CN106255065A - 智能手机和移动终端室内外无缝定位系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统及其方法，所述系统包括导航卫星系统、MIMOWiFi接入点、卫星定位参考基站和智能手机以及移动设备，智能手机和移动设备包括卫星信号接收处理模块、WiFi信号接收处理模块、惯性测量单元和卫星‑惯性‑WiFi飞行时间紧耦合定位软件；智能手机和移动设备的卫星‑惯性‑WiFi飞行时间紧耦合定位软件根据卫星测量数据、MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标、惯性导航数据和伪距离差分修正数据，求解出所述移动设备的位置。本发明紧密组合卫星‑WIFI和惯性导航，极大地提高移动设备的定位精度和可靠性，实现室内外高精度无缝覆盖。

Description

智能手机和移动终端室内外无缝定位系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种定位技术，尤其涉及智能手机和移动终端室内外无缝定位系统及其方法。

背景技术

卫星导航给智能手机和移动终端提供室外定位服务，极大方便了人类的出行、旅游、测量、农业、建筑。独立的消费级卫星导航接收机一般可以达到10米的精度。EverettWang等最近开发的嵌入在移动网的差分技术可以消除卫星导航的测量偏差把定位精度提高到亚米级，扩展了智能手机和移动终端的定位应用范围。

然而，导航卫星发射的无线电信号不能穿透建筑物达到室内。因此卫星导航在室内基本上不能使用。由于人类和智能机器很多活动是在室内进行，室内定位也非常重要。目前智能手机和移动终端室内定位有多种方法。苹果推广的ibeacon是利用蓝牙无线电方法可以达到亚米级的室内定位，但它需要较多的蓝牙节点。超宽带(UWB)更可以达到厘米级的定位精度。但它造价很高，而且不能支持智能手机。

绝大部分智能手机和移动终端都带有WiFi通讯模块。WiFi定位也被目前大多数系统使用。目前商用WiFi定位是利用接受信号强度指标(RSSI)方法和三角形定位算法。本方法的精度在数十米到亚米级的精度。亚米级的WiFi定位通常需要多WiFi节点和强度指纹技术。为了实现亚米级的WiFi定位，工程师需要花费精力仔细测量定位区域的WiFi强度，建立强度和位置之间对应指纹库。智能手机和移动终端测量到WiFi节点的强度以后，发送该信息给WiFi指纹库服务器后台，匹配出智能手机的位置。该方法需要的安装较多的WiFi节点(所有的位置需要三个以上的WiFi节点覆盖)，还需要合同服务。安装和维护成本较高。

在高架桥、建筑物附近导航卫星信号经常会被遮挡和反射，使得卫星导航不能单独定位。如果接收机只能收到三颗或者更少的有效卫星信号，它就不能实现三维定位。同样地，当智能手机只能收到三个或者更少的WiFi天线元的飞行时间测量，也不能实现三维定位。这个问题可以通过卫星-WiFi飞行时间组合导航实现定位。如果智能手机可以接受到两颗有效卫星信号，和两个WiFi天线元的飞行时间测量，组合导航可以实现三维定位，计算出智能手机的位置。

通常智能手机和移动终端也配备MEMS惯性测量传感器。它不仅可以测量智能手机的加速度和角速度，还可以实现惯性导航。惯性导航可以在没有任何外界输入导航定位信号的情况下(无卫星导航信号、无WiFi导航信号、无蓝牙定位信号)，推测出智能手机的位置，提高智能手机和移动终端的定位可靠性。但是惯性导航需要一个正确的初始位置才能推测目前位置，而且由于惯性传感器积累误差，定位误差会随时间快速增长，最终完全失效。

此外，目前智能手机组合卫星定位、WiFi接受信号强度指标(RSSI)定位、惯性导航定位，能实现了室内外无缝定位，但该方法精度在室外达到10米级，室内达到几十米精度，误差比较大。

发明内容

为克服现有技术的不足，实现在组合卫星导航和卫星差分导航，提高室外定位精度。利用WiFi跳频和频带拼接方法，测量飞行时间，替代WiFi接收信号强度指标方法，提高室内定位精度，本发明提出一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统及其方法。

本发明的技术方案是这样的，一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，包括

至少一种卫星导航系统；

WiFi接入点，所述WiFi接入点具有信道信息测量功能，且包括至少一个MIMO天线元且存储有每个MIMO天线元的地心地固坐标；

卫星定位参考基站，所述卫星定位参考基站包括伪距离差分修正模块；和智能手机以及移动设备，所述移动设备包括卫星信号接收处理模块、WiFi信号接收处理模块、惯性测量单元和卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件卡；

其中每个MIMO天线元通过跳频进行频带拼接解算该MIMO天线元与所述移动设备之间的距离，所述移动设备的卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件根据卫星信号接收处理模块获得的卫星测量数据、WIFi信号接收处理模块获得的MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标、惯性测量单元测得的惯性导航数据和通过移动网络接收的伪距离差分修正数据，求解出所述移动设备的位置。

进一步地，所述卫星导航系统为GPS系统、GLONASS系统、BDS系统或伽利略系统。

更进一步地，所述卫星测量数据包括卫星的伪距离、多普勒和载波相位数据。

进一步地，所述WiFi接入点的每个MIMO天线元的地心地固坐标是通过预设方式或定标方式设定的。

进一步地，所述伪距离差分修正数据包括电离层和对流层延迟误差、卫星轨道偏差和卫星种差的修正数据。

本发明还提供一种智能手机和移动终端室内外无缝定位方法，包括步骤

S1：移动设备同时接收卫星信号和WiFi信号，筛选出有效卫星信号和WiFi信号，同时向WiFi接入点和卫星定位参考基站发送定位请求信息；

S2：WiFi接入点接收定位请求信息，其MIMO天线元采集信道信息，发送跳频指令给所述移动设备并启动跳频；

S3：移动设备接收跳频指令，跳频，对应的MIMO天线元对跳频后的频率进行信道信息采集；

S4：重复步骤S2-S3，采集各信道信息，进行频带拼接，求出WiFi接入点和移动设备之间的距离；

S5：WiFi接入点将对应的MIMO天线元地心地坐标发送到移动设备，卫星定位参考基站将伪距离差分修正数据发送到移动设备，所述移动设备根据卫星测量数据、MIMO天线元测量数据、伪距离差分修正数据和MIMO天线元地心地坐标，求解出所述移动设备的位置。

本发明也可以用于没有差分参考站的情况下工作。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明紧密组合卫星-WIFI和惯性导航，能实现无任何定位信号下的定位，极大地提高移动设备的定位精度和可靠性，实现室内外高精度无缝覆盖且同样适用于带卫星、惯性、WiFi定位的无人机和机器人的室内室外无缝高精度导航和定位。

附图说明

图1是本发明一种智能手机和移动终端高精度室内外无缝组合导航定位系统结构示意图。

图2是智能手机和有些移动终端的硬件模块图。

图3是本发明的移动设备的定位功能方框图。

图4是本发明一种智能手机和移动终端室内外无缝定位方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，包括

卫星导航系统(卫星)；WiFi接入点(WiFi路由器接入点)，所述WiFi接入点具有信道信息测量功能，且包括至少一个MIMO天线元，并存储有每个MIMO天线元的地心地固坐标；卫星定位参考基站(GNSS参考站)，所述卫星定位参考基站包括伪距离差分修正模块；和智能手机，所述智能手机包括卫星信号接收处理模块、WiFi信号接收处理模块、惯性测量单元和卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件；其中导航卫星数量和WiFi接入点的MIMO天线元数量之和一般不小于4，每个MIMO天线元通过跳频进行频带拼接解算该MIMO天线元与所述移动设备之间的距离，所述移动设备的卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件根据卫星信号接收处理模块获得的卫星测量数据、WIFi信号接收处理模块获得的MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标、惯性测量单元测得的惯性导航数据和通过移动网络(差分GNSS服务器)接收的伪距离差分修正数据，求解出所述移动设备的位置。

请参见图2，现有的智能手机和有些移动终端的硬件模块包括：中央处理器101，与所述中央处理器101相连的摄像头102、NOR/NAND Flash内存103、显示屏及其显示触摸控制器104、USB接口105、Sim卡106、电池及电源管理系统107、蓝牙模块108、移动网络通讯模块109、WiFi通讯模块110、卫星导航模块GNSS112及其天线111、惯性传感器113、陀螺仪1131、加速度仪1132和磁场罗盘114.

请参见图3，本发明提出的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统利用卫星导航模块205输出的原始测量数据，而不是用户位置和速度信息、WiFi接入点202的MIMO天线元测量数据，而不是WiFi信号强度、以及惯性测量单元测量的多轴角速度和加速度信息，移动网络模块203获得的伪距离差分修正数据，利用卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件201计算出用户的位置、速度和姿态角。本系统可以在卫星数量少于4颗、WiFi接入点的MIMO天线元少于3个时，联立卫星和MIMO天线元测量数据，计算出用户的位置。

移动设备的卫星导航模块通常由卫星接收天线、卫星导航射频芯片和数字基带芯片构成。卫星信号经过卫星接收天线接收受，再经过射频芯片的低噪声放大器、混频、下变频、模数转换后，以中频数字信号输入数字基带进行信号处理，计算出卫星接收机的伪距离、多普勒频移，甚至载波相位等测量值。嵌入在基带芯片中的软件再根据这些卫星测量数据，计算出智能手机或者移动终端的位置。在本发明中，我们提出的卫星-惯性-差分-WiFi飞行时间紧耦合方法，不需要导航模块输出用户位置，而使用卫星接收机的原始数据测量。原始测量数据保护接收机测量到的卫星到接收机的伪距离、卫星的多普勒频移和卫星导航数据。卫星导航数据包含卫星星历、卫星历书、卫星时钟修正数据、电离层修正数据、卫星的健康状态等。

卫星导航伪距离测量方程式可表示如下：

${\mathrm{\ρ}}_u^i=r_u^i+c({\mathrm{\δt}}_u-{\mathrm{\δt}}^i)+I_u^i+T_u^i+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ρ},iu}---\left(1\right)$

上述公式中的 分别表示移动设备u和GNSS卫星i之间的伪距离和几何距离，xⁱ，yⁱ，zⁱ、是GNSS卫星i在地心地固坐标系的三维坐标，x_u，y_u，z_u是智能手机u在地心地固坐标系的三维坐标，c是真空中的光速，δt_u是智能手机u的卫星导航接收机的时钟偏移，δtⁱ是导航卫星i的时钟偏移。分别是导航卫星到智能手机的电离层和对流程延迟，ε是伪距离测量噪声。方程(1)有四个未知数：x_u，y_u，z_u，δt_u，如果有卫星接收机收到四颗以上的卫星信号，就可以计算出智能手机位置和时间。由于电离层和对流程延迟不能严格计算，单点定位精度通常在10米左右。

消费级的卫星定位接收机受电离层、对流层延迟误差、卫星轨道偏差、卫星种差等误差影响，只能到达10米的定位精度。卫星定位参考基站可以测量出这些共同偏差，再通过移动网传递给移动设备。这些偏差可以修正卫星导航模块的原始测量值，到达亚米级的定位精度。参考基站通常以RTCM国际标准传递卫星测量共同偏差。

卫星导航差分修正通常是由卫星导航参考基站产生的。差分基站的伪距离观测方程和方程(1)类似：

${\mathrm{\ρ}}_r^i=r_r^i+c({\mathrm{\δt}}_r-{\mathrm{\δt}}^i)+I_r^i+T_r^i+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ρ},ir}---\left(2\right)$

其中 分别表卫星导航参考r和导航卫星i之间的伪距离和几何距离，xⁱ，yⁱ，zⁱ是导航卫星i在地心地固坐标系的三维坐标，x_r，y_r，z_r是导航卫星参考站r在地心地固坐标系的三维坐标，c是真空中的光速，δt_r是卫星导航参考站r的卫星导航接收机的时钟偏移，δtⁱ是导航卫星i的时钟偏移，可以根据导航数据计算出来。分别是导航卫星i到导航卫星参考站的电离层和对流程延迟，ε是伪距离测量噪声。卫星导航参考基站通常是事先仔细测量了位置。所有x_r，y_r，z_r是已知的。方程(2)可以计算出电离层和对流程的延迟：

${\mathrm{\Δ\ρ}}_r^i=r_r^i-{\mathrm{\ρ}}_r^i=-c({\mathrm{\δt}}_r-{\mathrm{\δt}}^i)-I_r^i-T_r^i-{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ρ},ir}---\left(3\right)$

当参考基站和移动设备距离不远时(100公里以内)，参考基站和移动设备有相同的电离层、对流程延迟：

$I_r^i=I_u^i$

$T_r^i=T_u^i---\left(4\right)$

根据方程(3)计算出来的伪距离修正、和它对时间的变化率再通过移动网移动网络传输到智能手机或者移动终端，就可以修正卫星导航测量的伪距离。修正后的伪距离为：

${\mathrm{\ρ}}_{uc}^i={\mathrm{\ρ}}_u^i+{\mathrm{\Δ\ρ}}_r^i=r_u^i+{\mathrm{c\δt}}_{ur}+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ρ}c,iu}---\left(5\right)$

其中δt_ur＝δt_u-δt_r,ε_ρc，iu＝ε_ρ，iu-ε_ρ，ir分别为移动设备-卫星参考站种差和测量误差。由方程(5)可见差分修正消掉了测量误差最大的电离层和对流程延迟也消掉了导航卫星钟差δtⁱ。实际上伪距离差分可以消掉所有的卫星导航测量公众误差，包含电离层、对流程延迟、导航卫星星历偏差、导航卫星钟差，实现亚米级定位。方程(5)结合载波差分，定位精度可以达到厘米级甚至毫米级。

卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件组合以上四组传感器数据，也就是卫星测量数据、WIFi信号接收处理模块获得的MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标、惯性测量单元测得的惯性导航数据和通过移动网络接收的伪距离差分修正数据，再利用紧耦合方案计算出用户在室内外的最可能的位置和速度，达到室内外无缝高精度定位的目的。

移动设备通常配备小型节能的MEMS惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)。多轴的加速度仪和陀螺器仪可以同时测量移动设备在三维空间的加速度(包含重力加速度)矢量和角速度矢量。智能手机和移动终端一般采用捷联惯性导航方法。智能手机和移动终端载体固定坐标系里，惯性测量单元输出加速度和角速度测量矢量通过这些观测量，惯性编排方程可以计算出状态(位置、速度、姿态角等)随时间的变化

WiFi接入点不仅可以用来通讯，还可以用来定位。多模式的WiFi接入点通常覆盖2.4G和5G频段。通常WiFi接入点的物理层是不能通过软件接口控制的。本发明利用特殊软件工具，获取WiFi物理层的通道状态信息(channel state information，CSI)，实现跳频(frequency hopping)和频带拼接(band stitch)的高精度飞行时间测量。再利用非平面MIMO天线元的WiFi节点测量值，实现单WiFi节点定位。WiFi飞行时间和WiFi节点MIMO天线元i到移动设备r有下列几何关系：

${\mathrm{\τ}}_r^i\·c=\sqrt{{(x^i-x_r)}^2+{(y^i-y_r)}^2+{(z^i-z_r)}^2}+{\mathrm{\ϵ}}_{tof,ir}---\left(6\right)$

其中xⁱ，yⁱ，zⁱ是WiFi节点天线的地心地固坐标、x_r，y_r，z_r是移动设备的地心地固坐标、ε_tof，ir是测量误差。在本发明中，我们在卫星定位和WiFi定位采用同样的坐标系，这样卫星测距方程(5)和WiFi测距方程(6)就可以联立使用。本方法在信号遮挡导致卫星和WiFi都不能单独定位的时候，还可以利用部分有效的卫星测量和部分有效的WiFi测量实现联合定位。本方法对无缝实现室内室外定位有关键的意义。为了传递WiFi接入点的MIMO天线元位置，本发明提出将WiFi天线元的地心地固坐标位置存储于WiFi接入点中，当移动设备连接该WiFi接入点、发出定位要求时，WiFi接入点传输MIMO天线元的个数和它们的地心地固坐标位置给智能手机，实现定位目的。

捷联惯性导航从惯性测量单元输出的加速度和角速度矢量，利用力学编排方程计算移动用户的位置和姿态角。地心地固坐标系的机械编排方程有下列形式：

${\stackrel{\·}{\stackrel{\→}{v}}}_e^e=C_b^e{\stackrel{\→}{f}}^b-2{\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}}_{ie}^e\×{\stackrel{\→}{v}}_e^e+{\stackrel{\→}{g}}_l^e---\left(7\right)$

其中是地心地固坐标系里手机和移动终端的速度矢量，是方向余弦矩阵，转换载体坐标的比力矢量到地心地固坐标系，分别是地心地固坐标角速度和当地重力加速度，由智能手机或者移动终端的惯性测量单元获得。方向余弦矩阵和载体(手机)的空间姿态角(3个欧拉角)有关，可以利用4元素表达。

惯性测量单元的误差会随时间积累。以加速度误差为例，假如不考虑别的误差，定位误差和加速度误差有如下关系：

$\mathrm{\Δ}\stackrel{\→}{r}=\frac{1}{2}\mathrm{\Δ}\stackrel{\→}{a}\·t^2---\left(8\right)$

其中分别是定位误差和加速度误差矢量，定位误差随时间平方快速增长。由此可见，很小的加速度误差可以让定位误差快速积累，最终失去定位精度。

这个误差积累问题可以利用卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件201和卫星-WiFi测量解决。本发明提出的利用卡尔曼滤波器的惯性-卫星-WiFi飞行时间紧耦合方案如下。系统状态包含载体(智能手机和移动终端)在地心地固坐标系的位置偏差、速度偏差矢量、载体卫星导航模块306的钟差和频飘偏差、载体姿态角的四元素q偏差、载体惯性测量的零飘偏差矢量共n＝18维：

$\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{x}={(\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{r},\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{v},\mathrm{\δ}t,\mathrm{\δ}f,\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{q},\mathrm{\δ}{\stackrel{\→}{b}}_g,\mathrm{\δ}{\stackrel{\→}{b}}_{\mathrm{\ω}})}^T---\left(9\right)$

假设状态方程(9)的分量为小量，对方程(7)进行泰勒展开可以得到扩展卡尔曼滤波器离散的系统方程：

$\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{x}{*}_{k+1}={\mathrm{\Θ}}_k\mathrm{\δ}{\stackrel{\→}{x}}_k+{\stackrel{\→}{w}}_k---\left(10\right)$

式中Θ_k为18x18维系统转移矩阵、为过程误差。误差状态的协方差代表了状态误差。它随时间的变化为：

$P{*}_{k+1}={\mathrm{\Θ}}_k{P}_k{\mathrm{\Θ}}_k^T+Q_k---\left(11\right)$

方程(10-11)为预测方程，带*表示测量前的状态。卫星伪距离、多普勒测量、或者带差分修正的卫星伪距离、多普勒测量，以及WiFi飞行时间测量可以用来修正惯性传感器的漂移误差和姿态误差。测量方程为：

$\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{z}=H\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{x}+\stackrel{\→}{v}---\left(12\right)$

其中为观测残差，是实际值与预测值之间的差异，H,分别为观测矩阵和观测随机误差。测量可以降低系统状态误差：

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\→}{x}}_{k+1}=\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{x}{*}_{k+1}+K_k\mathrm{\δ}\stackrel{\→}{z}---\left(13\right)$

P_k+1＝(I-K_kH_k)P*_k+1 (14)

其中K_k为卡尔曼滤波器的增益。方程(13-14)为卡尔曼滤波器测量更新。由此可见，紧耦合的组合导航只要有一颗有效卫星，就会提供两个测量方程，(伪距离和多普勒)，也就会降低状态误差。而常用的松耦合方式，由于一颗卫星不能定位，卫星导航芯片就不可能有定位坐标输出，因而不能降低惯性导航的积累误差。

请参见图3，本发明一种智能手机和移动终端高精度室内外无缝组合导航定位方法包括步骤

S1：移动设备同时接收卫星信号和WiFi信号，筛选出有效卫星信号和WiFi信号，同时向WiFi接入点和卫星定位参考基站发送定位请求信息；

S2：WiFi接入点接收定位请求信息，其MIMO天线元采集信道信息，发送跳频指令给所述移动设备并启动跳频；

S3：移动设备接收跳频指令，跳频，对应的MIMO天线元对跳频后的频率进行信道信息采集；

S4：重复步骤S2-S3，采集各信道信息，进行频带拼接，求出WiFi接入点和移动设备之间的距离；

S5：WiFi接入点将对应的MIMO天线元地心地坐标发送到移动设备，卫星定位参考基站将伪距离差分修正数据发送到移动设备，所述移动设备根据卫星测量数据、MIMO天线元测量数据、伪距离差分修正数据和MIMO天线元地心地坐标，求解出所述移动设备的位置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，包括

卫星导航系统；

WiFi接入点，所述WiFi接入点具有信道信息测量功能，且包括至少一个MIMO天线元且存储有每个MIMO天线元的地心地固坐标；

卫星定位参考基站，所述卫星定位参考基站包括伪距离差分修正模块；和

智能手机和移动设备，所述智能手机和移动设备包括卫星信号接收处理模块、WiFi信号接收处理模块、惯性测量单元和卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件；

其中，每个MIMO天线元通过跳频进行频带拼接解算该MIMO天线元与所述移动设备之间的距离，所述移动设备的卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位根据卫星信号接收处理模块获得的卫星测量数据、WIFi信号接收处理模块获得的MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标、惯性测量单元测得的惯性导航数据和通过移动网络接收的伪距离差分修正数据，求解出所述移动设备的位置。

2.如权利要求1所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述导航卫星系统为GPS系统、GLONASS系统、BDS系统或伽利略系统。

3.如权利要求1或2所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述卫星测量数据包括卫星的伪距离、多普勒和载波相位数据。

4.如权利要求1所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述WiFi接入点的每个MIMO天线元的地心地固坐标是通过预设方式或定标方式设定的。

5.如权利要求1所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述伪距离差分修正数据包括电离层和对流层延迟误差、卫星轨道偏差和卫星种差的修正数据。

6.一种智能手机和移动终端室内外无缝定位方法，其特征在于，包括步骤

S1：移动设备同时接收卫星信号和WiFi信号，筛选出有效卫星信号和WiFi信号，同时向WiFi接入点和卫星定位参考基站发送定位请求信息；

S2：WiFi接入点接收定位请求信息，其MIMO天线元采集信道信息，发送跳频指令给所述移动设备并启动跳频；

S3：移动设备接收跳频指令，跳频，对应的MIMO天线元对跳频后的频率进行信道信息采集；

S4：重复步骤S2-S3，采集各信道信息，进行频带拼接，求出WiFi接入点和移动设备之间的距离；

S5：WiFi接入点将对应的MIMO天线元地心地坐标发送到移动设备，卫星定位参考基站将伪距离差分修正数据发送到移动设备，所述移动设备根据卫星测量数据、MIMO天线元测量数据、伪距离差分修正数据和MIMO天线元地心地固坐标，求解出所述移动设备的位置。

7.一种智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，包括

卫星导航系统；

WiFi接入点，所述WiFi接入点具有信道信息测量功能，且包括至少一个MIMO天线元且存储有每个MIMO天线元的地心地固坐标；和

智能手机和移动设备，所述智能手机和移动设备包括卫星信号接收处理模块、WiFi信号接收处理模块、惯性测量单元和卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位软件；

其中，每个MIMO天线元通过跳频进行频带拼接解算该MIMO天线元与所述移动设备之间的距离，所述移动设备的卫星-惯性-WiFi飞行时间紧耦合定位根据卫星信号接收处理模块获得的卫星测量数据、WIFi信号接收处理模块获得的MIMO天线元测量数据、MIMO天线元地心地坐标和惯性测量单元测得的惯性导航数据，求解出所述移动设备的位置。

8.如权利要求7所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述导航卫星系统为GPS系统、GLONASS系统、BDS系统或伽利略系统。

9.如权利要求7或8所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述卫星测量数据包括卫星的伪距离、多普勒和载波相位数据。

10.如权利要求7所述的智能手机和移动终端室内外无缝定位系统，其特征在于，所述WiFi接入点的每个MIMO天线元的地心地固坐标是通过预设方式或定标方式设定的。

11.一种智能手机和移动终端室内外无缝定位方法，其特征在于，包括步骤

S6：移动设备同时接收卫星信号和WiFi信号，筛选出有效卫星信号和WiFi信号，同时向WiFi接入点和卫星定位参考基站发送定位请求信息；

S7：WiFi接入点接收定位请求信息，其MIMO天线元采集信道信息，发送跳频指令给所述移动设备并启动跳频；

S8：移动设备接收跳频指令，跳频，对应的MIMO天线元对跳频后的频率进行信道信息采集；

S9：重复步骤S7-S8，采集各信道信息，进行频带拼接，求出WiFi接入点和移动设备之间的距离；

S10：WiFi接入点将对应的MIMO天线元地心地坐标发送到移动设备，所述移动设备根据卫星测量数据、MIMO天线元测量数据和MIMO天线元地心地固坐标，求解出所述移动设备的位置。