[发明专利]一种高速精密局域定位方法及定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电定位技术，特别是一种高速精密局域定位方法及定位系统。

背景技术

目前使用最广泛的定位系统是美国的GPS。GPS的研制经历了几十年的时间，费用不少于120亿美元，在导航定位、精密授时、大气研究、武器制导、航天与武器试验等军事和民用领域发挥着重要作用。

但是GPS在使用中存在着一些不足之处：(1)精度低，据GPS官方手册公布，在只考虑空间信号误差的情况下，GPS水平和位置95％误差性能指标分别为13米和22米，特别是使用GPS导航定位，无法分辨是在马路的哪一边，无法分辨是在院内还是院外，无法分辨是在地面上还是十几米高的空中；(2)定位速度慢，GPS要实现定位，必须先接收导航数据，完整的导航数据接收需要12.5分钟，即便GPS接收机中已经存有较新的导航数据，开机进行定位仍然需要更新少量导航数据，定位时间至少在50秒以上；(3)易受干扰，GPS是一个以军事目的为主的系统，但是卫星距地面22000公里，当GPS到达地面时，已经非常微弱，同时卫星信号频率是固定的，GPS信号极易受到干扰，例如4瓦的干扰器对GPS的干扰范围达200公里；(4)信号易被遮挡，由于到达地面时，GPS信号非常微弱，大约在-150dBW，无法穿透树叶和墙壁，因此无法实现室内和树下定位；(5)GPS系统耗资巨大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速精密局域定位方法及定位系统，该方法及系统可以在无导航数据的前提下，实现高速精密局域定位。

一种高速精密局域定位方法，包括：

发射器发射伪随机码和载波调制的信号，

接收机获取若干发射器发射的伪随机码和载波调制的无线电信号，

接收机将每一无线电信号与本地信号对比获取伪随机码和载波的相位差，

接收机利用上述两个相位差获取与每一发射器间的伪距，

接收机利用伪距进行定位解算获取接收机坐标。

一种高速精密局域定位系统，包括若干发射器和接收机；其中

所述发射器发射伪随机码和载波的调制信号；

所述接收机对接收的每一发射器伪随机码、载波调制信号与本地信号进行对比获取相应的相位差，

所述接收机根据两个相位差获取与每一发射器间的伪距，

所述接收机根据伪距定位解算获取接收机坐标。

本发明涉及的方法和系统基于无导航数据信号对接收机进行定位，由于使用没有导航数据的新信号机制，信号由伪随机码和载波调制而成，无需加载导航数据，使得定位速度显著提高，定位速度较GPS提高1个数量级以上。本发明采用伪随机码和载波相位联合精确计算伪距，定位精度显著提高，定位精度较GPS提高2个数量级，即厘米级。本发明信号强度远大于GPS信号的地面强度，并且发射功率可以根据需求调整，具有更高的抗干扰性能。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明伪随机码相位差获取示意图。

图3为本发明载波相位差获取示意图。

图4为本发明系统原理示意图。

图5为本发明发射器架构示意图。

图6为本发明接收机架构示意图。

具体实施方式

结合图1，一种高速精密局域定位方法，该方法使用没有导航数据的新信号机制进行定位，该方法通过若干发射器和接收机组成的系统实现定位，包括以下步骤：

步骤S101，每一发射器产生伪随机码和载波的调制信号并发射出去；

步骤S102，接收机接收所有发射器产生的伪随机码和载波调制信号；

步骤S103，接收机产生本地载波信号、本地伪随机码信号；

步骤S104，接收机对接收的伪随机码与本地伪随机码进行比较获取与每一发射器间的伪随机码相位差；

步骤S105，接收机对接收的载波信号与本地载波信号进行比较获取与每一发射器间的载波相位差；

步骤S106，接收机根据伪随机码相位差、载波相位差获取与每一发射器间的伪距；

步骤S107，接收机根据所获取的伪距进行解算获取接收机坐标。

结合图2，下面的方波信号为本地伪随机码信号，上面的方波信号为发射器发射的伪随机码信号，步骤S104，本地伪随机码与接收的伪随机码做差得到相位差τ₁。