標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)，標定系統(tǒng)包括GPS信號接收機和終端設備，GPS信號接收機用于接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，終端設備用于從衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于標準閾值或衛(wèi)星仰角大于標準角度的衛(wèi)星信號，并將衛(wèi)星信號信噪比大于標準閾值或衛(wèi)星仰角大于標準角度的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星；定位修正系統(tǒng)包括GPS信號接收機、終端設備、碼相位計數(shù)器和信息處理單元；定位系統(tǒng)包括上述的標定系統(tǒng)和定位修正系統(tǒng)。本發(fā)明具有標定能夠提高定位精度的觀測衛(wèi)星的功能，且具有對GPS信號接收機接收到的衛(wèi)星信號進行嚴格的控制和修正、消除漂移誤差、減少漂移范圍以及提高定位精度的優(yōu)點。
【專利說明】標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網絡通信【技術領域】，尤其是涉及一種標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]GPS即全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)。簡單地說,這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。
[0003]GPS的組成包括空間部分、地面控制部分和用戶設備部分，用戶設備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當GPS信號接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。
[0004]但是，在GPS信號接收機觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，使得定位精度大大降低。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中GPS信號接收機接收到的衛(wèi)星信號中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，導致定位精度大大降低的缺陷，提供了一種標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)，具有標定能夠提高定位精度的觀測衛(wèi)星的功能，且具有對GPS信號接收機接收到的衛(wèi)星信號進行嚴格的控制和修正、消除漂移誤差、減少漂移范圍以及提高定位精度的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:
[0007]本發(fā)明提供了一種標定系統(tǒng)，該標定系統(tǒng)包括一 GPS信號接收機和一終端設備，其特點在于，該GPS信號接收機用于接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；該終端設備用于從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于一標準閾值或衛(wèi)星仰角大于一標準角度的衛(wèi)星信號，并將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星。
[0008]其中，觀測衛(wèi)星是指該GPS信號接收機獲得的多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號中衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號所對應的衛(wèi)星。
[0009]較佳地，該標準閾值為35，該標準角度為20°。當然，該標準閾值和該標準角度還可以為其它的數(shù)值。[0010]本發(fā)明還提供了一種標定方法，其利用上述的標定系統(tǒng)實現(xiàn)，該標定方法包括以下步驟:
[0011]步驟S1、該GPS信號接收機用于接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；
[0012]步驟S2、該終端設備從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星，對于衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號進入步驟S3，否則結束流程；
[0013]步驟S3、將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星。
[0014]本發(fā)明還提供了一種定位修正系統(tǒng)，其特點在于，該定位修正系統(tǒng)包括一 GPS信號接收機、一終端設備、一碼相位計數(shù)器和一信息處理單元；
[0015]該GPS信號接收機的天線單元用于接收衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機的接收單元用于對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼；
[0016]該終端設備用于基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機所在地理位置作為一定位信息；
[0017]該碼相位計數(shù)器用于測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元；
[0018]該信息處理單元用于接收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，該信息處理單元還用于接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移變化率，該信息處理單元還用于基于該位移變化率對該位移進行修正。
[0019]其中，該定位信息包括該GPS信號接收機的經緯度、高度、速度以及時間等信息，設兩衛(wèi)星到達該GPS信號接收機的時間差為t，利用下列公式:
[0020]t=B*s/C=B*cos 廣 a/CSPdZ a / dt=C/Bsin 廣 a
[0021]C表示光速，B表示兩衛(wèi)星之間的距離，s表示兩衛(wèi)星和該GPS信號接收機的方向矢量，通過上述公式可計算出Z a，根據(jù)Z a和高度可計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移。
[0022]在現(xiàn)有技術中，往往采用觀測方程的平均值的方法進行定位操作，根據(jù)定位公式:((T_t)*C)2= (X-X)2+ (Y-y)2+ (Z-Z)2
[0023]可知，定位需要有四個未知數(shù)(X，Y，Z，T)建立四個方程組，才能夠實現(xiàn)三維定位，這就需要至少四顆衛(wèi)星來定位。而本發(fā)明只需要兩顆衛(wèi)星就能夠計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，且B的數(shù)值越大，定位的精度就越高。
[0024]另外，豎直方向是相對于地球的水平面來定義的，它垂直于地球的水平面。
[0025]較佳地,該碼相位計數(shù)器用于通過C/A碼(Coarse/Acquisition Code,粗測距碼)或P碼(Pix)Cise Code，精測距碼)測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差。
[0026]較佳地，該信息處理單元用于對該位移加上該位移變化率進行修正。
[0027]本發(fā)明還提供了一種定位修正方法，其利用上述的定位修正系統(tǒng)實現(xiàn)，該定位修正方法包括以下步驟:
[0028]步驟S1、該GPS信號接收機的天線單元接收衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機的接收單元對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼；
[0029]步驟S2、該終端設備基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機所在地理位置作為該定位信息；
[0030]步驟S3、該碼相位計數(shù)器測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元；
[0031 ] 步驟S4、該信息處理單元接收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，該信息處理單元還接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移變化率；
[0032]步驟S5、該信息處理單元基于該位移變化率對該位移進行修正。
[0033]本發(fā)明還提供了一種包括上述的標定系統(tǒng)和上述的定位修正系統(tǒng)的定位系統(tǒng)。
[0034]較佳地，該定位系統(tǒng)使用上述的標定方法和上述的定位修正方法實現(xiàn)。
[0035]本發(fā)明的積極進步效果在于:
[0036]本發(fā)明的標定系統(tǒng)及方法、定位修正系統(tǒng)及方法以及定位系統(tǒng)，具有標定能夠提高定位精度的觀測衛(wèi)星的功能，且具有對GPS信號接收機接收到的衛(wèi)星信號進行嚴格的控制和修正、消除漂移誤差、減少漂移范圍以及提高定位精度的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的較佳實施例的定位系統(tǒng)的結構圖。
[0038]圖2為本發(fā)明的較佳實施例的定位系統(tǒng)的定位方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0040]參考圖1所示，本實施例的定位系統(tǒng)包括標定系統(tǒng)I和定位修正系統(tǒng)2，該標定系統(tǒng)包括一 GPS信號接收機11和一終端設備12，該定位修正系統(tǒng)包括該GPS信號接收機11、該終端設備12、一碼相位計數(shù)器21和一信息處理單元22。
[0041]該標定系統(tǒng)中的各部件實現(xiàn)的功能為:
[0042]該GPS信號接收機11用于接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，該終端設備12用于從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于一標準閾值35或衛(wèi)星仰角大于一標準角度20°的衛(wèi)星信號，并將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值35或衛(wèi)星仰角大于該標準角度20°的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星。
[0043]其中，該標準閾值和該標準角度還可以為其它的數(shù)值。
[0044]該定位修正系統(tǒng)2中的各部件實現(xiàn)的功能為:
[0045]該GPS信號接收機11的天線單元用于接收觀測衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機11的接收單元用于對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼；
[0046]該終端設備12用于基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機11所在地理位置作為一定位信息；
[0047]該碼相位計數(shù)器21用于通過C/A碼或P碼測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機11的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元22 ；[0048]該信息處理單元22用于接收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機11在豎直方向上的位移，該信息處理單元22還用于接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機11在豎直方向上的位移變化率，該信息處理單元22還用于對該位移加上該位移變化率進行修正。
[0049]其中，該定位修正系統(tǒng)2實現(xiàn)的操作在該標定系統(tǒng)I實現(xiàn)的操作之后，即在該定位系統(tǒng)完成該標定系統(tǒng)I的操作后，再進行該定位修正系統(tǒng)2的操作。
[0050]參考圖2所示，本實施例還提供了一種定位方法，其利用上述的定位系統(tǒng)實現(xiàn)，該定位方法包括以下步驟:
[0051]步驟101、該GPS信號接收機接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號；
[0052]步驟102、該終端設備從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值35或衛(wèi)星仰角大于該標準角度20°的衛(wèi)星，對于衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值35或衛(wèi)星仰角大于該標準角度20°的衛(wèi)星信號進入步驟103，否則結束流程；
[0053]步驟103、將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值35或衛(wèi)星仰角大于該標準角度20°的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星；
[0054]步驟104、該GPS信號接收機的天線單元接收觀測衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機的接收單元對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼；
[0055]步驟105、該終端設備基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機所在地理位置作為該定位信息；
[0056]步驟106、該碼相位計數(shù)器通過C/A碼或P碼測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元；
[0057]步驟107、該信息處理單元接收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，該信息處理單元還接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移變化率；
[0058]步驟108、該信息處理單元對該位移加上該位移變化率進行修正。
[0059]本發(fā)明中的各個功能模塊均能夠在現(xiàn)有的硬件條件下結合現(xiàn)有的軟件編程手段加以實現(xiàn)，故在此對其具體實現(xiàn)方法均不做贅述。
[0060]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種標定系統(tǒng),該標定系統(tǒng)包括一 GPS信號接收機和一終端設備，其特征在于，該GPS信號接收機用于接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，該終端設備用于從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于一標準閾值或衛(wèi)星仰角大于一標準角度的衛(wèi)星信號，并將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星。
2.如權利要求1所述的標定系統(tǒng)，其特征在于，該標準閾值為35，該標準角度為20°。
3.一種標定方法，其特征在于，其利用如權利要求1或2所述的標定系統(tǒng)實現(xiàn)，該標定方法包括以下步驟: 步驟S1、該GPS信號接收機接收多個衛(wèi)星的衛(wèi)星信號； 步驟S2、該終端設備從該些衛(wèi)星信號中選取衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星，對于衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號進入步驟S3，否則結束流程； 步驟S3、將衛(wèi)星信號信噪比大于該標準閾值或衛(wèi)星仰角大于該標準角度的衛(wèi)星信號對應的衛(wèi)星標定為觀測衛(wèi)星。
4.一種定位修正系統(tǒng)，其特征在于，該定位修正系統(tǒng)包括一 GPS信號接收機、一終端設備、一碼相位計數(shù)器和一信息處理單元； 該GPS信號接收機的天線單元用于接收衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機的接收單元用于對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼； 該終端設備用于基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機所在地理位置作為一定位信息； 該碼相位計數(shù)器用于測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元； 該信息處理單元用于接收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，該信息處理單元還用于接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移變化率，該信息處理單元還用于基于該位移變化率對該位移進行修正。
5.如權利要求4所述的定位修正系統(tǒng)，其特征在于，該碼相位計數(shù)器用于通過C/A碼或P碼測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差。
6.如權利要求4所述的定位修正系統(tǒng)，其特征在于，該信息處理單元用于對該位移加上該位移變化率進行修正。
7.一種定位修正方法，其特征在于，其利用如權利要求4-6中任意一項所述的定位修正系統(tǒng)實現(xiàn)，該定位修正方法包括以下步驟: 步驟S1、該GPS信號接收機的天線單元接收衛(wèi)星信號，該GPS信號接收機的接收單元對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼； 步驟S2、該終端設備基于經解碼的衛(wèi)星信號按定位解算算法進行定位計算，并計算出該GPS信號接收機所在地理位置作為該定位信息； 步驟S3、該碼相位計數(shù)器測量衛(wèi)星信號到達該GPS信號接收機的天線單元的時間差，并傳輸至該信息處理單元； 步驟S4、該信息處理單元接 收該定位信息，并基于該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移，該信息處理單元還接收該時間差，并基于該時間差和該定位信息計算出該GPS信號接收機在豎直方向上的位移變化率； 步驟S5、該信息處理單元基于該位移變化率對該位移進行修正。
8.—種包括如權利要求1或2所述的標定系統(tǒng)和如權利要求4-6中任意一項所述的定位修正系統(tǒng)的定位系統(tǒng)。
9.如權利要求8所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，該定位系統(tǒng)使用如權利要求3所述的標定方法和如 權利要求7所述的定位修正方法。
【文檔編號】G01S19/42GK103809189SQ201210457529
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權日:2012年11月14日
【發(fā)明者】牛川 申請人:上海移為通信技術有限公司