[发明专利]一种地基高精度区域定位导航系统及方法

说明书

本发明涉及卫星导航与无线电定位领域，公开一种地基高精度区域定位导航系统及方法，系统包含：1)若干个分布式导航基站，具备导航信号播发功能，每个基站均配有发射和接收天线，并且采用了宽带变频通道设计；2)基准站，其他导航基站与基准站之间采用双向时间同步方法实现导航基站之间的时间同步，基准站具有GNSS时间参考功能；3)监测站，具有导航信号质量监测评估及校准功能，监测站可以与基准站并址。本发明还公开了一种高精度定位方法，通过单差伪码相位测量值确定接收机初始位置坐标，辅助完成载波模糊度解算以及高精度定位。本系统环境适应性强、定位精度高、抗干扰性能强、易部署、低成本、可扩展并且具备GNSS系统协同工作能力。

技术领域

本发明涉及卫星导航与无线电定位领域，尤其涉及一种地基高精度区域定位导航系统及方法。

背景技术

目前，随着定位技术的日臻成熟，用户对实时高精度的位置服务需求与日俱增，智能交通、环境监测、地理测绘、无人系统等领域都离不开精准的位置服务。全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)定位技术在室外空旷环境中具有良好的定位性能，借助精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)以及实时动态差分(RealTime Kinematic,RTK)等手段可以实现厘米级甚至更高精度的定位性能，然而在隧道、地下、山区、城市峡谷、室内等环境中卫星导航信号受到遮挡，导致定位性能下降甚至无法定位。

为了弥补卫星导航系统的不足，出现了伪卫星的概念，伪卫星系统通过模拟导航卫星实现对用户的定位。伪卫星系统中导航基站的布局更加灵活，从而可以有效避免信号遮挡，并且能够根据需要调节导航信号发射功率，提高导航信号在复杂环境中的传播特性，因此对卫星导航系统形成了有益补充。

然而，在高精度定位应用中，由于缺乏简便有效的站间高精度时间同步手段，伪卫星系统通常需要增加参考站，以便用户按照差分方式实现高精度定位，但也因此增加了伪卫星系统建设复杂度。

除此之外，现有地基导航系统通常播发与卫星导航系统信号体制相一致的或者固定频点的导航信号，普遍存在远近效应、多路径等问题，并且容易受到干扰。上述问题影响了地基导航系统在日益复杂的电磁环境下应用，特别是高精度定位导航服务中的应用。

发明内容

现有地基导航系统的不足，以实现区域高精度定位导航为目的，本发明提供一种地基高精度区域定位导航系统及方法。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种地基高精度区域定位导航系统，包含：

1)若干个分布式导航基站，各导航基站分布在服务区域的不同位置，各导航基站都具备导航信号播发功能，每个导航基站均配有发射和接收天线，实现导航信号的播发和接收；

2)基准站，各导航基站与基准站之间采用双向时间同步方法实现导航基站之间的时间同步，基准站具有GNSS时间参考功能。

进一步地，本发明若干个导航基站的设立能够实现用户接收机进入服务区域内后，在服务区域的任何位置都能够同时接收到N个以上的导航基站发出的信号，N≥4。

基准站能够与全球卫星导航系统实现时间同步；基准站与导航基站能够实现导航信号的双向传递；基准站在无线时间同步模式下为各导航基站提供时间频率参考，实现基准站与各导航基站之间的时间同步；服务区域内的各导航基站完成与基准站时间同步后，用户接收机开始接收各导航基站的导航信号，并进行高精度定位。

当存在导航基站与基准站不可视时，在服务区域内增设一个以上的扩展基准站。在扩展基准站完成与基准站的时间同步后，原本与基准站不可视的导航基站与扩展基准站之间建立双向连接，完成站点间的时间同步。扩展基准站通过基准站授时，扩展基准站与基准站之间采用双向时间同步方式实现高精度时间同步，以保证系统时间的一致性。