CN111123329A - 基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及定位方法 - Google Patents

基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及定位方法 Download PDF

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陈建平
王伟
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Abstract

本发明提供了一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及方法，该装置包括BDS卫星、移动通信网络、A‑BDS位置服务器和A‑BDS终端接收机；所述的A‑BDS终端接收机包括控制模块、电源模块、移动网络通信功能模块、北斗接收机、显示模块和键盘。本发明在BDS系统中引入移动通信系统的辅助作用，显著加快BDS系统定位速度，改善了室内无法获知位置的问题，解决了数据传输的问题，从而填补了国内外在这一技术领域的空白。

Description

基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及定位方法
技术领域
本发明涉及斗卫星定位系统领域，具体是一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及定位方法。
背景技术
北斗卫星导航系统（BDS）是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统提供的无源定位、导航、授时服务，采用与GPS相似的工作机制：常规的终端接收机需要完成信号捕获跟踪、解调解扩、数据解算等功能，其缺点是冷启动较慢、首次定位时间较长，室内无法得到定位信息，只能被动接受卫星信息。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置及定位方法，在BDS系统中引入移动通信系统的辅助作用，显著加快BDS系统定位速度，改善了室内无法获知位置的问题，解决了数据传输的问题，从而填补了国内外在这一技术领域的空白。
本发明提供了一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置，包括BDS卫星、移动通信网络、A-BDS位置服务器和A-BDS终端接收机；所述的A-BDS终端接收机包括控制模块、电源模块、移动网络通信功能模块、北斗接收机、显示模块和键盘。
所述电源模块连接控制模块、移动网络通信功能模块、北斗接收机和显示模块，为它们供电。
所述控制模块接收来给北斗接收机的数据，同时控制北斗接收机的工作。
所述控制模块控制移动网络通信功能模块的工作。
所述控制模块控制显示模块的工作。
所述控制模块控制电源模块的工作。
所述键盘的信号输出端连接控制模块的控制信号输入端。
本发明还提供了一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位方法，包括搜索卫星、位置解算两大步骤：
1）搜索卫星，A-BDS终端开机后首先要搜索当前区域的可视BDS卫星，通过移动通信网络查询A-BDS位置服务器、直接获取所在区域的可用卫星信息；
2）位置解算，在完成搜星过程后，通过MS-Based方式在终端进行计算或通过MS-Assisted方式在网络端进行计算。
所述的MS-Assisted方式则是由A-BDS位置服务器协助完成位置解算任务，基本流程如下：
1）A-BDS终端将处理后的BDS伪距信息通过移动通信网发送给A-BDS位置服务器；
2）A-BDS位置服务器根据伪距信息、并结合基站定位、参考BDS定位等得到的辅助定位信息，计算出最终的位置坐标，返回给设备。
本发明有益效果在于：
1、在BDS系统中引入移动通信系统的辅助作用，显著加快BDS系统定位速度，改善了室内无法获知位置的问题，解决了数据传输的问题，从而填补了国内外在这一技术领域的空白。
2、终端接收机可以通过移动通信网络访问A-BDS位置服务器，获取当前区域的可用卫星信息（包括卫星频段、方位、仰角等），从而避免了全范围搜索，因此可以将原先的冷启动时间由几分钟减小到几秒钟，从而大大加快了定位速度。
附图说明
图1为基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位终端的原理框图。
图2为基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明结构如图1和图2所示，如图1，一种辅助北斗卫星定位系统（简称A-BDS），包括BDS卫星、移动通信网络、A-BDS位置服务器和A-BDS终端接收机；所述A-BDS终端接收机包括控制模块、电源模块、移动网络通信功能模块和北斗接收机；电源模块分别连接控制模块、移动网络通信功能模块和北斗接收机，并为它们供电；所述控制模块分别连接和控制电源模块、移动网络通信功能模块和北斗接收机；A-BDS终端接收机通过移动网络通信功能模块与移动通信网络通信；A-BDS终端接收机通过北斗接收机接收来自BDS卫星的数据；所述A-BDS位置服务器上设有移动网络通信功能模块，A-BDS位置服务器通过移动网络通信功能模块与移动通信网络通信。
A-BDS定位基本流程可以划分为搜索卫星、位置解算两大步骤：
1、搜索卫星
A-BDS终端开机后首先要搜索当前区域的可视BDS卫星。常规的BDS接收机需要进行全范围的卫星搜索、导致冷启动时间较长。所述A-BDS则通过移动通信网络查询A-BDS位置服务器、直接获取所在区域的可用卫星信息，从而提高了搜星速度。
例如，A-BDS搜索卫星的基本流程如下：
1）A-BDS终端从移动基站获取到当前所在的小区位置；
2）A-BDS终端通过移动通信网将当前蜂窝小区位置传送给A-BDS位置服务器；
3）A-BDS位置服务器根据蜂窝小区位置查询该区域的可用BDS卫星信息（包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息），并通过移动通信网络返回给A-BDS终端；
4）A-BDS终端根据得到的可用卫星信息，快速匹配到当前可用的BDS卫星信号。
通过上述过程，可以避免终端接收机漫无目的地全范围搜索卫星信号，A-BDS对定位速度的改善主要体现在这一过程中。
2、位置解算
在完成搜星过程后，就可以进行位置解算、获得定位信息。A-BDS的位置解算可以有两种方案：在终端进行计算的MS-Based方式和在网络端进行计算的MS-Assisted方式。
MS-Based方式与常规的BDS终端解算方式相同，由终端完成信号解调、位置解算，得到最终的位置坐标；
MS-Assisted方式则是由A-BDS位置服务器协助完成位置解算任务，基本流程如下：
1）A-BDS终端将处理后的BDS伪距信息通过移动通信网发送给A-BDS位置服务器；
2）A-BDS位置服务器根据伪距信息、并结合基站定位、参考BDS定位等得到的辅助定位信息，计算出最终的位置坐标，返回给设备。
在使用MS-Assisted方式时，由于辅助定位信息的加入，可以获得更高的定位精度；将复杂计算转移到网络端，可以减小终端设备的计算负担、减少电量消耗。
1、获得位置信息
控制运算电路得知需要获得位置信息时，首先开启北斗接收机电路，开始搜索当前区域的可是北斗卫星。期间，控制运算电路将按照A-BDS系统原理使移动通信功能电路及北斗接收机协同工作加快定位速度。若在1分钟内仍无法获得位置信息，运算控制电路认为此时可能处于室内，关闭北斗接收机，转而通过移动网络使用基站定位获得粗略位置信息。
(1) A-BDS终端从移动基站获取到当前所在的小区位置；
(2) A-BDS终端通过移动通信网将当前蜂窝小区位置传送给A-BDS位置服务器；
(3) A-BDS位置服务器根据蜂窝小区位置查询该区域的可用BDS卫星信息（包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息），并通过移动通信网络返回给A-BDS终端；
(4) A-BDS终端根据得到的可用卫星信息，快速匹配到当前可用的BDS卫星信号。
(5) 若1分钟内仍然无法通过BDS获得准确位置信息，追踪器将关闭北斗接收机，开始使用基站定位，将基站号及对应信号强度发送至服务器，服务器进行复杂计算后返回位置信息。
2、位置信息发送
在完成位置信息获取之后，控制运算电路将控制移动通信功能电路通过数据网络（GPRS、EDGE、HSDPA或EV-DO，甚至于今后出现的5G网络等）或者短信的形式将定位信息发送至服务器或个人。通过数据网络传送位置数据至服务器实时性强，费用低廉；通过短信可将位置信息直接传送至特定接收人，无需通过服务器中转。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅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，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位装置，其特征在于：包括BDS卫星、移动通信网络、A-BDS位置服务器和A-BDS终端接收机；所述的A-BDS终端接收机包括控制模块、电源模块、移动网络通信功能模块、北斗接收机、显示模块和键盘；
所述电源模块连接控制模块、移动网络通信功能模块、北斗接收机和显示模块，为它们供电；
所述控制模块接收来给北斗接收机的数据，同时控制北斗接收机的工作；
所述控制模块控制移动网络通信功能模块的工作；
所述控制模块控制显示模块的工作；
所述控制模块控制电源模块的工作；
所述键盘的信号输出端连接控制模块的控制信号输入端。
2.一种基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位方法，其特征在于包括搜索卫星、位置解算两大步骤：
1）搜索卫星，A-BDS终端开机后首先要搜索当前区域的可视BDS卫星，通过移动通信网络查询A-BDS位置服务器、直接获取所在区域的可用卫星信息；
2）位置解算，在完成搜星过程后，通过MS-Based方式在终端进行计算或通过MS-Assisted方式在网络端进行计算。
3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星定位系统的通信辅助定位方法，其特征在于：所述的MS-Assisted方式则是由A-BDS位置服务器协助完成位置解算任务，基本流程如下：
1）A-BDS终端将处理后的BDS伪距信息通过移动通信网发送给A-BDS位置服务器；
2）A-BDS位置服务器根据伪距信息、并结合基站定位、参考BDS定位等得到的辅助定位信息，计算出最终的位置坐标，返回给设备。
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