本發(fā)明涉及一種室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)，特別是一種集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)相結(jié)合的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著GPS、北斗、GLONASS等全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航定位系統(tǒng)的日益成熟，人們享受到衛(wèi)星定位系統(tǒng)在室外活動(dòng)中帶來(lái)的快速、準(zhǔn)確的定位服務(wù)。對(duì)于室外空曠的環(huán)境而言，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)被廣泛應(yīng)用，而在諸多室內(nèi)環(huán)境下，由于受水泥墻體的阻擋等影響，衛(wèi)星信號(hào)就會(huì)被嚴(yán)重衰減而無(wú)法實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)的定位及導(dǎo)航作用。

針對(duì)室內(nèi)環(huán)境下的定位問(wèn)題，目前已發(fā)展出應(yīng)用紅外線、超聲波、RFID、藍(lán)牙、超寬帶、Zigbee和無(wú)線Wifi等作為媒介的室內(nèi)定位技術(shù)。但仍然有很多問(wèn)題需要解決，比如：系統(tǒng)定位復(fù)雜度高、實(shí)現(xiàn)成本高、精度差等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)及定位方法，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航定位的無(wú)縫切換。

一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)及定位方法，包括一室外GPS衛(wèi)星定位模塊、一室內(nèi)CSS定位模塊、一室內(nèi)外定位融合切換模塊及一定位結(jié)果顯示模塊；室外GPS衛(wèi)星定位模塊與室內(nèi)CSS定位模塊的輸出信號(hào)端與室內(nèi)外定位融合切換模塊的輸入信號(hào)端連接，室內(nèi)外定位融合切換模塊的輸出信號(hào)端接定位結(jié)果顯示模塊的信號(hào)輸入端。

所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊用于通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外空間定位，其體系已經(jīng)非常完善，輸出的是GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)CSS定位模塊采用基于SDS-TWR(對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距)進(jìn)行室內(nèi)測(cè)距過(guò)程，再利用卡爾曼濾波對(duì)定位測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，最后采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位模塊的室內(nèi)位置，輸出的是CSS信號(hào)定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，建立基于所述GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)定位數(shù)據(jù)與CSS定位數(shù)據(jù)的融合模型，對(duì)室內(nèi)外定位方式進(jìn)行融合；

所述定位結(jié)果顯示模塊，在室外通過(guò)二維電子地圖而在室內(nèi)則通過(guò)室內(nèi)平面圖來(lái)顯示室內(nèi)外定位結(jié)果。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無(wú)縫定位的方法，按照如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟(1)、根據(jù)室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)度或室內(nèi)CSS定位模塊接收到的CSS通信信號(hào)的強(qiáng)度，選擇該定位系統(tǒng)的定位方式；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng)，則轉(zhuǎn)入步驟(2)；若所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設(shè)的CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)較強(qiáng)，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度與所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設(shè)的CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)強(qiáng)度相同，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

步驟(2)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(3)、所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測(cè)各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的通信信號(hào)，采用SDS-TWR(對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距)獲取所述定位系統(tǒng)與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離，并采用卡爾曼濾波器對(duì)所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離值進(jìn)行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)CSS定位模塊的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)；所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測(cè)各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的通信信號(hào)，采用SDS-TWR獲取所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離，并采用卡爾曼濾波器對(duì)所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離值進(jìn)行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位系統(tǒng)的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(5)；SDS-TWR即對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距；

步驟(5)、所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，通過(guò)對(duì)室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、切換和集成，從而完成室內(nèi)外的平滑過(guò)渡，以提高所示定位系統(tǒng)的定位精度；并轉(zhuǎn)入步驟(6)，

步驟(6)、定位結(jié)果顯示模塊將GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)、CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)或步驟(5)融合模塊輸出的融合、切換和集成定位數(shù)據(jù)，來(lái)顯示室內(nèi)外定位結(jié)果，返回步驟(1)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所提出的一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)及定位方法，基于CSS定位節(jié)點(diǎn)，可以大大減小定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度問(wèn)題，通過(guò)對(duì)CSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波處理優(yōu)化提高的室內(nèi)定位精度，通過(guò)結(jié)合GPS衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)一體化的室內(nèi)外定位功能，通過(guò)室內(nèi)外定位融合切換模塊處理室外的衛(wèi)星定位和室內(nèi)的CSS定位數(shù)據(jù)，使得室內(nèi)外導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)平滑過(guò)渡，解決了以往移動(dòng)設(shè)備在大型建筑內(nèi)無(wú)法定位或定位精度低的問(wèn)題，特別為倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)、室內(nèi)導(dǎo)航、車(chē)庫(kù)尋位等提供更準(zhǔn)確的位置服務(wù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)中各個(gè)模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)定位方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的整體思路是采用基于GPS衛(wèi)星室外定位方案和基于CSS的室內(nèi)定位方案，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無(wú)縫定位功能。本發(fā)明包括兩種定位方法，即：基于GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法和基于CSS室內(nèi)定位方法；室外導(dǎo)航模塊搭載于車(chē)載導(dǎo)航中，而室內(nèi)定位模塊搭載于室內(nèi)CSS定位模塊接收機(jī)上。

本發(fā)明的目的在于提供一種集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)，如圖1所示，包括：一室外GPS衛(wèi)星定位模塊、一室內(nèi)CSS定位模塊、一室內(nèi)外定位融合切換模塊及一定位結(jié)果顯示模塊；

所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊用于通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外空間定位，其體系已經(jīng)非常完善，輸出的是GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)CSS定位模塊采用基于SDS-TWR(對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距)進(jìn)行室內(nèi)測(cè)距過(guò)程，再利用卡爾曼濾波對(duì)定位測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，最后采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位模塊的室內(nèi)位置，輸出的是CSS信號(hào)定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，建立基于所述GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)定位數(shù)據(jù)與CSS定位數(shù)據(jù)的融合模型，對(duì)室內(nèi)外定位方式進(jìn)行融合；

所述定位結(jié)果顯示模塊，在室外通過(guò)二維電子地圖而在室內(nèi)則通過(guò)室內(nèi)平面圖來(lái)顯示室內(nèi)外定位結(jié)果。

進(jìn)一步地，在本實(shí)例中，為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員了解發(fā)明所提出的一種集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外停車(chē)定位的定位系統(tǒng)，還提供一種集成GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無(wú)縫定位的定位方法，如圖2所示，按照如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟(1)、根據(jù)室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)度或室內(nèi)CSS定位模塊接收到的CSS通信信號(hào)的強(qiáng)度，選擇該定位系統(tǒng)的定位方式；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng)，則轉(zhuǎn)入步驟(2)；若所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設(shè)的CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)較強(qiáng)，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度與所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設(shè)的CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)強(qiáng)度相同，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

步驟(2)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(3)、所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測(cè)各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的通信信號(hào)，采用SDS-TWR(對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距)獲取所述定位系統(tǒng)與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離，并采用卡爾曼濾波器對(duì)所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離值進(jìn)行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)CSS定位模塊的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)；所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測(cè)各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的通信信號(hào)，采用SDS-TWR獲取所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離，并采用卡爾曼濾波器對(duì)所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)的距離值進(jìn)行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位系統(tǒng)的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(5)；SDS-TWR即對(duì)稱(chēng)雙面雙向測(cè)距；

步驟(5)、所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，通過(guò)對(duì)室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、切換和集成，從而完成室內(nèi)外的平滑過(guò)渡，以提高所示定位系統(tǒng)的定位精度；并轉(zhuǎn)入步驟(6)，

步驟(6)、定位結(jié)果顯示模塊將GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)、CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)或步驟(5)融合模塊輸出的融合、切換和集成定位數(shù)據(jù)，來(lái)顯示室內(nèi)外定位結(jié)果，返回步驟(1)。

本發(fā)明實(shí)施例適用流程如下：當(dāng)汽車(chē)在室外環(huán)境下行駛時(shí)，此刻室外衛(wèi)星GPS定位模塊接收到的是GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，則通過(guò)車(chē)載導(dǎo)航進(jìn)行室外行駛導(dǎo)航，輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)；當(dāng)汽車(chē)即將駛?cè)氲叵萝?chē)庫(kù)時(shí)，若所述室外衛(wèi)星GPS定位模塊接收到的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)且所述室內(nèi)CSS定位模塊接收端接收到室內(nèi)布設(shè)的CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)，此刻所述室外GPS衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的定位數(shù)據(jù)，與此同時(shí)所述室內(nèi)CSS定位模塊接受端開(kāi)始輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，所述室內(nèi)外定位融合切換模塊對(duì)室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、切換和集成，完成室內(nèi)外的導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)的平滑過(guò)渡；當(dāng)汽車(chē)完全駛?cè)氲叵峦＼?chē)場(chǎng)內(nèi)部時(shí)，所述室內(nèi)CSS定位模塊接收端檢測(cè)到各個(gè)CSS錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出的CSS通信信號(hào)，通過(guò)濾波處理及定位算法，最后輸出CSS通信信號(hào)定位數(shù)據(jù)，完成車(chē)庫(kù)內(nèi)汽車(chē)定位功能。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所做的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。