基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】為解決當(dāng)前車輛定位精度不高，在城市高樓林立地區(qū)，峽谷、隧道等地帶由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋，實(shí)時(shí)定位經(jīng)常失效的問題，本發(fā)明提出一種基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和車輛終端系統(tǒng)，天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。地基增強(qiáng)系統(tǒng)包括連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。通過四星融合的天基系統(tǒng)，有效地解決了衛(wèi)星星歷誤差，衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位誤差，衛(wèi)星鐘差，對(duì)流層和電離層延遲，接收機(jī)相位中心偏差以及相對(duì)論效應(yīng)等，可以極大地提高定位精度和定位效果。
【專利說明】
基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)，特別涉及到一種基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]近年來，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)如交通運(yùn)輸、測(cè)繪、氣象等部門提供了支撐，同時(shí)為人民的駕駛、出行、旅游提供了便利，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在軍用和民用都有重要廣泛的應(yīng)用，導(dǎo)航的精度、覆蓋面、聚焦的速度成為了衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)尺。
[0003]隨著車輛的增多，旅游外出的增加，定位導(dǎo)航的需求逐步增加，人們對(duì)導(dǎo)航的精度和導(dǎo)航定位可覆蓋范圍的要求也在提升?，F(xiàn)有的四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(NASS)中，GPS的技術(shù)最為成熟，商業(yè)應(yīng)用最為成功，但是GPS導(dǎo)航在高樓林立的CBD區(qū)域，峽谷、隧道等地帶由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋，實(shí)時(shí)定位經(jīng)常失效。GLONASS雖然起步較早，但由于俄羅斯財(cái)力薄弱，雖然在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到30顆，但是在穩(wěn)定性和精度上與GPS都有較大的差距。中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)起步較晚，但是研究經(jīng)費(fèi)充足，國家大力支持，整體投入力度較大，發(fā)展最為迅速。 被稱為“北斗2.0”的北斗二號(hào)與GPS功能類似，可以實(shí)現(xiàn)無源定位，截至目前在軌運(yùn)行衛(wèi)星已經(jīng)有19個(gè)，現(xiàn)在只能覆蓋亞太地區(qū)，計(jì)劃在2020年之前實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，工程計(jì)劃在軌運(yùn)行 35顆衛(wèi)星，其中GE05顆，同步衛(wèi)星3顆，中軌道27顆。Gal ileo的研發(fā)較慢，僅有12顆在軌衛(wèi)星，雖然設(shè)計(jì)精度上較GPS提高一個(gè)量級(jí)，但是在試驗(yàn)中精度還是在10米，與GPS的精度類似。如果僅僅用GPS導(dǎo)航，覆蓋范圍區(qū)域可以看見4顆衛(wèi)星，擁有4個(gè)線性無關(guān)向量，恰好可以求出地面的三維坐標(biāo)和時(shí)間，但是求不出運(yùn)行速度。[〇〇〇4]從上述現(xiàn)狀來說，為了滿足人們的對(duì)定位精度和覆蓋面的有效需求，靠一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)很難滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對(duì)導(dǎo)航定位精確性和覆蓋范圍的需求，急需尋找更為精確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)和技術(shù)。
[0005]本發(fā)明基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)是充分利用現(xiàn)有的導(dǎo)航衛(wèi)星資源，融合現(xiàn)有四大導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在軌運(yùn)行的80多顆衛(wèi)星，由當(dāng)前較為流行的GPS覆蓋范圍實(shí)時(shí)可見的4顆衛(wèi)星提高到8顆甚至更多實(shí)時(shí)可見的衛(wèi)星，定位的向量維數(shù)就可以由4維度增加到8維，甚至更高，從而不但提高了定位精度，而且可以求出三維速率以及時(shí)間和加速度，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有了更為精確的定位和導(dǎo)航。再者，在覆蓋面上可以取長補(bǔ)短，覆蓋范圍將大于等于一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋面。第三，如果通過導(dǎo)航系統(tǒng)的融合以及包含C0RS和北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)在內(nèi)的地基增強(qiáng)系統(tǒng)則可以解決定位精度的系統(tǒng)性誤差、隨機(jī)誤差、有色噪聲和異常誤差。這些技術(shù)改進(jìn)只需對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行整合，成本較低，具有非常重大的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決當(dāng)前車輛定位精度不高，在城市高樓林立地區(qū)，峽谷、隧道等地帶由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋，實(shí)時(shí)定位經(jīng)常失效的問題，本發(fā)明提出一種基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和車輛終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。地基增強(qiáng)系統(tǒng)包括連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)⑶RS (Continuously Operating Reference System)和北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。車輛終端系統(tǒng)包括四星定位模塊、微處理模塊和定位信息顯示模塊。四星定位模塊可以同時(shí)接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) (GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)C0RS包括單基站C0RS、多基站C0RS和網(wǎng)絡(luò)C0RS。車載終端的微處理模塊可以將四星定位模塊接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成定位信息數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)，還可以接收地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?。地基增?qiáng)系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)。車載終端的微處理模塊可以將地面監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)亩ㄎ恍畔?shí)時(shí)傳送到定位信息顯示模塊?！靖綀D說明】
[0007]附圖1為基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0008]由圖可知，本發(fā)明所示基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，包括天基定位系統(tǒng)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和車輛終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。地基增強(qiáng)系統(tǒng)包括連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)C0RS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。車輛終端系統(tǒng)包括四星定位模塊、微處理模塊和定位信息顯示模塊。四星定位模塊可以同時(shí)接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)C0RS包括單基站C0RS、多基站C0RS和網(wǎng)絡(luò)C0RS。車載終端的微處理模塊可以將四星定位模塊接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成定位信息數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)，還可以接收地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔ⅰ５鼗鰪?qiáng)系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、 格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)。車載終端的微處理模塊可以將地面監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)亩ㄎ恍畔?shí)時(shí)傳送到定位信息顯示模塊。
[0009]當(dāng)車以某時(shí)、某一速度和加速度行駛在某一具體地點(diǎn)，車輛終端的四星定位模塊可以接受包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS) 和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)，測(cè)定上述四大衛(wèi)星系統(tǒng)中可見星與車輛的三維距離和時(shí)間的信號(hào)，四星定位模塊將接收到的信號(hào)傳送到微處理模塊，由微處理模塊通過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成可傳播的電磁信號(hào)，經(jīng)由4G或未來更高代的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到兼容斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)的地基增強(qiáng)系統(tǒng)，有地基增強(qiáng)系統(tǒng)通過設(shè)立在地面的GNSS地基增強(qiáng)系統(tǒng)，解出差分修正系數(shù)包括區(qū)域信號(hào)差分和廣域信號(hào)差分，再通過無線通信技術(shù)傳送給地面監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對(duì)車輛終端的初始接收信號(hào)進(jìn)行精確修正，再由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將修正后的數(shù)據(jù)傳送給車輛終端的微處理模塊，微處理模塊再將修正后的信息傳送到定位信息顯示模塊，客戶就可以在屏幕上看清所處的位置、時(shí)間、運(yùn)行速度、加速度等信息。
[0010]通過四星融合的天基系統(tǒng)，可以有效解決當(dāng)前基于GPS或者其他單個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星由于可視衛(wèi)星數(shù)量較少，覆蓋范圍有限，在覆蓋面、定位精度上不足的問題，通過引入四星融合的定位技術(shù)，不但有效增加了軟件應(yīng)用的范圍，而且覆蓋地的可視衛(wèi)星數(shù)量平均增加可達(dá)2.5倍，可解的向量空間的維度可由現(xiàn)在的4維度增加到10維，平均來說可以求解包括地理位置的三維坐標(biāo)以及與之相關(guān)的三維速度和三維加速度，另外還可以確定時(shí)間。另一方面，通過地基增強(qiáng)系統(tǒng)，有效地解決了衛(wèi)星星歷誤差，衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位誤差，衛(wèi)星鐘差，對(duì)流層和電離層延遲，接收機(jī)相位中心偏差以及相對(duì)論效應(yīng)等，可以極大地提高定位精度和定位效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增 強(qiáng)系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和車輛終端系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:天基定位系統(tǒng)包 括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:地基增強(qiáng)系統(tǒng)包 括連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基 增強(qiáng)系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:地面監(jiān)控系統(tǒng)包 括數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:無線網(wǎng)絡(luò)通信系 統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:車輛終端系統(tǒng)包 括四星定位模塊、微處理模塊和定位信息顯示模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2和6所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:四星定位 模塊可以同時(shí)接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) (GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:連續(xù)運(yùn)行衛(wèi) 星參考系統(tǒng)C0RS包括單基站C0RS、多基站C0RS和網(wǎng)絡(luò)C0RS。9.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5、6、7和8所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于: 車載終端的微處理模塊可以將四星定位模塊接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成定位信息數(shù)據(jù)通過無線 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)，還可以接收地基增強(qiáng)系統(tǒng)和地面監(jiān)控 系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔ⅰ?0.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于四星融合的車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:地基增強(qiáng)系統(tǒng) 可以兼容北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽 利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK106019337SQ201610290898
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】邵玉君
【申請(qǐng)人】長沙星際泛函網(wǎng)絡(luò)科技有限公司