[发明专利]一种基于伪卫星的隧道内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于伪卫星的隧道内定位方法，其包括以下步骤：S1、在隧道内设置m套伪卫星形成m个定位小区；S2、使隧道内外的卫星的星历和时间保持一致；S3、使每套伪卫星模拟隧道外的在轨卫星信号；S4、在每套伪卫星的载波上增设一个车辆模拟速度对应的多普勒频率，并将该频率合成对应的卫星信号；S5、校准车辆定位结果；S6、根据卫星信号和车辆定位结果将与车辆进行数据交互的伪卫星切换至下一个定位小区内的伪卫星，实现车辆在隧道内的不间断定位。本发明调整了伪卫星中载波上的多普勒频率，使得位置指纹的变化能够迅速和准确，形成了隧道内的位置指纹，解决了隧道内难以实现卫星定位导航的难题。

技术领域

本发明涉及隧道内定位导航领域，具体涉及一种基于伪卫星的隧道内定位方法。

背景技术

随着交通建设的发展，建设路线逐渐由平原地带向山区高原挺进，隧道建设工程的数量增长十分迅速。隧道工程显著地提升了交通运输能力，但是在隧道中运营管理相对复杂、施工环境恶劣，同时事故发生率较高。另一方面，由于钢筋混泥土对卫星信号的阻挡，管理人员对隧道内部的状态通常都难以实时把控。当遇到车祸等突发事故时，抢险部门难以获取灾难现场的准确位置，贻误疏通抢险的时机，最终造成国家和人民利益的损失。为此对隧道内部车辆的定位具备重大的社会意义。

GNSS信号本身是一种电磁波信号，它具有电磁波特性的所有特性，比如比较脆弱易受干扰等；在隧道内部，由于钢筋混泥土的阻挡，室内GNSS接收机通常都难以接收到GNSS信号，导致GNSS系统难以在隧道内为用户提供定位导航服务。目前已有的隧道定位方案包括UWB、Wi-Fi和视觉定位等方面。这些定位方案有一定的优势，但是这些方案与室外GNSS系统不同，不能跨伪卫星进行定位切换，难以做到隧道内外定位的无缝切换，同时无法兼容现有定位导航接收设备。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于伪卫星的隧道内定位方法解决了隧道内定位不便的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于伪卫星的隧道内定位方法，其包括以下步骤：

S1、在隧道内设置m套伪卫星形成m个定位小区，并将每套伪卫星的预设定位坐标设置为伪卫星所对应的定位小区的中心，其中每套伪卫星至少模拟四颗在轨卫星；

S2、将隧道外在轨卫星的星历信息发送至隧道内的各个伪卫星，使隧道内外的卫星的星历和时间保持一致；其中隧道内卫星即为伪卫星；

S3、根据预设时间和定位小区中心的坐标调控每套伪卫星中伪码和导航电文的多普勒频率和码相位，进而模拟隧道外的在轨卫星信号；

S4、在每套伪卫星的载波上增设一个车辆模拟速度对应的多普勒频率，并将该频率合成对应的卫星信号；

S5、根据隧道内外卫星的卫星导航电文中的URA参数、卫星仰角、卫星信号强度和接收机跟踪状态校准车辆定位结果；

S6、根据卫星信号和车辆定位结果将与车辆进行数据交互的伪卫星切换至下一个定位小区内的伪卫星，实现车辆在隧道内的不间断定位。

进一步地，步骤S2的具体方法为：

接收并解析隧道外部的卫星信号，得到1PPS信息和导航电文；

通过1PPS信息使伪卫星的时间与隧道外在轨卫星的时间一致；将导航电文播发到各个伪卫星，完成星历信息的同步；

选择GDOP＜5的可见卫星组合，并将其PRN号调控到各套伪卫星，使每个定位小区的卫星均播发相同PRN号和相同导航电文的卫星信号，其中组合的卫星数目大于等于四颗。

进一步地，步骤S3的具体方法包括以下步骤：