CN109640264B - 一种可用于室内的定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于室内的定位系统及定位方法，系统包括：一种可用于室内的定位系统，包括以下四部分：移动终端，LBS基站，WPS基站，和定位服务中心，移动终端与LBS基站之间可相互通信，LBS基站与定位服务中心之间可相互通信，WPS基站与LBS基站之间可相互通信，移动终端通过LBS基站与定位服务中心连接，WPS基站通过LBS基站与定位服务中心104连接。通过采用本发明的系统能够避免网络抖动带来对精准定位带来的影响，实现精准的室内定位。

Description

一种可用于室内的定位系统

技术领域

本发明涉及目标定位技术，具体涉及一种可用于室内的定位系统及定位方法。

背景技术

人们出行越来越离不开电子地图、定位和导航服务。

早期的无线电定位系统，如罗兰系统、子午仪导航系统，以及中国的长河系统等主要应用于海防和航运，目前早已经被全球卫星定位系统GNSS(Global NavigationSatellite System)淘汰。目前可用的广域定位服务系统包括GPS、BDS、GLONASS、GALILEO、IRNSS和QZSS等6大卫星导航系统。GPS、BDS、GLONASS、GALILEO已经实现全球覆盖。

GNSS定位过程中，终端同时跟踪多颗卫星，同时收到多颗卫星的定位报文，终端选择信号比较好的至少4颗星的信号进行解算，计算本地坐标。为了提高GNSS系统的定位精度，人们提出了差分定位方法，消除公共误差和公共参数达到提高定位精度的目的。GNSS定位过程中，存在着三部分误差。第一部分是对移动终端都存在的，如，卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为传播延迟误差，这部分误差不能由移动终端测量或由校正模型来计算；第三部分是移动终端固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。利用差分技术，第一部分误差完全可以消除，第二部分误差大部分可以消除，其主要取决于基准接收机和移动终端的距离，第三部分误差则无法消除。

所谓差分定位，工作原理就是通过在一定的区域范围内，在地面已知控制点上架设一个GPS基准站，GPS基准站实时的记录GPS定位信息，通过与地面已知控制点的实际坐标值做比对处理，以解算得到测区移动站的修正量，将这个修正量发给移动终端，修正移动终端的测量值以得到更精准的测量值。差分技术还包括单差法、双差法、三差法，根据基站发送的信息又可以分为位置差分、伪距差分、载波相位差分等，这些方法的目的都是为了消除前文所述三部分误差中的第一部分和第二部分误差，提高定位精度。

除了GNSS系统，各国还开发出了辅助定位服务系统A-GPS，伪卫星定位、蜂窝网络定位(LBS，Location Based Service)。由于室内定位不能直接使用卫星信号，各企业对具有定位系统的研发投入比较大，开发出了可用于局域定位的UWB定位、红外线(IR)定位、Bluetooth定位、RFID定位、ZigBee定位、WiFi定位、超声波定位等方法。这些方法各有优缺点：

UWB在施工监控领域有很多优点：1).UWB技木抗干扰能力强，在室内、室外以及墙体附近的定位都变得切实可行；2).当有四个或者更多的不同高度的接收器时可以得到三维的精确定位，不同高度的接收器数量多，定位精度越高；3).UWB技术数据传输率高，定位的延迟时间远小于蓝牙定位、WiFi定位等其他的室内定位技术。

UWB的缺点是：1).需要有完善的定位网络，而且在任何一个定位点上都需要有3个定位基站的支持，如果基站的数量降低会大大的影响定位的精度；2).不能有遮挡无线电发射的障碍物；3).UWB定位的基础是基站需要同步，即使轻微的网络不同步也会导致定位精度出现比较大的偏差。

红外线技术室内定位具有相对较高的室内定位精度。但是，由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播，容易受其他灯光干扰，并且红外线的传输距离较短，使其室内定位的效果很差。

蓝牙定位主要应用于小范围定位，例如：单层大厅或仓库。对于集成了蓝牙功能移动终端设备，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。不过，对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。

RFID定位技术可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围大、成本较低，设备相对稳定。RFID的缺点是如果需要达到同样的精度要求，相比UWB定位而言，RFID基站或者reader部署相对复杂，数量较多。

ZigBee定位技术的优势是，功耗低、成本较低、延时短、高容量以及高安全，传输距离较长；可支持网状拓扑，树状拓扑和星型拓扑结构，组网灵活，可实现多跳传输；缺点是，传输速率低，定位精度对算法要求较高。

超声波定位主要采用反射式测距法，整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，且超声波频率受多普勒效应和温度影响，同时也需要大量基础硬件设施，成本较高。

局域定位方法可以提供高精度的定位，比如前文所述的UWB、ZigBee、IR、RFID等方法可以提供厘米级的定位精度，但是覆盖范围一般在1～100米范围，适用于小范围工业场景，不适合大面积用和推广。

目前主流WiFi定位采用基站侧信号强度RSSI(Received Signal StrengthIndicator)定位原理，因此精度相对比较低。在室内的情况下，手机能搜索到很多WiFi基站的SSID信息，所有的WiFi终端在连接WiFi基站之前，都有发出一种Probe Request的帧，遍历空间所有信道，等待WiFi基站返回Probe Response帧。这个交互过程中，终端会在消息中广播自身的MAC地址，WiFi基站能够接受到携带手机MAC地址和信号强弱的消息包，WiFi基站完全获取了手机侧的信号强度值，从而可以采用RSSI等方式来定位；手机侧信号强度Rx(Received power)定位与基站侧信号强度RSSI定位原理相同，手机同样收到WiFi基站测的携带WiFi基站MAC地址和信号强弱的消息包，采用RSSI等方式实现定位。

WiFi定位方法进行定位计算的通常是基站或者后面的定位服务器上的定位引擎，最后获取相对的位置坐标。最简单的方式就是直接把WiFi基站的位置信息作为手机终端的位置信息，位置坐标的精准度在WiFi基站的信号覆盖范围以内。如果同时几个基站能收集到收集的指纹信息，可以进行一些根据RSSI场强的加权算法来计算相对位置，但是由于无线信号的传播模型在空间上场强是不断波动变化的，因为WiFi定位精度主要取决于WiFi基站的密度，定位算法上能够优化的余地非常的小。

WiFi定位的主要缺陷就是精度很低，没有方位性。一般精度在5米左右，就是手机到WiFi基站的平均距离。缺乏方向性，是因为WiFi一般都是全向天线，所以很难判断一个用户如果靠着墙是在这个房间还是另外一个房间。所以WiFi定位无法用在有精确实时定位需求的环境中。其次，WiFi定位对位置地图的工作量比较大，WiFi定位是获取相对坐标，就是手机相对与WiFi基站的坐标，WiFi基站变动后都需要对地图进行修正。再次，WiFi定位的缺陷是WiFi基站质量不稳定，导致定位的质量无法得到有效的保证。

WiFi定位的优势主要是WiFi的部署广泛，目前作为最重要的无线传输手段，WiFi在各种室内场合都有着最大的部署量，因此WiFi无处不在，对精度要求不高的场合，WiFi的数据传输网络建设完毕后就可以通过假设定位引擎服务来开通WiFi定位功能。WiFi定位的第二个优势是成本低廉，WiFi的芯片模组2018年的价格已下降到10元左右，WiFi基站的价格都是百元以内，而且可以数据传输和定位的功能，所以能够满足低成本大规模扩展的需要。WiFi定位的第三个优势是可以利用手机终端，省略了终端部署的成本。因此，WiFi定位是前文所述的几种室内定位方案中成本最为低廉的。目前Android 9.0版本已经支持WiFi定位，但是WiFi定位的位置数据来自未知网站，用户开启WiFi辅助定位的同时WiFi基站的数据又被未知网站通过移动终端采集，该应用已经涉及深层次安全问题。

综上所述，

GNSS信号在室内不可用，采用网络和基站转发GNSS信号的方式，由于存在网络抖动和拥塞造成网络传输时间不可控，同样不可用；结合卫星定位技术和基站辅助定位技术的A-GPS技术，对于GNSS的依赖性过高，没有卫星信号时，A-GPS实际已经退化成为基站定位(LBS定位)，定位精度远远不能满足一般应用要求；现有的局域定位技术，大都对基础设施提出了新要求，且作用单一、组网成本过高，因此可行性比较差。

但是，人们对室内定位的需求越来越多，要求越来越高。提供高质量的位置服务，必须具备以下必要条件：

1).提供高精度高可靠的室内定位信号；

2).易于部署，低组网成本，能够提供跨区域无缝服务；

3).易于操作和使用，不增加客户负担；

4).以开放的公共服务为基础，充分利用社会公共资源，不依赖于垄断资源，不会被垄断资源既得利益集团掐住咽喉扼杀；

5).具有高质量高精度室内地图及位置信息服务。

为此我们开发了一种具备上文所述优势且可以克服现有技术上述的各项缺陷的可用于室内的定位方法及系统，服务于人们对高精度位置服务的需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是广域定位技术难于实现室内高精度定位，局域定位技术难于提供广域的无缝服务的问题。为了解决上述问题本发明公开了一种可用于室内的定位方法及系统，满足广域、高精度室内定位的需求。

一种可用于室内的定位系统，包括以下四部分：移动终端，LBS基站，WPS基站，和定位服务中心，移动终端与LBS基站之间可相互通信，LBS基站与定位服务中心之间可相互通信，WPS基站与LBS基站之间可相互通信，移动终端通过LBS基站与定位服务中心连接，WPS基站通过LBS基站与定位服务中心连接，其中：

移动终端向LBS基站发送定位请求报文、定位报文回文，接收由LBS基站转发的定位报文、差分报文，移动终端在室外条件下能够利用GNSS信号实现定位和时钟校准；

LBS基站转发移动终端的定位请求报文、定位报文回文到定位服务中心，转发定位服务中心的定位报文、差分报文到移动终端，而且LBS基站转发定位报文到WPS基站，并转发WPS基站的定位报文回文到定位服务中心；

定位服务中心包括存储LBS基站的位置坐标的数据库模块，定位服务中心提供定位服务，包括响应移动终端的定位请求报文向移动终端提供定位报文和差分报文，定位服务中心提供位置坐标计算服务，由位置坐标计算模块实现。

其中移动终端有“定标模式”和“定位模式”两种工作模式，在定标模式，移动终端在室外能够利用GNSS信号获取移动终端的坐标和矫正自身时钟，进一步利用该GNSS坐标和时钟测定LBS基站坐标和同步WPS基站的时钟，在定位模式下，在室内，利用LBS基站坐标实现对移动终端自身的定位。

其中移动终端在定位服务中心注册成功后，移动终端与定位服务中心能够进行报文交互。

其中首先移动终端搜索选择LBS基站，通过LBS基站发出定位请求报文，LBS基站转发到定位服务中心；然后定位服务中心验证权限后启动服务进程，发出定位报文，LBS基站转发定位报文到移动终端和WPS基站；再然后WPS基站和移动终端用定位报文回文将收到定位报文的时间发回到定位服务中心；最后定位服务中心计算移动终端的位置坐标，发送差分报文由LBS基站转发给移动终端，移动终端依据差分报文纠正移动终端的位置坐标。

其中LBS基站和WPS基站均为服务基站。

其中WPS基站接收到定位服务中心的定位报文，记录下报文接收的时刻，以定位报文回文发送到定位服务中心，由定位服务中心用于计算移动终端到LBS基站的伪距。

其中定位服务中心能够响应移动终端的服务请求，发送定位报文和/或者差分报文到LBS基站并由LBS基站转发到移动终端和WPS基站；根据移动终端和WPS基站回复的定位报文回文计算移动终端到LBS基站的伪距，进一步计算移动终端的坐标，

定位服务中心负责存储LBS基站的位置坐标，并通过历史数据不断优化计算LBS坐标数据。

其中移动终端包括：

卫星信号接收硬件部分，由卫星定位信号接收芯片与卫星信号接收天线构成；

卫星报文接收模块，

卫星时钟校准模块，

WiFi芯片和WiFi芯片天线构成的WiFi信号收发硬件部分，

GPRS、2G/3G/4G/5G芯片天线构成的电信通讯部分，

信道选择与控制模块，用来选择可用LBS基站，

报文接收模块，接收来自LBS基站的报文，并将报文转给报文优选模块，

报文发送模块，与远端定位服务中心建立网络连接，形成数据通讯链路，实现移动终端到LBS基站的定位请求报文、定位报文回文的发送，

报文优选模块，对收到的报文进行优选和清洗，

传输控制模块，

定位报文回文产生模块，在收到定位服务中心的定位报文后，调用时钟校准模块，记录下报文接收的时刻并将该时间以定位报文回文的形式发送给定位服务中心，

定位请求报文产生模块。

其中报文优选模块将收到的来自GNSS和/或者LBS基站的报文进行优选和清洗，保留高质量的可用的报文，1)发送给报文解算模块进行位置坐标解算，2)发给差分模块进行差分坐标计算。

其中传输控制模块，用定位请求报文产生模块产生定位请求报文，转给报文发送模块，调用定位报文回文产生模块产生定位报文回文，转给报文发送模块。

本发明公开的“一种可用于室内的定位系统及定位方法”与目前运营商采用的LBS定位技术和基于RSSI/Rx定位技术存在显著不同，

1).LBS定位技术以基站覆盖范围作为移动终端的坐标，误差在100米左右，本发明利用测量伪距方法，定位精度理论上仅与移动终端和WPS基站时间测量的精度有关；

2).RSSI/Rx方法信号强度衰减与距离存在非线性关系，遇到墙壁等阻隔后信号强度衰减不可预测，同时非全向天线，方向具有方向性，与天线的角度也会造成信号强度不规则衰减，RSSI/Rx方法产生的数据具有不确定性，本发明利用电波传播的距离跟时间成线性关系的原理，测量伪距的方法GPS/BDS原理相同，室内环境对点播信号的时滞作用是可以忽略；

3).室内环境下电磁环境更加复杂，同样具有多径问题、反射衍射干涉问题，但是本发明依赖GPRS、2/3/4/5G数据通讯技术，这个问题已经被设备厂商解决并广泛应用。

本发明公开的“一种可用于室内的定位系统及定位方法”与GNSS定位方式的不同点在于：

1).定位信号源不同，GNSS使用卫星发送定位报文和时钟信号，本发明专用定位基站WPS基站主要部署在室内，WPS基站、移动终端，不能使用GNSS定位信号，LBS基站使用运营商通讯基站发送定位报文接收定位报文回文，LBS基站装有GPS/BDS等定位系统(主要作用是授时，全网同步时钟)，但是不对第三方提供服务。因此定位信号源不同，时钟同步方式不同，确定基站位置坐标的方法不同，产生差分数据的方式不同，产生的差分信号也不同，使用差分数据的方式也不同。

2).定位报文的区别，传统GNSS导航电文用时比较长，比如GPS接收一个完整的导航电文需要750秒，相对而言本发明定位报文发送时间要短很多，本发明的定位服务中心一般一次发出一组不少于3个定位报文，比如使用TD-LTE基站发送报文，应该压缩在一个子帧内，即1ms以内发送完成。

3).差分报文不同，传统差分基站发送的差分协议报文是GNSS信号的修正量，本发明定位服务中心发出由LBS基站转发的差分报文是由定位服务中心计算得到的坐标修正参数。

4).差分站与差分系统的区别，传统卫星定位差分定位基准站存在局域基准站和广域基准站，差分基准站接收GNSS信号，计算出差分信息向周边广播，GNSS差分基准站是专用基站，本发明基站一定是局域基站,而且是由运营商提供数据接入服务的LBS基站、本发明提供的专用定位基站WPS基站与定位服务中心构成的差分定位系统，两者有本质的区别。

5).GNSS开环信息传递与本发明闭环信息系统的区别，传统差分基站和移动终端与定位卫星不联系，信息是开环的，并且GNSS系统的设计决定了GNSS的信息必须是开环的；本发明的差分系统由移动终端、LBS基站、WPS基站和定位服务中心构成完整的数据闭环，闭环的优势在于具有高信息安全特性，使得用户流动过程可完全被监控，系统在一个封闭的网络环境中，用户必须通过注册和鉴权才能使用，用户的行为受到限制，避免高精度定位面临的安全隐患。

6).定位频率固定和定位频率可以设定，这会带来很大不同。GNSS系统比如GPS系统和BDS系统每一秒钟广播一次定位信号，产生差分数据的周期与卫星广播定位数据的频率和时间间隔相同，本发明发送定位报文，产生差分报文的频率可以根据需要设定，比如，在近距离为了实现高精度定位还是采用每秒发送十次定位报文。

7).信号的发送和接收制式不同，GPS、BDS、GALILEO系统采用的是CDMA模式，GLONASS采用的是FDMA模式(GLONASS的FDMA模式正在向CDMA模式演进)，GNSS系统定位所有卫星发送定位信号是严格同步发出的，根据移动终端接收到定位报文的时间差计算伪距，本发明既不是CDMA也不是FDMA，LBS基站发送报文的时间不需要严格时间同步，事实上由于运营商基站采用了时分系统，本发明公开的一种可用于室内的定位系统及定位方法，基于运营商的LBS基站提供的服务是不可能严格时间同步的。

8).实现定位的方式不同。GNSS系统由卫星发出定位报文，移动终端定位芯片全时空跟踪在轨卫星，根据编码方式卫星编号和PRN区分卫星，本发明由移动终端主动扫描周边LBS基站，根据运营商的LAC、CID和WiFi基站的SSID或者MAC区分提供服务的基站，目前在轨运行的卫星大概数量北斗星41颗，GPS星32颗，GLONASS星30颗，GAOLEO星30颗，总数量150颗左右，LBS基站和WPS基站的数量比卫星数量大得多，每一个社区每一栋楼都有许多LBS基站存在。

9).定位计算实现的过程不同，GNSS定位过程中，一个移动终端至少需要收到4颗兼容卫星的信号才可以定位，多对一方式，本发明中一个LBS基站发出的定位报文被移动终端和至少被一个专用定位基站WPS基站收到，是一对多方式。GNSS定位坐标计算在移动终端完成，本发明定位坐标计算在定位服务中心完成。

10).计算伪距的方式不同，GNSS必须所有卫星严格时间同步发送定位信号，时钟的误差直接反映到计算伪距的误差。本发明由定位服务中心到LBS基站的传输时间误差全部被抵消掉，误差因素仅与移动终端和WPS基站的时钟有关，即移动终端与WPS基站的时间误差决定了本发明的定位精度，比GNSS系统的误差因素减少的很多。

附图说明

本说明书包括附图以清楚说明本发明的优选实施方式，图中：

图1是说明根据本发明实施例的可用于室内的定位系统的系统构成的示意图。

图2是说明根据本发明实施例的可用于室内的定位系统的定位阶段划分的示意图。

图3是说明根据本发明实施例的可用于室内的定位系统的第一阶段定标过程流程的示意图。

图4是说明根据本发明实施例的可用于室内的定位系统的第二阶段定位过程流程的示意图。

图5是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的计算伪距的差分计算方法示意图。

图6是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的移动终端搜索周边LBS基站的过程示意图。

图7是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的移动终端通过GNSS优化计算移动终端坐标和时间种子的流程图。

图8是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的移动终端的构成的示意图。

图9是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的WPS基站的构成的示意图。

图10是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的定位服务中心构成的示意图。

图11是根据本发明实施例的可用于室内的定位方法中的报文在四个构成部分之间传递过程的交互图。

下文中将结合附图对本发明的优选实施方式进行详尽说明。

具体实施方式

以下将提供本发明的具体实施方式，应注意，本说明书中描述的具体实施方式仅意在说明本发明的主旨，并不构成对本发明保护范围的限制。

本发明一优选实施例中公开一种可用于室内的定位系统，主要由以下四部分构成，如图1所示：移动终端101，LBS基站102，WPS基站103，定位服务中心104，移动终端101与LBS基站102之间可相互通信，LBS基站102与定位服务中心104之间可相互通信，WPS基站103与LBS基站102之间可相互通信。其中移动终端101即为用户手持终端，移动终端101通过LBS基站102与定位服务中心104连接，WPS基站103通过LBS基站102与定位服务中心104连接。

移动终端101向LBS基站102发送定位请求报文、定位报文回文，接收由LBS基站102转发的定位报文、差分报文，移动终端101室外条件下能够利用GNSS信号实现定位和时钟校准。

LBS基站102的作用是转发移动终端101的定位请求报文、定位报文回文到定位服务中心104，转发定位服务中心104的定位报文、差分报文到移动终端101；LBS基站102转发定位报文到WPS基站103，LBS基站102转发WPS基站的定位报文回文到定位服务中心104；LBS基站102包括为移动终端101提供服务接入的各大运营商提供数据业务的基站，如运营商运营的2/3/4/5G业务基站、WiFi基站、WiMAXs基站等。

WPS基站103接收定位服务中心104发出的定位报文，向定位服务中心104发出定位报文回文。

WPS基站103(WPS，Wide band Positioning Station)，是本发明开发的专用宽频定位服务基站。WPS基站可以采用软件定义的方法设计实现，具有比较宽的接收频谱，能够接收包括但不限于GPRS、2-5G、WiMAXs、Zigbee等设备的所有信号频段的数据报文。WPS基站103具有同步时钟、接收定位报文、通过定位报文回文传送接收定位报文时间、接收和播发测距报文的功能。

定位服务中心104的作用包括存储LBS基站102位置坐标，提供定位服务和位置坐标计算服务。存储LBS基站102坐标由数据库模块实现；定位服务中心104提供定位服务包括响应移动终端101的定位请求报文向移动终端101提供定位报文和差分报文；定位服务中心104提供位置坐标计算服务由位置坐标计算模块实现，通过计算定位报文回文获取LBS基站的坐标和移动终端101的差分数据。

本发明公开的一种可用于室内的定位系统及定位方法，定义和使用了定位请求报文、定位报文、定位报文回文、差分报文4种报文。

定位请求报文，用于移动终端向定位服务中心注册和鉴权，建立连接，定位服务中心建立为该移动终端服务的进程。

定位报文，用于测定移动终端到LBS基站伪距，定位报文由定位服务中心发出，LBS基站转发，WPS基站和移动终端收到定位报文，WPS基站和移动终端收到定位报文后发出定位报文回文。

定位报文回文，WPS基站和移动终端收到定位报文后发出定位报文回文，由LBS基站转发到定位服务中心。WPS基站和移动终端收到定位报文的时间存在很小的时间差，WPS基站和移动终端记录收到报文的时间利用定位报文回文并由LBS基站转发到定位服务中心。定位服务中心根据定位报文回文记录的时间完成伪距计算和定位计算。

差分报文，报文描述移动终端位置坐标数据偏差，用于纠正移动终端坐标，差分报文由定位服务中心发出，经过LBS基站转发到移动终端。实施例中，差分报文可以合并到定位报文。

为了消除由卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差和传播延迟误差造成的移动端定位精度误差，传统GPS差分由精准定位的差分站产生差分信息，发给客户的移动装置。本发明的目标空间是室内，移动终端在室内不能接收GNSS信号，不能使用类似GPS或BDS差分站差分信息纠正偏差。

下面将描述根据本发明可用于室内的定位系统所包括的移动终端101，LBS基站102，WPS基站103，定位服务中心104的技术细节。

移动终端101：

即用户手持终端，一般是指用户使用的智能手机，也可以是专用的设备，比如本公司定制研发的专用室内地图绘制设备和移动坐标校准设备。

移动终端具有接收移动互联网数据报文和发送数据报文的能力。

移动终端具有接收卫星定位信号的能力，在室外条件下能够利用GNSS信号实现定位和时钟校准。移动终端通过LBS基站与定位服务中心连接。

本发明上述实施例公开的一种可用于室内的定位系统及定位方法，移动终端有“定标模式”(工作模式1)、“定位模式”(工作模式2)两种工作模式。

工作模式1，定标模式(或室外模式)。移动终端在室外能够利用GNSS信号获取移动终端的坐标和矫正自身时钟，进一步利用该GNSS坐标和时钟测定LBS基站坐标和同步WPS基站的时钟。

如图3所示，测定LBS基站的坐标，需要移动终端在室外环境下启动GNSS功能，获取移动终端的GNSS坐标，通过定位报文回文发送到LBS基站并由LBS基站转发到定位服务中心，定位服务中心根据定位报文回文，计算LBS基站的坐标。

工作模式2，定位模式(或室内模式)，在室内，利用LBS基站坐标实现对移动终端自身的定位。如图4所示，移动终端在定位服务中心注册成功，移动终端与定位服务中心能够进行报文交互。首先移动终端启动工作模式2，搜索选择LBS基站，通过LBS基站发出定位请求报文，LBS基站转发到定位服务中心；然后定位服务中心验证权限后启动服务进程(进程或者线程，本发明范围内以“进程”描述)，发出定位报文，LBS基站转发定位报文到移动终端和WPS基站；再然后WPS基站和移动终端用定位报文回文将收到定位报文的时间发回到定位服务中心；最后定位服务中心计算移动终端的位置坐标，发送差分报文由LBS基站转发给移动终端，移动终端依据差分报文纠正移动终端的位置坐标。

服务基站：

包括为移动终端提供服务接入的各大运营商提供数据业务的LBS基站和专用的定位服务的基站WPS基站，也可以采用有合作关系的能够实现数据通讯的LoRa基站、Bluetooth基站、UWB基站、ZigBee基站作为LBS基站和/或WPS基站。服务基站通过网络连接移动终端和定位服务中心。

LBS基站102：LBS基站是主要是运营商提供数据通讯接入服务的基站和有合作关系的其他类型基站，如LoRa基站等。

移动终端工作在工作模式1时，LBS基站接收移动终端的定位请求报文、定位报文回文，并转发到定位服务中心；定位服务中心响应移动终端的定位请求报文和定位报文回文发出定位报文和差分报文，经由LBS基站转发到移动终端。

移动终端工作在工作模式2时，LBS基站接收移动终端的定位请求报文、定位报文回文，并转发到定位服务中心；WPS基站接收到定位报文发送定位报文回文由LBS基站转发到定位服务中心，定位服务中心响应移动终端的定位请求报文和定位报文回文发出定位报文和差分报文，经由LBS基站转发大移动终端。

WPS基站103：

WPS基站的目标是检测定位报文网络传输的时延，消除网路抖动和阻塞造成的网络传输时间不确定性。WPS基站可以采用软件定义的方法设计实现，具有比较宽的接收频谱，能够接收包括但不限于GPRS、2-5G、WiMAXs、Zigbee等设备的所有信号频段的数据报文。WPS基站具有同步时钟、接收定位报文、通过定位报文回文传送接收定位报文时间、接收和播发测距报文的功能。有合作关系的其他类型基站也可以作为WPS基站，比如LoRa基站等。

WPS基站接收到定位服务中心的定位报文，记录下报文接收的时刻，以定位报文回文发送到定位服务中心，由定位服务中心用于计算移动终端到LBS基站的伪距。

定位服务中心104：

定位服务中心的主要作用是：响应移动终端的服务请求，发送定位报文和/或者差分报文到LBS基站并由LBS基站转发到移动终端和WPS基站；根据移动终端和WPS基站回复的定位报文回文移动终端到LBS基站的伪距，进一步计算LBS基站坐标和移动终端的坐标。

定位服务中心负责存储LBS基站的位置坐标，并通过历史数据不断优化计算LBS坐标数据。

下文中将进一步地具体描述本发明优选实施方式中移动终端101，LBS基站102，WPS基站103，定位服务中心104的进一步细节。

移动终端的构成

移动终端由以下描述的硬件和/或软件部分构成，如图8所示。

1.卫星信号接收硬件部分801

由卫星定位信号接收芯片与卫星信号接收天线构成，可接收GNSS(全球卫星定位系统)的定位信号，将电磁波转换成可计算数字信号。

可以包含多个卫星定位芯片，比如：BDS、GPS、GLONASS、GALILEO系统的芯片。由芯片供应商提供的标准卫星定位芯片和天线，提供标准服务接口。

2.卫星报文接收模块805

各大移动终端厂商已经在其移动终端产品中内置了GNSS系统如BDS的定位芯片，构成了GNSS定位硬件的基础平台。一般情况下，软件可以直接使用定位芯片给出位置坐标、速度和海拔高度信息。

本发明的应用中需要使用上述模块801获取的原始数据，比如GPS使用的定位协议NMEA0183协议原始报文，卫星报文接收模块接收后由报文解算模块811重新解算位置信息。

3.卫星时钟校准模块806

卫星播发的信号具有授时功能，通过卫星时钟校准模块对接收到的卫星信号矫正本地的时钟，可得到一个比较准确的时间种子。

本发明在卫星时钟校准模块806中通过GNSS系统多系统进行校准，可得到高质量的时间种子，时钟校准方法和流程，如图7所示。

4.WiFi信号收发硬件部分802

WiFi芯片和WiFi芯片天线构成WiFi信号收发硬件部分802。

移动终端中几乎无一例外的使用了WiFi芯片，本发明中利用WiFi芯片收发定位请求报文、定位报文、定位报文回文、差分报文。

WiFi芯片的发射功率通过信道选择与控制模块804进行定义和设定。

5.电信通讯部分803

GPRS、2G/3G/4G/5G芯片天线构成了电信通讯部分803。目前的移动终端基本上都开通了GPRS、2G/3G/4G业务，5G业务已经开始在全球范围内试点。本发明基于GPRS和2-5G的无线互联网数据业务开发，在移动互联网数据业务的基础上收发报文，报文包括定位请求报文、定位报文、定位报文回文、差分报文。

在同一个时间和空间内，各运营商的GPRS、2G/3G/4G以及将来的5G数据业务基站都可以实现与远端的通讯。

通过上文所述可用的电信数据业务，信道选择与控制模块804进行定义和设定来选择使用运营商和业务模式。

6.信道选择与控制模块804

信道选择与控制模块804的功能是选择一个LBS基站，LBS基站优选方式中，可通过如图6所示的过程实现。

移动终端搜索周边可用LBS基站，标注可用基站，根据优选策略，选择可用的基站，实现与定位服务中心报文交互。

7.报文接收模块807

报文接收模块807是一个守候进程，接收来自LBS基站的报文，并将报文转给报文优选模块809。

8.报文发送模块808

报文发送模块808连接信道选择与控制模块804，与远端服务器建立网络连接，形成数据通讯链路。实现移动终端到LBS基站的定位请求报文、定位报文回文的发送。

9.报文优选模块809

报文优选模块809将收到的来自GNSS和/或者LBS基站的报文进行优选和清洗，保留高质量的可用的报文，1)发送给报文解算模块811进行位置坐标解算，2)发给差分模块812进行差分坐标计算。

10.传输控制模块810

传输控制模块加载移动终端的业务规则和策略，如，移动终端LBS基站搜索时间的间隔等。

传输控制模块810调用定位请求报文产生模块814产生定位请求报文，转给报文发送模块808，调用定位报文回文产生模块813产生定位报文回文，转给报文发送模块808。实施例中，移动终端的定位请求报文可以与定位报文回文合并。

11.报文解算模块811

工作模式1时，报文解算模块811实现对GNSS卫星定位报文、LBS基站转发的由定位服务中心发出的定位报文、差分报文、差分模块812产生的差分数据进行解算，报文解算模块根据移动终端的定位报文回文和移动终端的GNSS坐标计算LBS基站的坐标。

工作模式2时，报文解算模块811实现对LBS基站转发的由定位服务中心发出的定位报文、差分报文、差分模块812产生的差分数据进行解算，计算得到移动终端的坐标。

卫星定位报文是由卫星报文接收模块805接收卫星定位报文原始数据如NMEA0183协议原始报文。LBS基站转发定位报文和差分报文,由报文接收模块807接收，经过报文优选模块809优选，差分模块812和报文解算模块811完成坐标计算。具体实施例中定位报文和差分报文可以合并到一个报文中。

12.差分模块812

本发明服务于室内的移动终端，室内不能接收GNSS信号，不能使用与GPS或BDS差分站相类似的差分信息。本发明的采用了创新“时间差分”，完全消除了网络抖动和阻塞造成的时钟误差。实现过程如图5所示：

定位服务中心505于T0秒发出的定位报文经过复杂的互联网504，在T1时刻到达LBS基站503，LBS基站503转发该定位报文，移动终端501在T3时刻，WPS基站502在T2时刻收到了该定位报文。WPS基站502到LBS基站503的“伪”距离是常数，易得定位服务中心505到LBS基站的传播时间，进一步计算得到移动终端501到LBS基站503的伪距。

本发明伪距测量精度，仅与时间测量精度有关。

13.定位报文回文产生模块813

定位报文回文产生模块813的作用是收到定位服务中心的定位报文后，调用时钟校准模块806，记录下报文接收的时刻，即图5中的时刻T3，并将该时间以定位报文回文的形式发送给定位服务中心。

14.定位请求报文产生模块814

移动终端初始化以后，需要首先向定位服务中心注册，移动终端向LBS基站发送定位请求报文，LBS基站转发定位请求报文到定位服务中心，定位服务中心建立为移动终端服务的进程。定位请求报文实现了服务注册的过程。

实施例中定位报文回文和定位请求报文可以合并成为一个报文。

(二)服务基站的构成

LBS基站构成

LBS基站主要是电信运营商通讯基站为公共基础设施，部分WiMAXs基站和WiFi基站也是运营商部署的运营级宽带基站，基站结构由装备厂家设计提供。本发明仅作为一个可用的数据传输设备使用。

WPS基站构成

本发明专用定位基站“WPS基站”是基于WiFi定位基站进行了专门的设计定制，其结构可参考图9。下文将对WPS基站的各部分的优选实施方式进行具体说明。

1.定位报文接收模块901

WPS基站的定位报文接收模块901是一个守候模块，接收由LBS基站发出的定位报文，调用时钟校准模块904获取时间，调用给定位报文回文产生模块903，产生定位报文回文。

2.报文发送模块902

报文发送模块的任务是将定位报文回文发给LBS基站，由LBS基站转发给定位服务中心。

3.定位报文回文模块903

定位报文回文模块903接收到定位报文接收模块901接收的定位报文，调用时钟校准模块904，记录精确的接收时间，产生定位报文回文并转发到定位服务中心。

4.时钟校准模块904

通过时钟校准904与移动终端时钟进行校准。移动终端与WPS基站时钟的相对精准是定位精准程度的基础。

(三)定位服务中心

定位服务中心的功能是接收由移动终端的定位请求报文和定位报文回文以及WPS基站的定位报文回文，对移动终端进行鉴权和服务注册，根据移动终端的定位请求报文建立服务于移动终端的服务进程，计算移动终端的定位报文回文和WPS基站的定位报文回文，得到移动终端到WPS基站的伪距。

如图10所示，定位服务中心包括报文发送模块1001、报文接收模块1002、鉴权模块1003、时钟校准模块1004，定位服务模块1005，位置计算服务模1006，定位报文产生模块1007，差分报文产生模块1008，差分计算模块1009和数据库模块1010。参照图10对本发明的定位服务中心的各部分进行具体描述。

1.报文发送模块1001

定位服务中心响应移动终端的定位请求和定位报文回文，定位服务模块1005调用定位报文产生模块1007和差分报文产生模块1008产生定位报文和差分报文，通过报文发送模块1001向LBS基站发送定位报文和差分报文，由LBS基站转发该定位报文和差分报文。

2.报文接收模块1002

报文接收模块1002接收LBS基站转发的定位请求报文，调用鉴权模块1003对移动终端的使用权限进行鉴别，移动终端通过鉴权，定位服务模块1005，没有通过鉴权，报文接收模块拒绝接收移动终端的服务请求。

报文接收模块1002接收LBS基站转发的定位报文回文，转发给定位服务模块1005计算定位报文回文。

3.鉴权模块1003

报文接收模块1002接收LBS基站转发的定位请求报文，鉴权模块1003对移动终端的使用权限进行鉴别，鉴权模块1003查询数据库模块1010，确定移动终端的是否有权使用该服务，移动终端通过鉴别，鉴权模块1003向移动终端发放通行证。

4.时钟校准模块1004

前文已经推导得出结论，定位误差仅仅与WPS基站和移动终端的时钟测量精度有关，与定位服务中心的时间误差并没有关系。此处时钟校准可以作为网络授时使用。时钟校准模块1004通过外部GNSS授时系统，获取高精度的时间种子，定位报文产生模块307和差分报文产生模块308需要该时间种子作为图5中的T0时间。

5.定位服务模块1005

定位服务模块1005负责管理服务进程或者服务线程。定位请求报文并通过鉴权模块1003鉴权后，定位服务模块1005启动一个服务进程为移动终端提供服务。定位服务模块1005启动的服务进程调用差分计算模块1009计算移动终端发出的定位报文回文和WPS基站发出的定位报文回文，得到移动终端到LBS基站的伪距，定位服务模块1005调用位置计算服务模块1006计算移动终端的位置坐标。

定位服务模块1005以一定时间间隔，比如0.5秒，调用报文发送模块1001发送定位报文组到LBS基站，由LBS基站转发给移动终端和WPS基站。

6.位置计算服务模块1006

前文已述，本发明的坐标计算分为两个阶段，第一个阶段计算LBS基站坐标，第二个阶段根据LBS基站的坐标计算移动终端的坐标。位置计算服务模块1006的作用是计算LBS基站和移动终端的坐标。

第1阶段计算LBS基站坐标。第1阶段需要利用移动终端确定LBS基站坐标，移动终端必须在室外能够接收GNSS信号。过程如图3所示。

第2阶段计算移动终端坐标。移动终端在室内不能利用GNSS信号，利用已知的LBS基站的坐标计算移动终端的坐标。过程如图4所示。

7.定位报文产生模块1007

移动终端定位请求报文通过鉴权模块1003鉴权之后，定位服务模块1005启动响应定位请求报文。定位服务模块1005调用定位报文产生模块1007产生定位报文。

8.差分报文产生模块308

差分报文用于传输位置坐标的校准偏差。位置计算服务模块1006和差分计算模块1009计算得到移动终端的坐标偏差，由差分报文产生模块1008打包成差分报文，发送到移动终端，纠正移动终端的地图信息。

实施例可以将差分报文，合并到定位报文发送到移动终端。

9.差分计算模块1009

差分计算模块1009的功能是计算移动终端到LBS基站的伪距。

如图5所示，由移动终端发出的定位报文回文和WPS基站发回的定位报文回文记载有定位服务中心发送定位报文的时间戳T0和移动终端与WPS基站收到定位报文时的时间T1、T2，时间T1与时间T2的时间差即移动终端与WPS基站到LBS基站的伪距之差。T1与T2时间的精度越高，伪距测量精确度越高。

WPS基站与移动终端时钟精准程度是本发明伪距测量的关键因素。WPS基站与移动终端时钟不同步时，T1与T2不能直接计算伪距。

10.数据库模块1010

数据库模块1010的作用是保存LBS基站的坐标数据和用于伪距与坐标计算的时态数据。

以下将具体描述本发明优选实施例的可用于室内的定位方法。

本发明另一优选实施例公开的一种可用于室内的定位方法，该方法采用间接测量法实现室内定位包括了两个阶段，如图2所示：第1阶段，室外定标阶段，S201，利用移动终端室外能够使用GNSS信号的特点首先获取移动终端坐标，S202，利用户外移动终端坐标测定LBS基站的坐标，在第1阶段，在步骤S203中重复至步骤S201；第2阶段，室内定位阶段，S204，利用获得的LBS基站坐标测定室内移动终端坐标。

本发明公开的一种可用于室内的定位方法，采用“时间差分”定位方法产生差分信息。具体地说，如图5所示，LBS基站与WPS基站的位置坐标基本固定不变，即LBS基站到WPS基站伪距Δt12是相对稳定的特点实现定位。(注：无线电波在同种介质中传播速度不变，传播距离跟传播时间成正比，“伪距”是本发明范围内直接使用传播的时间表示距离的方法)。

如图5所示，定位服务中心505在T0时刻发出带有时间戳的定位报文MSG1，经过若干个互联网路由器504，T1时刻到达LBS基站503，并由LBS基站503转发，移动终端501在T3时刻收到MSG1，WPS基站502在T2时刻收到定位报文MSG1的副本MSG1^*。根据图5所示的逻辑关系，容易计算得到移动终端501到LBS基站503的伪距Δt13，Δt13是“伪”距离，取值范围恒大于等于0，进一步计算即得到移动终端501坐标。

为了实现上述计算目标，需要同步移动终端501和WPS基站502的时钟。WPS基站502通过定位报文回文将收到定位报文MSG1^*的时刻T2发送到定位服务中心505，移动终端501通过定位报文回文将收到定位报文MSG1的时刻T3发送到定位服务中心505。根据图示关系，T3与T2之差Δt23表示移动终端501和WPS基站502相对LBS基站503的伪距之差，Δt23取值范围是实数域(距离恒大于等于0，所以Δt23不是距离而是距离之差)，由于基站的位置是固定的，WPS基站502与LBS基站503伪距Δt12已知，Δt12是距离取值范围恒大于等于0，经过推导可以得到移动终端501到LBS基站503的伪距Δt13计算公式：

T1＝T2-Δt12 (1)

Δt13＝T3-T1＝T3-(T2-Δt12) (2)

Δt13＝T3-T2+Δt12 (3)

进一步推导：

Δt1＝T2-T0-Δt12 (4)

Δt12＝T2-T1 (5)

通过(2)式推导可知，Δt13＝T3-T2+Δt12，Δt12是WPS基站到LBS基站的伪距，可以精确测量，因此时间T3和T2的精度是伪距测量精度的主要影响因素。移动终端501与LBS基站503伪距的精度仅与移动终端501和WPS基站502的时间精度有关，时间精准度越高，测量精度越高，与定位服务中心505发送报文的时刻T0没有关系，与网路传播时间Δt1也没有关系，即，LBS基站收到报文的时间T1在计算移动终端伪距的(3)式中没有作用，因此，本发明公开的一种可用于室内的定位系统及定位方法，有效的克服的骨干网络抖动和终端的电磁环境造成的问题。

中国的科学家实践验证“单卫星”可以实现定位，但是为了实现对移动终端的精准定位，需要得到多个“定位星座”和到对应星座的伪距。被发明使用LBS基站作为固定的“定位星座”，移动终端搜索到的LBS基站越多，得到的“定位星座”的坐标和伪距越多，对移动终端的定位越精确。

为了实现更优效果、获得多个“定位星座”的坐标和伪距，本发明公开了移动终端与LBS基站交互的过程，如图6所示。移动终端扫描周边的LBS基站，形成一个列表，移动终端根据优选策略选择一个基站建立连接，连接成功后通过该LBS基站向定位服务中心发送定位请求报文，定位服务中心进行通过鉴权之后启动服务进程，向LBS基站发出定位报文和差分报文，移动终端与该LBS基站进行一次或多次报文交互，根据优选策略选择下一个基站进行报文交互实现精准定位。

为了得到LBS基站更准确的坐标，本发明公开了一种创新的坐标计算方法。该方法以目前在轨运行的四大GNSS系统(GPS、BDS、GLONASS、GALILE0)为基础进行坐标计算，首先获取一个卫星系统的时间种子，然后用其他卫星系统的时钟信号进行校准得到高质量的时钟信号，再利用该时钟信号计算位置坐标，最后重复几次以时钟偏差均值和位置偏差均值校准移动终端坐标，计算过程如图7所示。

本发明包含以下关键处理流程和算法：

本发明定义了定位请求报文、定位报文、定位报文回文和差分报文四个报文，报文交互和流转是本发明的关键。本发明公开了一种可用于室内的定位方法及系统，为了实现室内定位本发明四个构成部分之间报文交互过程，如图11所示：

1.移动终端1101发出定位请求报文，到LBS基站1102；

2.LBS基站1102转发定位请求报文到定位服务中心1103；

3.1定位服务中心1103对移动终端1101进行鉴权，鉴权失败拒绝服务；

3.2移动终端1101鉴权失败，不能使用服务；

4.移动终端1101鉴权成功，定位服务中心1103提供服务，发送定位报文到LBS基站1102；

5.1LBS基站1102转发定位报文到移动终端1101；

5.2LBS基站1102转发定位报文到WPS基站1104；

6.1移动终端1101返回定位报文回文到LBS基站1102；

6.2WPS基站1104返回定位报文回文到LBS基站1102；

7.LBS基站1102转发WPS基站1104的定位报文回文和移动终端1101的定位报文回文到定位服务中心1103；

8.定位服务中心1103发送差分报文到LBS基站1102；

9.LBS基站发送差分报文到移动终端1101。

为了克服室内定位没有卫星信号和采用传统LBS定位技术、RSSI定位技术、基站覆盖方法定位精度差的问题，本发明的可用于室内的定位方法采用间接测量法。

间接测量法，包括两步，第一步定标过程，利用室外移动定位间接测定LBS基站的坐标；第二步定位过程，利用已知的LBS基站坐标测定室内目标“移动终端”的坐标。

本发明第一步S1是确定LBS基站坐标，具体实现步骤参考图3进行描述。即步骤S1包括如下步骤：

S301：移动终端接收卫星定位信号对自身进行定位，在有差分信号辅助可以进行高精度定位的条件下启用差分定位，自身进行精准定位。移动终端利用GNSS的时钟校准自身的时钟；

S302：移动终端选择LBS基站，向LBS基站发出定位请求报文或者定位报文回文；

S303：LBS基站转发定位请求报文或定位报文到定位服务中心；

S305：定位服务中心判断是定位请求报文还是定位报文回文；

S308：如果是定位请求报文，定位服务中心进行鉴权和注册；

S306：判断是否注册成功；

S307：注册失败，放弃；

S304：注册成功，定位服务中心启动服务进程，向LBS基站发送定位报文；

S310：如果是定位报文回文，定位服务中心根据移动终端的定位报文回文和移动终端的GNSS坐标，计算LBS基站坐标；

S311：定位服务中心向LBS基站发送定位报文；

S309：LBS基站收到定位服务中心的定位报文，转发给移动终端；

S312：移动终端收到定位报文和差分报文，优化本地坐标计算；

S313：重复步骤S302，持续更新LBS基站坐标的坐标信息。

实施过程中，定位请求报文可以与定位报文回文合并，步骤S306过程变更为判断移动终端是否已经注册，已注册执行步骤S310，未注册执行步骤S308。

本发明第2步S2是实现移动终端室内定位，第2步S2的特征是利用已测定坐标的LBS基站测定室内移动终端的坐标。具体实现步骤参考图4进行描述。即步骤S2包括如下步骤：

S401：移动终端进入室内不能接收卫星定位信号，启动室内模式；

S402：移动终端选择LBS基站向LBS基站发出定位请求报文或者定位报文回文；

S403：LBS基站转发定位请求报文或定位报文回文到定位服务中心；

S404：定位服务中心判断是定位请求报文还是定位报文回文；

S405：如果是定位请求报文，定位服务中心进行鉴权和注册；

S408：判断是否注册成功；

S409：注册失败，放弃；

S406：注册成功，定位服务中心启动服务进程，向LBS基站发送定位报文；

S407：如果是定位报文回文，定位服务中心根据移动终端的定位报文回文，计算移动终端坐标；

S410：定位服务中心向LBS基站发送定位报文和差分报文；

S413：LBS基站收到定位服务中心的定位报文和差分报文，转发给移动终端和WPS基站；

S412：WPS基站收到定位报文，记录收到时间，发送定位报文回文到LBS基站；WPS收到差分报文，放弃。

S411：LBS基站转发WPS基站发出的定位报文回文到定位服务中心；

S414：移动终端接收到定位报文和差分报文；

S415：移动终端根据差分作为调整本地地图坐标；

S416：移动终端收到定位报文，记录收到时间，发出定位报文回文到LBS基站，

S417：重复步骤S403，持续更新移动终端坐标。

下文是移动终端搜索周边基站的过程与说明，

本发明特征之一是可以同时使用多家运营商的多类型数据业务服务，包括GPRS、2/3/4/5G、WiMAXs、WiFi服务。选择接入与运营商、选择接入网络类型和选择接入基站对本发明具有特殊意义。实现移动终端定位的步骤S2包括通道选择模块选择基站和迭代计算流程，如图6所示：

S601：移动终端扫描周边LBS基站，建立临时基站信息表；

S602：移动终端选择一个LBS基站，与之建立连接；

S603：判断是否建立连接成功；

S604：如果建立连接不成功则标记为不成功，放弃该基站，返回步骤S602继续选择基站；

S605：如果建立连接成功，移动终端通过该基站与定位服务中心交互报文；

S606：定位服务中心迭代计算LBS基站或者移动终端坐标；

S607：重复步骤S602，根据策略尝试已经搜索到的LBS基站；

S608：重复步骤S601，根据策略尝试搜索周边可用的LBS基站。

本发明实施例也优选同时采用RSSI/Rx方法、惯导技术和WiFi定位方法，进一步提高系统鲁棒性、可靠性、可用性。

Claims (8)

1.一种可用于室内的定位系统，包括以下四部分：移动终端，LBS基站，WPS基站和定位服务中心，移动终端与LBS基站之间可相互通信，LBS基站与定位服务中心之间可相互通信，WPS基站与LBS基站之间可相互通信，移动终端通过LBS基站与定位服务中心连接，WPS基站通过LBS基站与定位服务中心连接，其中：

移动终端向LBS基站发送定位请求报文、定位报文回文，接收由LBS基站转发的定位报文、差分报文，且移动终端有“定标模式”和“定位模式”两种工作模式，在定标模式下：移动终端在室外利用GNSS信号获取自身的坐标，同时利用GNSS的时钟校准自身的时钟；之后移动终端搜索选择LBS基站，通过LBS基站发出定位请求报文，LBS基站转发定位请求报文到定位服务中心；然后定位服务中心验证权限后启动服务进程，发出定位报文到LBS基站，LBS基站转发定位报文到移动终端；再然后移动终端用定位报文回文将收到定位报文的时间发回到定位服务中心；最后定位服务中心根据移动终端的定位报文回文和移动终端的坐标，计算LBS基站坐标，在定位模式下：移动终端在室内搜索选择LBS基站，通过LBS基站发出定位请求报文，LBS基站转发定位请求报文到定位服务中心；然后定位服务中心验证权限后启动服务进程，发出定位报文，LBS基站转发定位报文到移动终端和WPS基站；再然后WPS基站和移动终端用定位报文回文将收到定位报文的时间发回到定位服务中心；最后定位服务中心根据WPS基站与移动终端的定位报文回文和LBS基站的坐标计算移动终端的位置坐标，并发送差分报文由LBS基站转发给移动终端，移动终端依据差分报文纠正移动终端的位置坐标；

LBS基站转发移动终端的定位请求报文、定位报文回文到定位服务中心，转发定位服务中心的定位报文、差分报文到移动终端，而且LBS基站转发定位服务中心的定位报文到WPS基站，并转发WPS基站的定位报文回文到定位服务中心；

定位服务中心包括存储LBS基站的位置坐标的数据库模块，定位服务中心提供定位服务，包括响应移动终端的定位请求报文向移动终端提供定位报文和差分报文，定位服务中心提供位置坐标计算服务，由位置坐标计算模块实现。

2.如权利要求1所述的定位系统，其中移动终端在定位服务中心注册成功后，移动终端与定位服务中心能够进行报文交互。

3.如权利要求1所述的定位系统，其中LBS基站和WPS基站均为服务基站。

4.如权利要求3所述的定位系统，其中WPS基站接收到定位服务中心的定位报文，记录下定位报文接收的时间，以定位报文回文发送到定位服务中心，由定位服务中心用于计算移动终端到LBS基站的伪距。

5.如权利要求1 所述的定位系统，其中定位服务中心能够响应移动终端的服务请求，发送定位报文和/或者差分报文到LBS基站并由LBS基站转发到移动终端和WPS基站；根据移动终端和WPS基站回复的定位报文回文计算移动终端到LBS基站的伪距，进一步计算移动终端的坐标；定位服务中心负责存储LBS基站的位置坐标，并通过历史数据不断优化计算LBS基站的坐标数据。

6.如权利要求1所述的定位系统，其中移动终端包括：

卫星信号接收硬件部分，由卫星定位信号接收芯片与卫星信号接收天线构成；

卫星报文接收模块；

卫星时钟校准模块；

WiFi芯片和WiFi芯片天线构成的WiFi信号收发硬件部分；

GPRS、2G/3G/4G/5G芯片天线构成的电信通讯部分；

信道选择与控制模块，用来选择可用LBS基站；

报文接收模块，接收来自LBS基站的报文，并将报文转给报文优选模块；

报文发送模块，与远端定位服务中心建立网络连接，形成数据通讯链路，实现移动终端到LBS基站的定位请求报文、定位报文回文的发送；

报文优选模块，对收到的报文进行优选和清洗；

传输控制模块；

定位报文回文产生模块，在收到定位服务中心的定位报文后，调用时钟校准模块，记录下接收定位报文的时间并将该时间以定位报文回文的形式发送给定位服务中心；

定位请求报文产生模块。

7.如权利要求6所述的定位系统，其中报文优选模块将收到的来自GNSS和/或者LBS基站的报文进行优选和清洗，保留高质量的可用的报文，1)发送给报文解算模块进行位置坐标解算，2)发给差分模块进行差分坐标计算。

8.如权利要求6所述的定位系统，其中传输控制模块，用定位请求报文产生模块产生定位请求报文，转给报文发送模块，调用定位报文回文产生模块产生定位报文回文，转给报文发送模块。

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