CN109407122A - 一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统 - Google Patents

一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，该系统包括全球定位系统接收器、一组局部定位基站和综合定位装置；局部定位基站部署在所提供服务区域悬空周边，一般一个区域设置3个；综合定位装置由无线接收器及解算模块、发送模块组成，该装置初始化获得局部定位基站的全局坐标，工作时无线接收器接收局部定位基站提供的待测目标的局部定位信息，通过解算模块解算出稳定精确的全局或局部定位信息，并将信息由发送模块定时传递至所服务的应用系统。本发明可以用于单个待测目标的定位或多个待测目标的同时定位，并提供稳定精确的全局或局部定位信息。

Description

一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统
技术领域
本发明涉及一种定位系统，尤其涉及一种定位卫星被遮挡即遮星环境下的全局定位系统。
背景技术
全球定位系统(global positioning system,GPS)遍布军用和民用市场，在世界范围内得到了广泛的应用，为人们的出行等一系列社会活动提供了极大便利。然而基于卫星信号的导航定位并不总是有效的，主要体现为：当用户处于森林、城市、峡谷及室内等挑战环境中，尤其是当楼房等物体遮蔽造成信号大幅度地衰减及面对复杂室内的问题时，GPS的检测本身就存在一定的困难，即使检测到了，也存在着较大的定位误差。
局部无线定位技术目前比较成熟，常见的有以下七种：红外线定位、超声波定位、蓝牙定位、射频识别定位、超宽带定位、无线高保真定位和Zigbee(传感器)定位。它们各自都有不同的特点，适合于不同的应用领域。
超宽带(ultra-wideband,UWB)定位技术具有高数据传输速率、高时域分辨率及强穿透性等优点，因而可以在室内室外环境下进行比较精准的距离测量。然而，UWB的定位范围有限，且得到的结果是相对定位信息，不能像GPS一样实现在全局位置的定位。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种用于遮星环境下的全局定位的系统，该系统利用局部定位的精准性，综合考量全球全局定位信息及局部定位信息，能在定位卫星被遮挡的某些环境下实现全局和局部的稳定精确定位。
技术方案：本发明所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，包括全球定位系统接收器、一组局部定位基站和综合定位装置，用于单个待测目标的定位或多个待测目标的同时定位；其中，综合定位装置分别与全球定位系统接收器、一组局部定位基站相连接。
所述全球定位系统接收器，如GPS接收器、北斗接收器等；用于为综合定位装置提供局部基站测量的全球全局定位信息，包括经度和纬度信息。
所述局部定位基站由无线电定位装置构成，质量轻、体积小，便于移动和安装，能够安装在相对空旷建筑物内(如大型室内空旷空间、仓库)或建筑物(如大型桥梁等)下，一般一个区域设置3个，其部署位置为所提供定位服务的区域的周边。该装置进行悬空布设，且局部定位基站与待测目标间无遮挡物，用于为综合定位装置提供待测目标的局部定位信息。
所述无线电定位装置使用的技术包括但不限于超宽带、射频识别、蓝牙、红外线、WIFI、ZigBee局部定位技术。
优选地，所述无线电定位装置采用超宽带(UWB)定位模块。
所述综合定位装置由无线接收器及实时解算、发送模块组成，使用全球定位系统接收器和局部定位基站的定位数据，定时为应用系统提供稳定精确的全局或局部定位信息。
所述无线接收器，用于接收局部定位基站的定位数据；
所述解算模块，用于根据全球全局定位信息和局部定位信息解算出稳定精确的全局或局部定位信息；
所述发送模块，用于将解算出的全局或局部定位信息发送至需要获取待测目标定位数据的应用系统。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有以下优点：
(1)本发明的局部定位基站质量轻、体积小，能够安装在相对空旷建筑物内或建筑物下，实现该区域的精准局部定位；
(2)本发明利用局部定位的精准性弥补了全球定位系统在有物体遮挡情况下精度不足的缺点；
(3)本发明的综合定位装置能够结合全球定位系统接收器和局部定位基站的定位数据，解算出稳定精确的全局或局部定位信息，可支撑单个需要定位的系统的独立工作或多个需要定位的系统的共同工作。
(4)本发明的局部定位基站和全球定位系统接收器的差分基站均可移动且便于安装，整个定位系统有良好的移动性能，能够在不同的环境下完成定位任务，有更广泛的适用性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，为实现桥梁下部待测目标的精准全局定位，本发明所述一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，包括全球定位系统接收器的差分基站1和移动定位站2，一组局部定位基站3、4、5，分别表示基站O、基站Y和基站X，以及综合定位装置6。
所述全球定位系统接收器的差分基站1装载于车辆上，可根据任务移动位置。其移动定位站2用于为综合定位装置6提供基站O、基站Y和基站X的全球全局定位信息。
所述一组局部定位基站3、4、5安装于桥梁8的边缘，通过伸缩装置(如多节伸缩管、折叠杆)向下延伸。该伸缩装置顶端固定于桥梁上，使用伸缩机构实现伸缩功能。定位基站悬空安装于桥梁下方。基站O和基站X构成X轴，基站O和基站Y构成Y轴，成90度摆放，组成局部定位坐标系，实现桥底待测目标7(如无人机)的局部定位。
所述综合定位装置6装载于待测目标上，由无线接收器及解算模块、发送模块组成；其中无线接收器，用于接收局部定位基站3、4、5的定位数据；解算模块，用于根据全球全局定位信息和局部定位信息解算出稳定精确的全局或局部定位信息；发送模块将解算出的全局或局部定位信息发送至需要定位的应用系统。
在使用时，将移动定位站2分别移动至基站O、基站X和基站Y的位置，得出GPS坐标(LGo,LTo)，(LGx,LTx)，(LGy,LTy)，并发送至综合定位装置6。综合定位装置6设定三个基站的局部坐标(0,0)、(X,0)、(0,Y)，完成系统初始化。
在正常工作状态下，综合定位装置6首先通过局部定位基站的定位数据BSo、BSx、BSy计算出待测目标7的局部坐标(x,y)；再通过全球定位系统接收器提供的基站GPS坐标，根据如下坐标转换公式解算出待测目标7的GPS坐标(LG,LT)：
其中，LG表示经度，LT表示纬度；最后将局部和全局坐标发送至需要获取待测目标定位数据的应用系统中，并显示在应用系统中的地图上，从而实现桥梁下方的精准全局定位。
对于进行相对空旷建筑物内部的待测目标的精准全局定位，只需要将全球定位系统接收器安装于建筑物外部空旷区域；将局部定位基站安装于建筑物窗口等与全球定位系统接收器之间遮挡物较少的区域，并使其与待测目标间无遮挡物阻挡，定位方法均与上述桥梁下端目标的定位一样，不做赘述。

Claims (6)

1.一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：包括全球定位系统接收器、一组局部定位基站和综合定位装置(6)；用于单个待测目标的定位或多个待测目标的同时定位；综合定位装置(6)分别与全球定位系统接收器、一组局部定位基站相关联；
所述全球定位系统接收器包括差分基站(1)和移动定位站(2)，用于为综合定位装置(6)提供局部定位基站的全球全局定位信息；
所述局部定位基站，包括第一定位基站(3)、第二定位基站(4)、第三定位基站(5)，用于为综合定位装置(6)提供待测目标的局部定位信息；
所述综合定位装置(6)，用于根据全球定位系统接收器所提供的静态局部定位基站位置信息和局部定位基站提供的动态定位信息，定时为需要获取待测目标定位数据的应用系统提供稳定精确的全局和局部定位信息。
2.根据权利要求1所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：所述全球定位系统接收器包括但不限于GPS接收器、北斗接收器，其差分基站(1)可以移动。
3.根据权利要求1所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：所述全球全局定位信息包括局部定位基站所处位置的经度和纬度信息。
4.根据权利要求1所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：所述局部定位基站包括无线电定位装置，其部署区域为与全球定位系统接收器之间有遮挡物的需求定位区域的邻近周边，装置进行悬空布设；每个区域设置3个放置在相同高度上的局部定位基站，局部定位基站与待测目标间无遮挡物。
5.根据权利要求4所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：所述无线电定位装置使用的技术包括但不限于超宽带、射频识别、蓝牙、红外线、WIFI、ZigBee局部定位技术。
6.根据权利要求1所述的一种定位卫星被遮挡环境下的全局定位系统，其特征在于：所述综合定位装置(6)包括无线接收器、解算模块和发送模块；其中，所述无线接收器，用于接收局部定位基站的动态定位数据；所述解算模块，用于根据全球全局定位信息和局部定位信息解算出稳定精确的全局或局部定位信息；所述发送模块，用于将解算出的全局或局部定位信息发送至需要获取待测目标定位数据的应用系统。
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