CN1595192A - Rtk定位系统和相应的定位方法 - Google Patents

Abstract

通过用户处理单元预先得知伪卫星的位置和静止参考站的位置，通过该静止参考站、移动参考站和漫游接收机测量从伪卫星发送的信号的编码和载波相位。用数据链路把通过该静止参考站、移动参考站和漫游接收机测量的编码和载波相位数据发送到用户处理单元。用户处理单元确定静止参考站与移动参考站之间的基线，和移动参考站与漫游接收机之间的基线。这两个基线和预先得知的静止参考站的位置被用来确定漫游接收机的位置。

Description

RTK定位系统和相应的定位方法

技术领域

本发明涉及一种实时运动的(real time kinematic，下文中称为RTK)定位系统和一种相应的RTK定位方法，尤其是涉及一种用使用载波相位的伪卫星的精确的RTK定位系统。

背景技术

利用人造卫星(下文中简称为“卫星”)的许多定位方法是可用的，但是当前，最常用的是一种利用GPS卫星的定位方法。利用GPS的多种定位方法也是可用的。其中，一种采用载波相位的定位方法更有优势，因为它有高精确度，即，误差仅仅是数毫米至数厘米，而且它仅需要很短的定位周期。对一种利用载波相位的定位方法，载波相位数据中波数的不确定(下文中称为“模糊度”，ambiguities)必须被确定，而且一种为GPS确定模糊度的方法已经众所周知，尤其是用于实时应用。一种用于实时应用的采用载波相位的定位方法是一种RTK定位方法。

披露的是一种用户能够实时获得当前位置的方法，甚至是在一种如建筑物后面、室内或地下区域，位置很难测绘的环境中。依照该方法，一种并入有GPS接收功能的便携式终端设备的位置通过用一个代表性特征被显示，基于使用GPS信号的分析而得到的定位误差、速度和行进方向，表示速度和行进方向的定位误差环和箭头被显示出来该特征位于中心。代替使用当前位置、定位误差、速度和行进方向，一个并入有GPS接收机或GPS接收功能的显示终端设备使用如终端设备的过去的位置、误差值、速度和行进方向的信息，来显示预测位置、定位误差、速度和行进方向。

JP-A-2003-215228作为背景技术被参考。

当使用一种用载波相位的定位方法时，需要依照信号源的位置、用户的漫游接收机和参考站的接收机确定几何改变(geometry change)。仅需要在每个测量循环(下文中称为“纪元”，epoch)中几何改变。该几何改变是确定模糊度的条件，当在户外执行定位时，该条件通过卫星的运动得到满足。

通常，作为使用载波相位的定位方法的初始操作，执行模糊度的确定。当执行该初始操作时，该模糊度被确定，用户的初始位置被确定。其后，当继续从卫星接收信号时，用户从测量点移动测到量点，在每个测量点执行定位。依照该使用载波相位的定位方法，不但是在每个测量点，而且在用户移动时，连续接收信号是很重要的。然而，因为外部因素，如在电离层或对流层中微波传播延迟的影响、或如在一个测量点的多通路的无线环境，从卫星接收信号的中断或断开并不少见，每次信号接收被中断模糊度确定操作必须重新再来。

不仅影响RTK定位而且影响所有一般使用卫星的依靠卫星定位方法的一个大的问题是在山脉、森林、摩天大楼、隧道、建筑物中和地下，所谓的隐蔽位置(hidden locations)，当从卫星观测时，卫星信号的接收是不稳定的或不可能的。因此，有时不是卫星信号不能接收到就是收到的信号的数目不足以定位。在这种情况下，定位不是不能执行就是不能正确执行。

依照在JP-A-2003-215228中披露的方法，从卫星进行观测，对一个所谓的隐蔽位置，在山脉、森林、摩天大楼、隧道、建筑物中和地下，例如，以前不能执行定位的位置，以前的记录即在此地进行定位的记录被用来计算预测路径。因此，如果参考不能完成定位的初始位置开始执行定位，没有可利用的以前的记录，就不能在该位置进行定位。

为了执行室内定位，该发明建议了一种方法。依照该方法，例如，伪卫星(下文中称为“伪卫星”)代替GPS卫星被安装在地面上，还安装一个通常被用来进行RTK定位的参考接收机。然后，用户的漫游接收机用从伪卫星接收的信号被校准。然而，用这种方法，因为伪卫星和参考接收机是固定的，不能发生几何改变。因此，用户的漫游接收机的初始位置不能确定，一种仅有数毫米至数厘米误差的精确的载波相位定位功能就不能使用。

为了利用使用载波相位的定位方法，该发明移动一个参考站接收机进行几何改变。然而，依照使用载波相位的定位方法，必须在模糊度确定操作开始之前获得参考接收机的位置，所以该发明的发明者研究的这种方法是一个不可行方案。更进一步的，虽然一种使用编码的独立定位方法也是可利用的，但该方法是不合适的，尤其是用于室内精确定位，因为它引起的误差至少是数米。

因为在机器人技术领域中需要自动的、精确的室内定位，需要用于机器人的精确的定位装置。

要解决的问题是，在如不能从卫星接收信号的户外，在从卫星上看来被地理性隐蔽的位置，如在城市中或在山脉中，不能从卫星收到定位所需数目的信号，不能使用载波相位定位方法，进行精确定位是不可能的。更明确的，该问题是当用户没有关于位置的任何预知信息时，用户没有办法确定他或她的位置。

发明内容

本发明提供了一种用伪卫星取代GPS卫星确定位置的RTK(RealTime Kinematic，实时运动的)定位系统，包括：多个伪卫星，每个定位在一个预定位置上；漫游接收机，测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位；静止参考站，定位在预定位置上，测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位；移动参考站，测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位，可以移动；用户处理单元，基于分别从静止参考站和移动参考站发送的编码和载波相位及从漫游接收机发送的编码和载波相位，定位该漫游接收机；数据链路，把每个数据从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送到用户处理单元，其中，通过用户处理单元获知静止参考站的位置和伪卫星的每个位置。

此外，至少4个伪卫星被用于漫游接收机的三维定位，至少3个伪卫星被用于漫游接收机的二维定位。

本发明也提供一种用GPS卫星和伪卫星来确定位置的RTK(实时运动)定位系统，包括：GPS卫星；至少一个伪卫星，每个定位在预定位置；漫游接收机，测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位；静止参考站，定位在预定位置上，测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位；移动参考站，测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位，可以移动；用户处理单元，基于分别从静止参考站和移动参考站发送的编码和载波相位及从漫游接收机发送的编码和载波相位，定位该漫游接收机；数据链路，把每个数据从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送到用户处理单元，其中，通过用户处理单元获知静止参考站的位置和伪卫星的位置。

此外，用于漫游接收机的三维定位使用至少四个卫星，包括GPS卫星和伪卫星，用于漫游接收机的二维定位需要至少三个卫星，包括GPS卫星和伪卫星。

本发明也提供一种RTK定位方法，包括以下步骤：设定由用户处理单元预先得知的伪卫星的位置和由用户处理单元得知的静止参考站的位置；测量分别通过静止参考站、移动参考站和用户所持有的漫游接收机从伪卫星发送的信号的编码和载波相位；用数据链路将在静止参考站、移动参考站和漫游接收机中分别测量的编码数据和载波相位数据发送到用户处理单元；基于从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送的编码和载波相位定位该漫游接收机。

因此，使用载波相位的定位甚至可以在如下地方执行：如室内，不能接收GPS信号的地方，或从卫星上看隐蔽的地方，如在山脉、森林中、在城市的高楼大厦后面，不能收到定位所需数目的GPS信号。结果，可以执行一种仅有数毫米到数厘米误差的精确定位。

此外，伪卫星发送从GPS卫星、静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送的数据，有GPS接收机的功能。

因此，提供了关于用GPS的常规定位的多方面应用。

此外，伪卫星用FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)并重发从包括GPS卫星的所有导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

此外，通过利用卫星空分(spatial division of a satellite)，伪卫星重发从包括GPS卫星的所有导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

因此，提供一种不仅使用GPS卫星而且使用所有导航卫星、静止卫星和准静止卫星的RTK定位系统是可能的。

此外，至少一个伪卫星是类似GSP卫星。

此外，至少一个伪卫星是固定扩频信号源。

此外，至少一个伪卫星是静止卫星或准静止卫星。

因此，提供一种使用静止卫星或准静止卫星作为信号源的户外RTK定位系统是可能的。

此外，该固定扩频信号源是同步卫星。

此外，该固定扩频信号源是GPS信号重发机。

此外，该GPS信号重发机发送类似GPS信号。

此外，该GPS信号重发机发送与类似GPS信号相似的扩频信号。

此外，使用5个伪卫星，伪卫星在两个不同的频带重发信号，移动参考站的位置由快速校正(on-the-fly)确定。

因此，因为初始化是由快速校正自动执行的，用户可以实时执行定位，这是非常实用和方便的。

此外，移动参考站沿着一个以静止参考站为中心的圆周移动。

因此，因为参数的未知数目减少了，获得基线的处理更简单了，利用分析程序的负载被减少了。

此外，用户处理单元是该漫游接收机内部的处理器。

所以，该RTK定位系统的结构可以简化。

此外，用户处理单元是与漫游接收机连接的计算机。

在这种情况下，由有高速计算能力的计算机执行分析程序，分析周期可以大大减小。

此外，数据链路是无线链路。

此外，数据链路是有线链路。

此外，至少使用两个漫游接收机，其中一个漫游接收机提供有参考站的功能，被用作移动参考站。

因此，安装在室内的设备数目被减少了。

附图说明

图1图示了本发明实施例的主要构成部分；

图2是依照本发明的定位方法的概观的流程图；

图3是表示代表图1中静止参考站、移动参考站和漫游接收机之间的位置关系的主要部分的放大图。

具体实施方式

假定伪卫星和静止参考站33的位置预先得到，从伪卫星发送的信号的编码和载波相位通过静止参考站、移动参考站和用户持有的漫游接收机测量。通过该静止参考站、移动参考站和漫游接收机测量的编码和载波相位的数据，用数据链路发送到用户处理单元。用户处理单元确定静止参考站与移动参考站之间的基线和移动参考站与漫游接收机之间的基线，使用这两个基线和预先得到的静止参考站的位置确定漫游接收机的位置。所以，甚至是在如不能收到GPS信号的室内、或从卫星上来看隐蔽的地方，如在山脉、森林中、或在城市中高建筑物后面，不能收到定位所需数目的GPS信号的地方，可以使用载波相位定位方法。结果，可以执行仅有数毫米至数厘米误差的精确定位，提供了关于用GPS的常规定位的多方面应用。

现在参照图1至3详细介绍本发明的实施例。

图1图示了本发明实施例的主要构成部分。图2是依照本发明的定位方法的概观的流程图。图3是表示代表静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5之间的位置关系的主要部分的放大图，后面将做介绍。在本实施例中，将会对在不能接收GPS信号的室内执行对用户的漫游接收机5的定位的情况进行说明。

在图1和3中，RTK(实时运动)定位系统1使用一种RTK定位方法确定用户的漫游接收机5的位置。RTK定位系统1包括4个伪卫星2、2个参考站包括静止参考站3和移动参考站4、漫游接收机5、用户处理单元6、和数据链路7。

伪卫星2担当卫星的角色作为信号源被使用。三维定位需要至少4个伪卫星2，二维定位需要至少3个伪卫星2。在本实施例中，使用市场上可用的伪卫星。类似GPS卫星或固定扩频信号源可以代替伪卫星2使用。该扩频信号源可以是同步卫星、或GPS信号重发机，发送类似GPS卫星信号或类似扩频信号。因为使用了多种信号源，提供了RTK系统的多方面应用。

静止参考站3是固定的，在功能上作为参考站。移动参考站4经常移动，在功能上作为第二中间参考站。漫游接收机5是用户所有的。在本实施例中，静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5具有GPS接收机的功能，在市场上是可见的，也可以测量GPS信号的编码和载波相位。4个伪卫星2需要被设置，在参考站3和4及漫游接收机5上登录，这样它们能够接收和测量来自伪卫星2的信号。静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5不局限于市场上所见的GPS接收机，可以是任何能够测量伪卫星2发送的信号的编码和载波相位的接收机。

为了确定漫游接收机5的位置，用户处理单元6用从静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5发送的数据执行数据处理算法。在本实施例中，使用标准膝上型计算机，后面将介绍作为软件安装的数据处理算法。然而，可以在漫游接收机5的内部处理器中执行该数据处理算法。

数据链路7用于静止参考站3、移动参考站4、漫游接收机5和用户处理单元6之间的数据交换。所以，在本实施例中，一种无线通信装置包括数据发送机和数据接收机，安装在静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5上或与之相连接。可以使用有线通信装置，如电缆。

现在参照图1至3详细介绍RTK定位系统1的操作。

在定位之前，4个伪卫星2分别安装在房间的四个角上。通过用户处理单元6预先测量得到每个伪卫星2的位置。静止参考站3和移动参考站4安装在房间内的任意位置。通过用户处理单元6预先测量得到静止参考站3的位置。

如图1和图3所式，实线表示移动参考站4在纪元k时间的的位置，虚线表示移动参考站4在纪元(k+1)时间的位置。也就是说，移动参考站4被定位在沿着以静止参考站3为圆心、半径为预定值“R”的圆周移动。该圆周与静止参考站3在同一平面上。然而，只要移动参考站4持续运动，就不需要这样的移动限制，移动参考站4可以随机移动。

然而，上述固定的参考站接收机3与移动参考站接收机4之间的位置关系是更可取的。如果移动参考接收机4在与静止参考站3相同的平面内移动，可以建立用于漫游接收机5的定位的移动参考站4的高度参数。更进一步的，如果移动参考站4沿着该圆周移动，静止参考站3与移动参考站4之间的距离作为一个常数和预定值确定，因为移动参考站4沿着特定移动路经移动。结果，用于分析基线的未知参数的数目进一步减少。所以，为了确定漫游接收机5的位置的基线分析更简化。

为了定位，静止参考站3和移动参考站4的初始化被预先执行。如果初始化被众所周知的RTK定位方法的快速校正自动执行是更实用的。然而，为了初始化，需要至少5个伪卫星2，伪卫星2必须在两个不同频带L1和L2重发信号。

快速校正是实用的，这是因为它不仅是对定位开始前执行的自动初始化而言，而且由于可能在定位期间出现的从卫星接收信号的瞬间切断或中断，对初始化来说都可用。

在RTK定位系统1中，用户有漫游接收机5、用户处理单元6和数据链路7(一部分附加在漫游接收机5上或与之相连接)的一部分。象用户移动一样，这些单元围绕房间移动。当用户进入房间时开始执行漫游接收机5的定位。

首先，通过静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5测量从设置在房间内的4个伪卫星2发送的信号的编码和载波相位。

通过静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5测量的信号的编码和载波相位数据使用数据链路7发送到用户处理单元6。

用户处理单元6通过接口接收从静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5发送的测量数据(图2中的步骤21)。然后，为了确定漫游接收机5的位置用户处理单元6在数据处理算法中执行下面的步骤。

用户处理单元6执行筛选测量数据并从中提取所需数据(步骤22)。接下来，用户处理单元6初始化编码(步骤23)，并通过载波相位确定漫游接收机5的位置(步骤24)。

移动参考站4持续运动对定位来说是很重要的。在本实施例中，伪卫星2代替卫星安装在房间内的确定位置上，被用作信号源执行RTK定位。所以，因为作为信号源的伪卫星2是固定的，几何不变，不能确定模糊度。然而，当移动参考站4运动时，移动参考站4与静止参考站3之间、移动参考站4与漫游接收机5之间的几何改变。所以，可以确定静止参考站3与移动参考站4之间的基线A和移动参考站4与漫游接收机5之间的基线B。基线C是静止参考站3与漫游接收机5之间的基线。

因为通过用户处理单元6预先得到了基线A和B和静止参考站3的位置，所以就可以执行漫游接收机5的定位。

用户处理单元6显示漫游接收机5的确定的位置(步骤25)。更进一步的，用户处理单元6参考漫游接收机5的确定位置产生NMEA数据，该NMEA数据是GPS接收机与导航设备之间通信的标准(步骤26)。

作为参考，下面介绍数据处理算法的基础。

首先，漫游接收机5与静止参考站3之间的相关模糊度用下面的等式(1)来表示。

$\left[\begin{array}{c}{\left|\right|X\left|\right|}_0\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{10}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\left|\right|X\left|\right|}_1\\ \left|\right|0\left|\right|\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{12}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{12}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{20}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{20}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$

在上述等式(1)中，

‖X‖₀：漫游接收机5的坐标矢量

‖X‖₁：静止参考站3的坐标矢量

‖N‖₁₀：基线C(漫游接收机5与静止参考站3之间的基线)的DD(双相差分)模糊度的矢量

‖N‖₁₂：基线A(静止参考站3与移动参考站4之间的基线)的DD(双相差分)模糊度的矢量

‖N‖₂₀：基线B(移动参考站4与漫游接收机5之间的基线)的DD(双相差分)模糊度的矢量

‖B‖₁₂：基线A(静止参考站3与移动参考站4之间的基线)

‖B‖₂₀：基线B(移动参考站4与漫游接收机5之间的基线)

静止参考站3的坐标矢量‖X‖₁被定义为已经确定(静止参考站3与移动参考站4之间的基线A的基线长度模(‖B‖₁₂)也可以是已经确定的)。

下面的等式(2)和(3)必须解出‖B‖₂₀、‖B‖₁₂、‖N‖₂₀和‖N‖₁₂。

$\left[\begin{array}{c}\left|\right|\mathrm{\Δ}\▿P_{20}{\left|\right|}_{\left\{k\right\}}\\ \left|\right|\mathrm{\Δ}\▿C_{20}{\left|\right|}_{\left\{k\right\}}\end{array}\right]=\[\left|A_{20}\right|{\]}_{\left\{k\right\}}\×\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{20\left\{k\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{20}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

$\left[\begin{array}{c}\left|\right|\mathrm{\Δ}\▿P_{12}{\left|\right|}_{\left\{k\right\}}\\ \left|\right|\mathrm{\Δ}\▿C_{12}{\left|\right|}_{\left\{k\right\}}\end{array}\right]=\[\left|A_{12}\right|{\]}_{\left\{k\right\}}\×\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{12\left\{k\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{12}\end{array}\right]\·\·\·\left(3\right)$

在等式(2)和(3)中，

P₂₀：伪距离(移动参考站4与漫游接收机5之间的伪距离)的DD(双相差分)

P₁₂：伪距离(静止参考站3与移动参考站4之间的伪距离)的DD(双相差分)

C₂₀：载波相位(移动参考站4与漫游接收机5之间的载波相位)的DD(双相差分)

C₁₂：载波相位(静止参考站3与移动参考站4之间的载波相位)的DD(双相差分)

[|A₂₀|]_{k}：设计矩阵(移动参考站4与漫游接收机5之间的设计矩阵)

[|A₁₂|]_{k}：设计矩阵(静止参考站3与移动参考站4之间的设计矩阵)

对每系列等式的数目是2k(m-1)，其中m表示伪卫星的数目，k表示纪元的数目。当一个纪元足够解出关于4个伪卫星的等式时，获得的解是受限于伪距离的精确度的。

为了解出模糊度，从配置中删除一个低精确度伪距离的等式，载波相位等式仅被用于定义被分析的初始区域。

删除伪距离等式的表达式，表示为下面的等式(4)和(5)。

${\left|\right|\mathrm{\Δ}\▿C_{20}\left|\right|}_{\left\{k\right\}}=\[\left|F_{20}\right|{\]}_{\left\{k\right\}}\×\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{20\left\{k\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{20}\end{array}\right]\·\·\·\left(4\right)$

${\left|\right|\mathrm{\Δ}\▿C_{12}\left|\right|}_{\left\{k\right\}}={\[\left|F_{12}\right|\]}_{\left\{k\right\}}\×\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{12\left\{k\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{12}\end{array}\right]\·\·\·\left(5\right)$

下面的等式(6)和(7)，表示由等式(2)和(3)导出的初始解。

${\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{20\left\{0\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{20}\end{array}\right]}_0\·\·\·\left(6\right)$

${\left[\begin{array}{c}{\left|\right|B\left|\right|}_{12\left\{0\right\}}\\ {\left|\right|N\left|\right|}_{12}\end{array}\right]}_0\·\·\·\left(7\right)$

下面的等式(8)可以添加到上述的系列中。

${b_{{12\left\{k\right\}}_X}}^2+{b_{{12\left\{k\right\}}_Y}}^2+{b_{{12\left\{k\right\}}_Z}}^2=R_{12}\·\·\·\left(8\right)$

在上述等式(8)中，应该注意的，对于室内定位，矢量‖B‖_12{k}只包括两个成分X和Y。

在等式(4)和(5)中等式的数目(矩阵的秩数)是(m-1)k，其中m表示伪卫星的数目，k表示纪元的数目。

所以，包括在表达式8中的等式的总数N是N＝(2m-1)k。

未知数数目M是M＝5k+2m-2。

所以，当M≤N时，可以解出该系列的坐标和模糊度。

伪卫星的数目应该是m≥4，纪元的数目应该是k≥3。

当假定用户不垂直运动时，M＝4k+2m-2，因为矢量‖B‖_20{k}也仅包含成分X和Y。

所以，当所需伪卫星最小数目变为m≥3时，纪元的数目是k≥4；当伪卫星的数目是m≥4时，纪元的数目是k≥2。

在本实施例中使用了移动参考站4。为了与本实施例相比较，现在对不使用移动参考站4的另一个实施例进行说明。不管提供多少伪卫星，不包括移动参考站4的等式根本就不能被解出。这是因为关于连续纪元的等式将代表线性相关，该系列的秩数的数目不增加。当使用移动参考站4时，设计矩阵[|F₁₂|]_{k}和[|F₂₀|]_{k}按每个纪元变化，关于连续纪元的等式不能代表线性相关。

通常，RTK定位方法比其他定位方法所需的周期较短，一般的户外定位需要一秒至一分钟。依照本发明，因为信号源相当接近各接收机，当移动参考站4运动时，几何大大改变，所以可以更迅速的确定模糊度。

在本实施例中，对在不能收到GPS信号的地方通过室内伪卫星重发GPS信号的例子已经进行了说明，并且当信号源只有伪卫星时用户的漫游接收机5的位置被计算出来。然而，本发明不仅限于该实施例，漫游接收机5甚至可以在不能从卫星接收信号的位置进行户外校准，即，所谓的地理性隐蔽的地方。

此外，依照本发明，可以使用市场上可利用的GPS接收机作为静止参考站3、移动参考站4和漫游接收机5，也接收来自伪卫星的信号。所以，依照本发明，不仅不能收到GPS信号的地方而且不能获得定位所需数目的卫星信号的户外也可以使用该定位系统和该定位方法，并且可以通过使用伪卫星代替卫星来校准漫游接收机5。

代替该伪卫星，信号源可以是静止卫星，如美国发射的WAAS、日本发射的MSAS或欧洲发射的EGNOS，和准静止卫星，如日本发射的QZSS。

此外，伪卫星使用FDMA(频分多址)，也采用可用的系统频率。所以，伪卫星不仅能够从美国发射的GPS卫星接收信号，而且能够从如俄罗斯发射的GLONASS和欧洲发射的GALILEO的导航卫星接收信号，从如美国发射的WAAS、日本发射的MSAS和欧洲发射的EGNOS的静止卫星接收信号，从如日本发射的QZSS的准静止卫星接收信号。所以，当伪卫星收到这些信号并将其重发，本发明的定位系统和定位方法能够使用所有导航卫星、静止卫星和准静止卫星发送的信号。

更进一步的，因为伪卫星使用卫星空分，该伪卫星可以使用通过如俄罗斯发射的GLONASS和欧洲发射的GALILEO的导航卫星发送的信号，使用通过如美国发射的WAAS、日本发射的MSAS和欧洲发射的EGNOS的静止卫星发送的信号，使用通过如日本发射的QZSS的准静止卫星发送的信号。所以，当伪卫星接收这些信号并重发它们时，本发明的定位系统和定位方法能够使用通过导航卫星、静止卫星和准静止卫星发送的信号。

当不能提供移动参考站4时只要安装两个或多个漫游接收机5，向漫游接收机5中的一个附加提供参考站的功能，以使该漫游接收机5充当第二中间参考站，即移动参考站4。

Claims (40)

1.一种RTK定位系统，该RTK定位系统用伪卫星取代GPS卫星来确定位置，包括：

多个伪卫星，每个定位在一个预定位置；

漫游接收机，用于测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位；

静止参考站，定位在预定位置，用于测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位；

移动参考站，用于测量从每个伪卫星发送的信号的编码和载波相位，可以移动；

用户处理单元，用于基于分别从静止参考站和移动参考站发送的编码和载波相位及漫游接收机发送的编码和载波相位定位该漫游接收机；和

数据链路，把每个数据从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送到用户处理单元，

其中，通过用户处理单元获知静止参考站的位置和每个伪卫星的位置。

2.如权利要求1的RTK定位系统，

其中至少4个伪卫星被用于漫游接收机的三维定位，和

至少3个伪卫星被用于漫游接收机的二维定位。

3.一种RTK定位系统，该RTK定位系统用GPS卫星和伪卫星来确定位置，包括：

GPS卫星；

至少一个伪卫星，每个定位在预定位置；

漫游接收机，用于测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位；

静止参考站，定位在预定位置，用于测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位；

移动参考站，用于测量从GPS卫星和伪卫星中的每个发送的信号的编码和载波相位，可以移动；

用户处理单元，用于基于分别从静止参考站和移动参考站发送的编码和载波相位及漫游接收机发送的编码和载波相位定位该漫游接收机；和

数据链路，把每个数据从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送到用户处理单元，

其中，通过用户处理单元获知静止参考站的位置和伪卫星的位置。

4.如权利要求3的RTK定位系统，

其中，包括GPS卫星和伪卫星的至少4个卫星被用于漫游接收机的三维定位，和

包括GPS卫星和伪卫星的至少3个卫星被用于漫游接收机的二维定位。

5.如权利要求1至4中任何一个的RTK定位系统，

其中，伪卫星发送GPS卫星发送的数据，和

静止参考站，移动参考站和漫游接收机有GPS接收机的功能。

6.如权利要求1至5中任何一个的RTK定位系统，

其中，伪卫星使用FDMA并重发包括GPS卫星的全部导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

7.如权利要求1至5中任何一个的RTK定位系统，

其中，伪卫星通过使用卫星的空分重发包括GPS卫星的全部导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

8.如权利要求1至7中任何一个的RTK定位系统，

其中，至少一个伪卫星是一个类似GPS卫星。

9.如权利要求1至7中任何一个的RTK定位系统，

其中，至少一个伪卫星是固定扩频信号源。

10.如权利要求1至5中任何一个的RTK定位系统，

其中，至少一个伪卫星是静止卫星或准静止卫星。

11.如权利要求9的RTK定位系统，

其中，该固定扩频信号源是同步卫星。

12.如权利要求9的RTK定位系统，

其中，该固定扩频信号源是GPS信号重发机。

13.如权利要求12的RTK定位系统，

其中，该GPS信号重发机发送类似GPS信号。

14.如权利要求12的RTK定位系统，

其中，该GPS信号重发机发送与类似GPS信号相似的扩频信号。

15.如权利要求1、3、5至14中任何一个的RTK定位系统，

其中，使用5个伪卫星，伪卫星在两个不同频带重发信号，和

通过快速校正确定移动参考站的位置。

16.如权利要求1至15中任何一个的RTK定位系统，

其中，移动参考站沿着以静止参考站为中心的圆周移动。

17.如权利要求1至16中任何一个的RTK定位系统，

其中，用户处理单元是漫游接收机内部的处理器。

18.如权利要求1至16中任何一个的RTK定位系统，

其中，用户处理单元是连接到漫游接收机的计算机。

19.如权利要求1至18中任何一个的RTK定位系统，

其中，数据链路是无线链路。

20.如权利要求1至18中任何一个的RTK定位系统，

其中，数据链路是有线链路。

21.如权利要求1至20中任何一个的RTK定位系统，

其中，使用至少两个漫游接收机，和

提供有参考站的功能的漫游接收机中的一个，被用作移动参考站。

22.一种RTK定位方法，包括步骤：

设置通过用户处理单元预先得知的伪卫星的位置，设置通过用户处理单元得知的静止参考站的位置；

分别通过该静止参考站、移动参考站和用户持有的漫游接收机测量从伪卫星发送的信号的编码和载波相位；

用数据链路将在静止参考站、移动参考站和漫游接收机中分别测量的编码数据和载波相位数据发送到用户处理单元；

基于从静止参考站、移动参考站和漫游接收机发送的编码和载波相位对漫游接收机定位。

23.如权利要求22的RTK定位方法，

其中，在漫游接收机的三维定位中从4个伪卫星发送信号，和

在漫游接收机的二维定位中从3个伪卫星发送信号。

24.如权利要求22或23的RTK定位方法，

其中，伪卫星发送从GPS卫星发送的数据，和

静止参考站、移动参考站和漫游接收机有GPS接收机的功能。

25.如权利要求22至24中任何一个的RTK定位方法，

其中，伪卫星使用FDMA并重发从包括GPS卫星的全部导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

26.如权利要求22至24中任何一个的RTK定位方法，

其中，伪卫星通过使用卫星的空分重发从包括GPS卫星的全部导航卫星、静止卫星、和准静止卫星发送的数据。

27.如权利要求22至26中任何一个的RTK定位方法，

其中，至少一个伪卫星是类似GPS卫星。

28.如权利要求22至26中任何一个的RTK定位方法，

其中，至少一个伪卫星是固定扩频信号源。

29.如权利要求22至24中任何一个的RTK定位方法，

其中，至少一个伪卫星是静止卫星或准静止卫星。

30.如权利要求28的RTK定位方法，

其中，该固定扩频信号源是同步卫星。

31.如权利要求28的RTK定位方法，

其中，该固定扩频信号源是GPS信号重发机。

32.如权利要求31的RTK定位方法，

其中，该GPS信号重发机发送类似GPS信号。

33.如权利要求31的RTK定位方法，

其中，该GPS信号重发机发送与类似GPS信号相似的扩频信号。

34.如权利要求22、24至33中任何一个的RTK定位方法，

其中，使用5个伪卫星，伪卫星在两个不同频带重发信号，和

通过快速校正确定移动参考站的位置。

35.如权利要求22至34中任何一个的RTK定位方法，

其中，移动参考站沿着以静止参考站为中心的圆周移动。

36.如权利要求22至35中任何一个的RTK定位方法，

其中，用户处理单元是漫游接收机内部的处理器，

37.如权利要求22至35中任何一个的RTK定位方法，

其中，用户处理单元是连接到漫游接收机的计算机。

38.如权利要求22至37中任何一个的RTK定位方法，

其中，数据链路是无线链路。

39.如权利要求22至37中任何一个的RTK定位方法，

其中，数据链路是有线链路。

40.如权利要求22至39中任何一个的RTK定位方法，

其中，使用至少两个漫游接收机，和

提供有参考站功能的漫游接收机中的一个，被用作移动参考站。

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