[发明专利]室内GNSS天线阵列、定位系统、定位方法及装置

说明书

本发明适用于GNSS定位技术领域，尤其涉及一种室内GNSS天线阵列、定位系统、定位方法及装置。该室内GNSS天线阵列包括多个GNSS天线，其中至少两个GNSS天线用于接收并转发来自不同卫星的信号，所述至少两个GNSS天线中包括天线相位中心的距离小于信号波长的一半的两个GNSS天线。本发明通过将天线阵列的其中至少两个相邻GNSS天线的相位中心的距离设置成小于信号波长的一半，保证用户终端到这些GNSS天线的相位差不包含整周模糊度，从而缩短了室内高精度定位、定向所需的时间。

技术领域

本发明属于GNSS定位技术领域，尤其涉及一种室内GNSS天线阵列、定位系统、定位方法及装置。

背景技术

由于用于GNSS定位的卫星发射的GNSS信号较弱，再加上卫星距离地面距离较远等因素，在室外空旷地带的普通GNSS接收机勉强能够接收GNSS信号。通过普通GNSS接收机测量到多个卫星的距离，并通过单点定位可以达到5-10米的水平定位精度，可以满足多数日常应用。但是在车库、楼房内、隧道内、或高架下等室内环境中，GNSS信号强度被瓦砾等严重削弱，普通GNSS接收机在室内环境下无法接收到GNSS信号。因此，如何在室内环境下实现高精度的GNSS定位已经变成亟待解决的问题。

现有技术下，室内GNSS定位技术大体上可以分为三类。第一类为高灵敏度接收机技术，此类技术通过利用高灵敏度接收机可以接收到室内较弱的GNSS卫星信号。但是，由于信号强度被严重削弱，并易受室内多路径等因素的影响，无法保证室内定位精度。第二类为伪卫星技术，这类技术是利用在地面上产生类似于GNSS卫星信号的信号，这种方法对时间同步要求较高。第三类是GNSS中继转发的方案，这种方案通过转发室外的GNSS卫星信号实现覆盖室内环境。

针对第三类GNSS中继转发的方案，例如：中国专利CN2824061Y采用一种简单的中继转发方案，它利用室外GNSS模块采集室外GNSS卫星信号，将采集到的信号放大后，通过室内发射天线发到室内GNSS用户终端。这类方案没有对卫星信号进行区分，采集到所有GNSS卫星的信号都经过相同的传输路径到达GNSS用户终端，导致分布在不同室内位置的GNSS用户终端计算的定位结果是相同的，进而无法区分GNSS用户终端在室内的位置。

中国专利CN102782521A提出在室外使用多个定向天线一对一采集不同卫星的信号，并在室内使用多个发射天线播发对应的卫星信号。室内发射天线安装在不同位置，从而在室内重建一个新的卫星星座。用于终端可以使用新的卫星星座来进行室内定位。这个方案使用多个室外天线采集不同卫星的信号，而且要求这些定向天线可以动态指向不同卫星，因而系统比较复杂，成本较高。

中国专利CN104793227A提出使用一个室外全向天线采集所有GNSS卫星信号，然后通过解调装置区分不同的卫星信号，最后将区分开的卫星信号调制到射频信号上，并利用不同的室内天线发射对应的射频信号。

可见，目前方案可以顺利地将室外GNSS卫星信号扩展到室内。但是对于室内定位的方案而言，一方面，多数方案是利用伪距观测量进行室内定位；另一方面，与在室外环境类似，在室内部署参考站，并利用用户终端和参考站的载波相位观测量进行高精度差分定位，但是基于载波相位的高精度差分定位依赖于整周模糊度的求解，而整周模糊度的求解是一个挑战性的工作，所需时间较长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种室内GNSS天线阵列、定位系统、定位方法及装置，以达到有效缩短定向、定位所需时间的目的。

为达到该目的，本发明实施例的第一方面提供了一种室内GNSS天线阵列，包括多个GNSS天线，其中至少两个GNSS天线用于接收并转发来自不同卫星的信号，所述至少两个GNSS天线中包括天线相位中心距离小于信号波长的一半的两个GNSS天线。

本发明实施例的第二方面提供了一种GNSS定位系统，包括第一方面所述的室内GNSS天线阵列。