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一種基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法與流程

文檔序號:11947262閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:該方法通過終端轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航衛(wèi)星信號,基站基于輔助GNSS和高靈敏GNSS技術(shù)處理轉(zhuǎn)發(fā)信號實現(xiàn)終端的定位跟蹤;該方法利用的系統(tǒng)由轉(zhuǎn)發(fā)式定位基站,低成本、低功耗的定位跟蹤模塊及集成終端,信息處理中心和主控站組成,可實現(xiàn)對終端位置和身份信息的自動獲取、傳輸與管理,可對一定區(qū)域的大規(guī)模終端進行長期連續(xù)時間的高精度定位跟蹤;該方法包括:

步驟A,終端啟動GNSS信號接收器接收一小段GNSS信號,經(jīng)低噪放大和下變頻后,再加上帶終端信息的信號,二者正交調(diào)制通過發(fā)射天線轉(zhuǎn)發(fā)給基站;

步驟B,基站接收由終端轉(zhuǎn)發(fā)的GNSS信號,由該轉(zhuǎn)發(fā)信號的碼相位信息和基站本地接收機信息解出終端接收GNSS時刻的位置信息,通過解調(diào)終端信息信號得到終端個體身份信息和附加傳感器采集的信息;

步驟C,基站將終端的位置和身份信息通過數(shù)傳電臺發(fā)送給信息處理中心,信息處理中心進行匯總,然后發(fā)送給主控站;

步驟D,主控站管理大規(guī)模終端的位置信息,按終端種類、個體、日期和區(qū)域分門別類,并可在軟件端任意查詢。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:低成本、低功耗的定位跟蹤模塊包括接收天線、低噪放大部分、信號處理部分、時鐘控制部分和發(fā)射天線,所述步驟A具體包括:

步驟A1,轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的獲取:終端打開GNSS信號接收器接收一小段長度的GNSS信號,采用前端噪聲系數(shù)小的低噪放大先對GNSS信號進行處理,并進行下變頻、濾波和上變頻到發(fā)送頻段;

步驟A2,終端信息電文的生成:終端信息信號由多幀信息電文組成,每一幀的信息電文包括由PN碼組成的幀頭,64位的信息位以及16位CRC校驗位;幀頭由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生,用于信號檢測與同步,信道估計與均衡;64位信息位由終端所在區(qū)域、種類、個體信息編碼生成;16位CRC校驗位是根據(jù)64位信息位相應(yīng)生成,用于檢錯;

步驟A3,終端信號的發(fā)送:GNSS轉(zhuǎn)發(fā)信號經(jīng)低噪聲、高增益的處理后調(diào)制到載頻的I支路上,信息電文采用旁瓣小、邊帶影響小的MSK調(diào)制到載頻的Q支路上,二者正交調(diào)制VHF或者UHF的載波上由發(fā)射天線發(fā)送給基站,可根據(jù)應(yīng)用場景的不同選擇實際的發(fā)射載頻。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述步驟A3具體還包括:終端采用時分多址和頻分多址結(jié)合的信號發(fā)送體制以避免各終端信號相互間的干擾和實現(xiàn)終端的低功耗;將一段時間劃分成多個時隙,每個時隙只允許一個終端向基站發(fā)送信號,終端由內(nèi)部時鐘控制,間隔一定時間喚醒并在規(guī)定時隙內(nèi)發(fā)送信號;另外,將傳輸頻帶劃分為多個頻點,各終端按種類或同一種類按一定數(shù)量劃分,將信號調(diào)制到各規(guī)定頻點發(fā)送。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述步驟B具體包括:

步驟B1,基站本地GNSS接收機測得基站高精度位置信息和當(dāng)前時刻的各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文,提取輔助信息,并傳遞給處理終端信號的接收機;

步驟B2,接收機根據(jù)輔助信息對當(dāng)前可見衛(wèi)星的信號進行捕獲,采用多普勒輔助的并行碼相位捕獲方法,并采用Nms長度相干積分的高靈敏捕獲,得到各衛(wèi)星的碼相位;

步驟B3,由各衛(wèi)星碼相位和輔助信息中當(dāng)前時刻的導(dǎo)航電文,計算出各導(dǎo)航衛(wèi)星的偽距值;當(dāng)前捕獲到四顆及以上衛(wèi)星信號時采用加權(quán)最小二乘法求解終端的位置;

步驟B4,接收機同時解調(diào)信號的正交支路上的信息電文,利用幀頭的PN碼實現(xiàn)信號的檢測和幀同步,利用16位CRC碼檢驗信息位的正確性,得到終端個體身份信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述基站信號的處理可采用多接收機聯(lián)合工作。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述步驟B3具體還包括:利用所測得的碼相位、輔助時間、星歷以及將基站位置作為先驗位置,重構(gòu)全偽距,解決整數(shù)毫秒模糊問題。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述步驟B3通過求解下述導(dǎo)航定位方程組得到終端轉(zhuǎn)發(fā)時刻的位置:

<mrow> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>+</mo> <msub> <mi>&delta;t</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&delta;t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&delta;t</mi> <mi>D</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>3</mn> <mo>,</mo> <mn>4</mn> <mo>,</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,ρci為誤差校正及重構(gòu)后的全偽距;

(xa,ya,za)為終端轉(zhuǎn)發(fā)時刻的位置;

(xi,yi,zi)為輔助得到的編號為i的衛(wèi)星當(dāng)前位置;

δtu為接收機鐘差,δts為終端線路時延,δtD為從終端到基站的傳播時延,此三項可歸為公共偏差δb,共同求解;

εi為測量誤差。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述的定位求解方法還包括:在捕獲衛(wèi)星數(shù)量少于等于5顆時采用四狀態(tài)導(dǎo)航方程求解定位,在捕獲衛(wèi)星數(shù)量大于5顆時采用五狀態(tài)導(dǎo)航方程求解定位。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:所述基站和信息處理中心可選在同一位置。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于終端轉(zhuǎn)發(fā)GNSS信號的定位跟蹤方法,其特征在于:步驟D具體包括:主控站采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲和管理各個終端的位置信息,按種類、個體、日期和區(qū)域分類管理,在軟件端可以任意查詢各終端的位置信息和運行軌跡。

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