[发明专利]一种转发式室内定位设备及定位方法

说明书

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，具体涉及一种转发式室内定位方法及定位设备。

背景技术

由于卫星导航系统本身的一些先天性因素制约，造成了一些难以克服的弱点。比如实际的卫星导航信号淹没在噪声信号中，本身很弱，当信号经过墙壁或者其他障碍物的遮挡时，信号就会更加微弱，普通的接收机就很难收到卫星信号，导致接收机就不能完成用户定位。一般的室内定位技术定位成本高昂而定位精度低。而卫星信号转发设备以其信号强、可以随意布设等特点，可以广泛应用于室内、地下停车场等场合。但是，当卫星信号转发设备应用于室内、地下停车场等场合时，由于布局受空间的限制，特别是高度方向，其几何精度因子很差，造成定位精度差，特别是高度方向定位精度更差。另外，现有的基于伪卫星基站、惯性导航和RSSI等技术的室内定位方法存在实现复杂、定位精度不高等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种转发式室内定位方法及定位设备，该定位设备定位成本低，几何精度因子良好，定位精度高，高度方向定位精度提高，该定位方法实现简单，而且定位精度高。

实现本发明的技术方案是：

一种转发式室内定位设备，包括转发部分和用户接收机，转发部分包括至少4个转发单元，所述的转发单元通过无线与接收机连接，

其中所述的转发单元，包括温度及气压传感器模块、GPRS发送模块、超宽带测距模块、卫星信号转发模块、定向接收天线、发射天线、测距天线和通信天线；温度及气压传感器模块与GPRS发送模块的信号输入端连接，GPRS发送模块的信号输出端与通信天线连接；超宽带测距模块与测距天线连接；卫星信号转发模块的信号输入端与定向接收天线连接，信号输出端与发射天线连接；

所述的接收部分为用户的接收机，包括顺序连接的下变频模块、信号捕获模块、信号跟踪模块、电文解码模块、中心位置解算模块、定位解算模块和定位显示模块，还包括温度及气压传感器模块、GPRS接收模块、超宽带测距模块、通信天线、测距天线和接收天线；接收天线与下变频模块连接；GPRS接收模块分别与温度及气压传感器模块、通信天线和定位解算模块连接；超宽带测距模块分别与测距天线、中心位置解算模块、定位解算模块和定位显示模块连接。

所述的用户接收机设在n个转发单元所构成的空间几何中心位置。

所述的n个转发单元，n≥4。

所述的温度及气压传感器模块，用于采集转发单元所处的温度和气压。

所述的超宽带测距模块，用于接收和发射超宽带信号，测量转发单元与活动范围内用户接收机间的距离。

所述的GPRS发送模块，将转发单元处的气压、温度和三维位置信息传输至用户接收机。

所述的定向接收天线，用于接收特定方向的导航卫星信号。

所述的卫星信号转发器模块，将定向天线接收到的信号放大。

所述的发射天线，用于发射卫星信号转发器模块的导航卫星信号。

所述的接收天线，接收4个以上的转发单元发送来的信号；下变频模块对接收天线接收到的信号进行下变频为基带信号；信号捕获模块对下变频模块送入的基带信号进行捕获；信号跟踪模块对信号捕获模块捕获到的信号进行跟踪；电文解码模块对信号跟踪模块跟踪到的信号进行电文解调，以获得转发设备处的温度、气压和三维位置信息；用户中心位置解算模块，根据转发的卫星导航信号的电文，超宽带测距模块测量出的转发单元到用户的距离，计算用户处于转发单元所述构成的空间的几何中心位置时的坐标，并作为基准点坐标；定位解算模块，当用户处于中心位置时利用超宽带测距和高程约束解算出中心坐标，当用户移动时，利用超宽带测距和高程约束定位解算出当前位置坐标，后者减去前者就是用户位移矢量。将基准点坐标加上用户位移矢量，计算结果转换到经纬高坐标系下表示；温度及气压传感器模块，采集用户测点处的温度和气压信息，并传输至GPRS接收模块；GPRS接收模块接收GPRS发送模块和温度及气压传感器模块发送的气压、温度、位置信息数据流；超宽带测距模块测量用户接收机至转发单元间的距离；定位显示模块分别与中心位置解算模块、定位解算模块、超宽带测距模块相连，用于将中心位置解算模块所解算的中心位置信息、定位解算模块所解算出的用户的三维位置信息和超宽带测距模块测量的转发单元到用户的距离进行显示。

一种转发式室内定位方法，具体包括如下步骤：

1)在用户活动范围内设置n个转发单元，测出n个转发单元的三维位置；