[发明专利]一种基于伪卫星的隧道内定位方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于伪卫星的隧道内定位方法，其特征在于：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；所述步骤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；步骤S3的具体方法包括以下步骤：S3‑1、预设时间t₀，并根据卫星轨道理论，得到理论卫星信号接收时刻坐标下信号发射时刻的位置坐标(x_s,y_s,z_s)；S3‑2、根据每个定位小区中心的坐标得到未校正前卫星信号转播到定位小区n的时间延迟其中表示第n个定位小区的坐标，n＝1,2,…,m；S3‑3、根据电离层和对流层的逆向校正模型，得到时间延迟的校正量t_a，进而根据公式得到矫正后的时间延迟S3‑4、根据公式得到卫星信号准确的发射时刻t_s；S3‑5、根据公式phase_d＝t_s/(1/f_data)得到导航电文的相位信息phase_d；其中f_data表示导航电文的频率；S3‑6、根据公式phase_ca＝(t_s‑phase_d)/(1/f_ca)得到伪码的相位信息phase_ca；其中f_ca表示伪码的频率；S3‑7、将预设时间设置为t₀+Δt，重复步骤S3‑1和S3‑2，得到t₀+Δt时刻对应的校正后时间延迟并根据公式得到导航电文的多普勒频率Dop_data；S3‑8、根据公式得到伪码的多普勒频率Dop_ca。