，在本实施例中为一种处理软件，即一种应用程序，用户通过在移动终端进行安装该应用程序，可以对原始观测数据和从所述数据服务及控制分系统获取的定位参数进行解算，实现定位。

[0043] 在以上实施例中，信号生成参数及定位参数包括导航电文参数信息和/或信号发射点的位置信息。信号生成参数及定位参数包括导航电文参数信息，其中，还可以包括信号发射点的位置信息，指信号发射天线的位置，但不一定是指信号生成发射单元位置，根据要发射的区域，设置不同的多个信号发射点，进一步提高室内外增强定位的可信度，可靠度与精度。

[0044] 如图7所示，本发明还提供一种兼容RNSS的室内外增强定位方法，所述方法包含以下步骤：

[0045] S1、建立时间同步分系统和数据服务及控制分系统，接收真实的RNSS卫星导航信号，在本地建立与RNSS同步的时间基准和频率基准，存储生成导航增强信号和定位计算所需的相关参数；

[0046] S2、在需要提供导航增强服务的区域，布设信号生成分系统，包含若干信号生成发射单元，信号生成发射单元从数据服务及控制分系统获取产生导航信号所需的参数，根据信号生成控制指令，生成兼容RNSS导航信号；

[0047] S3、待定位的信号接收终端接收导航信号，所述导航信号包括信号生成分系统产生的兼容RNSS导航信号和/或真实RNSS信号，输出原始的观测数据和/或定位结果。

[0048] 在本实施例中，进一步地，还包括S4、待定位的信号接收终端中的处理软件依据原始的观测数据，并从数据服务及控制分系统获取定位相关参数，进行定位计算，输出定位结果。实现定位。

[0049] 本实施例中，信号发射单元可以发射固定伪距的符合RNSS信号规范的导航信号；也可根据导航卫星的轨道参数发射距离可变的符合RNSS信号规范的导航信号。当为固定伪距时，可简化定位流程。

[0050] 综上，本发明可以实现在不改变信号接收终端硬件情况下，实现既可以接收室外的真实RNSS信号进行定位，也可以接收室内的兼容RNSS导航信号进行定位，还可以通过兼容室内外的RNSS信号进行组合定位，精确定位，提高用户的体验度，满足智慧城市的需求。

[0051] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

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