[发明专利]一种GPS终端室内定位系统和方法

说明书

技术领域

本发明无线通信和无线定位算法领域，特别涉及一种GPS终端室内定位系统和方法。

背景技术

目前，GPS定位设备在空旷环境中能达到几米至几十米的精度，在一般环境中能达到几十米至几百米的精度。虽不能和专业的导航仪及接收机相比，但至少能够满足人们生活的一般需要。但是当GPS信号穿透建筑物或其他阻挡物时，信号强度将会被削弱，尤其在室内环境中，信号在通过屋顶墙壁窗户和树叶等阻挡物时，会由于折射和能量吸收而损耗掉部分能量，而在最坏的情况下，信号可能被完全阻塞。因此当在室内环境时，传统的GPS接收机将无法利用十分微弱的GPS信号进行定位，这时，必须考虑采用一些措施能够使GPS定位设备进行室内定位。

目前采用GPS进行室内定位的方案主要有两类，一是采用伪卫星的方法，二是采用GPS信号中继转发的方法，本发明内容属于第二类方法。采用GPS信号中继转发的方法通过在系统中增加GPS信号中继转发的中继转发设备实现室内信号的覆盖，对GPS的定位算法本身也需要做相应的调整，以使得到的伪位置能够趋近于真实的位置。

中国专利CN102782521A提出了使用室外定向天线的GPS信号中继转发设备进行室内覆盖，结合其位置估计算法需要从GPS模块中获得相对每个卫星的延时数据，这样需要专门定制GPS模块，缺乏通用性。此发明中，不存在关于室外全向天线以及定位设备使用通用GPS模块的任何信息。

中国专利CN103080772A提出了一种用于封闭区域的导航系统，其中考虑了很多室内定位的场景并进行了分析，但并未深入提出针对各场景的位置解算方法，有些假设在现实情况中也很难出现。此发明中，不存在关于室内定位的具体位置算法。

美国专利US20060208946提出了使用GPS信号中继转发设备进行室内信号增强，其转发信号直接被GPS模块接收用于计算位置坐标，此专利未考虑被转发的卫星信号之间可能存在的碰撞以及转发设备的延时对定位结果的影响，另外专利也不存在关于定位算法的任何内容。

中国专利CN1776447A涉及一种全球定位系统GPS信号覆盖设备，包括GPS信号源、天线、滤波器、放大器和室内覆盖系统，安装室外接的收天线引入GPS信号源，并依次与滤波器、放大器、滤波器和室内覆盖系统相连，从无遮蔽可直视天空的开阔处引入GPS信号，并将其放大覆盖需要使用GPS信号的地方。此发明中，不存在关于GPS信号中继转发设备对卫星信号进行C/A码的过滤。

发明内容

发明目的：本发明为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种能够采用通用GPS模块并且能够达到GPS室外定位的类似精度的GPS终端室内定位系统。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提供了一种GPS终端室内定位系统，包括三个GPS中继转发节点和室内定位目标节点，所述每个GPS中继转发节点接收从GPS卫星发来的信号并将接收到的信号最强一个GPS信号转发给所述室内定位目标节点，所述室内定位目标节点根据接收到的每个GPS中继转发节点发送的信信息计算获取自身的坐标。

进一步，所述GPS中继转发节点包括GPS接收模块及设置在所述GPS接收模块上的第一天线，GPS信号处理模块及设置在所述GPS信号处理模块上的第二天线和第三天线，无线通信模块及设置在所述无线通信模块上的第四天线，其中，所述GPS接收模块从接收到的GPS卫星信号中获取自身的三维坐标并将获得三维坐标通过无线通信模块传输给所述室内的定位目标节点，同时所述GPS接收模块将接收到的GPS卫星信号传输给所述GPS信号处理模块进行处理，所述GPS信号处理模将处理过的GPS卫星信号传输给所述室内的定位目标节点。采用这样结构的GPS中继转发节点可以对接收到的GPS卫星信号进行处理，从而使室内的定位目标节点接收到的GPS卫星信号的可用信息更多，而且有效的降低对室内的定位目标节点采用设备的要求，使用通用的具有GPS模块的终端设备作为室内的定位目标节点即可。