專利名稱：偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)及其載波相位定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS(Global PositioningSystem)技術(shù)，尤旨一種基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS接收機(jī)定位終端、衛(wèi)星導(dǎo)航載波相位測量技術(shù)以及現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)硬件電路設(shè)計(jì)和嵌入式軟核技術(shù)，主要用于在室內(nèi)等無法獲得天上全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號而又需要較高精度定位結(jié)果的場合，屬全球定位和監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域的偽衛(wèi)星高精度亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)及其載波相位定位方法。

背景技術(shù)：
偽衛(wèi)星高精度亞分米級室內(nèi)定位技術(shù)巧妙的使用了現(xiàn)有的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，使用偽衛(wèi)星裝置在室內(nèi)發(fā)射和GPS粗碼衛(wèi)星信號格式及內(nèi)容一致的偽衛(wèi)星無線信號，利用現(xiàn)成的商用GPS接收機(jī)的載波相位測量技術(shù)在室內(nèi)完成高精度的定位。解決了在室內(nèi)以及其他特殊場合自定義區(qū)域無法接收GPS信號實(shí)現(xiàn)定位且定位精度不高的難題。在傳統(tǒng)的GPS定位中，普通GPS接收機(jī)的定位原理是使用偽碼測距實(shí)現(xiàn)定位，GPS的粗碼信號是公開的。而較高精度的P碼并不公開。GPS的粗碼定位精度較低大約在10～30米左右，此外在室內(nèi)、礦井、高樓下等GPS信號被遮擋的場合，就無法實(shí)現(xiàn)定位。因此偽衛(wèi)星高精度亞分米級室內(nèi)定位技術(shù)主要面向上述GPS信號被遮擋無法定位的場合，并且有較高精度要求的領(lǐng)域。
偽衛(wèi)星顧名思義是一個(gè)衛(wèi)星模擬裝置，它的主要功能是模擬衛(wèi)星，在這里是模擬GPS衛(wèi)星，發(fā)射和GPS信號格式一模一樣的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。偽衛(wèi)星的出現(xiàn)并不算晚，在美國GPS系統(tǒng)尚未建設(shè)完成前，就使用偽衛(wèi)星進(jìn)行GPS的模擬試驗(yàn)。近年來，世界各國有不少針對偽衛(wèi)星的研究，韓國和芬蘭都有較成熟的偽衛(wèi)星組網(wǎng)系統(tǒng)。我國也有不少對偽衛(wèi)星的研究但大多數(shù)是使用1～2個(gè)偽衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)域增強(qiáng)，而使用純偽衛(wèi)星組建系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法幾乎沒有相關(guān)研究。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種偽衛(wèi)星室內(nèi)亞分米級高精度定位解決方案，通過主控站PC機(jī)、偽衛(wèi)星信號模塊、射頻模塊、右螺旋天線、用戶接收機(jī)、參考接收機(jī)和時(shí)鐘模塊等組成的硬件系統(tǒng)；通過偽衛(wèi)星布局設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)封閉區(qū)域內(nèi)的自主導(dǎo)航；通過測量載波相位變化值實(shí)現(xiàn)高精度定位的方法，達(dá)到既能解決在室內(nèi)以及其他特殊場合自定義區(qū)域無法接收GPS信號問題，又能減少定位誤差，提高定位精度的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)及其載波相位定位方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對室內(nèi)區(qū)域高精度定位的要求，主要解決的技術(shù)問題是偽衛(wèi)星的硬件實(shí)現(xiàn)問題；在室內(nèi)偽衛(wèi)星布局問題；商用接收機(jī)接收偽衛(wèi)星信號問題以及商用接收機(jī)載波相位測量值定位問題等；解決通過整個(gè)硬件系統(tǒng)如何獲取高精度的定位結(jié)果問題；解決如何使用純偽衛(wèi)星組建系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位；解決如何通過主控站PC機(jī)和偽衛(wèi)星基帶信號生成器之間的通訊協(xié)議問題；解決如何用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法問題；解決如何用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法問題；解決如何用參考接收機(jī)為用戶接收機(jī)作差分校正數(shù)據(jù)后的處理方法問題以及如何用參考接收機(jī)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位等有關(guān)技術(shù)問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該定位系統(tǒng)由復(fù)雜可編程門陣列、總線、接口、天線、接收機(jī)及PC機(jī)等裝置組成，所述定位系統(tǒng)的發(fā)送端通過無線信號傳輸?shù)接脩舻慕邮斩?，該系統(tǒng)至少包括 主控站PC機(jī)、偽衛(wèi)星信號模塊、時(shí)鐘模塊、用戶定位模塊和參考接收機(jī)，各裝置組合為一整體的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其間的信號線和時(shí)鐘線通過同軸電纜傳遞，數(shù)據(jù)通訊為RS232串口協(xié)議傳輸，其中 一主控站PC機(jī)和偽衛(wèi)星信號模塊中的偽衛(wèi)星基帶信號生成器通過RS232串行接口相連接； 一偽衛(wèi)星信號模塊由偽衛(wèi)星基帶信號生成器、偽衛(wèi)星射頻模塊、偽衛(wèi)星螺旋發(fā)射天線等部件組成，偽衛(wèi)星基帶信號生成器輸出的基帶信號通過等長的同軸電纜與射頻模塊相連接，為射頻模塊的信號輸入；射頻模塊通過等長的同軸電纜連接右螺旋天線，通過天線發(fā)送偽衛(wèi)星的信號傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K和參考接收機(jī)的輸入端；所述偽衛(wèi)星基帶信號生成器輸出信號分為四路第一路的基帶信號通過30米長同軸電纜A傳輸?shù)缴漕l模塊A的輸入端，射頻模塊A的輸出信號通過2米長同軸電纜A傳輸?shù)接衣菪炀€A的輸入端，右螺旋天線A的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K和參考接收機(jī)的輸入端； 第二路的基帶信號通過30米長同軸電纜A傳輸?shù)缴漕l模塊B的輸入端，射頻模塊B的輸出信號通過2米長同軸電纜A傳輸?shù)接衣菪炀€B的輸入端，右螺旋天線B的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K和參考接收機(jī)的輸入端； 第三路的基帶信號通過30米長同軸電纜A傳輸?shù)缴漕l模塊C的輸入端，射頻模塊C的輸出信號通過2米長同軸電纜A傳輸?shù)接衣菪炀€C的輸入端，右螺旋天線C的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K和參考接收機(jī)的輸入端； 第四路的基帶信號通過30米長同軸電纜A傳輸?shù)缴漕l模塊D的輸入端，射頻模塊D的輸出信號通過2米長同軸電纜A傳輸?shù)接衣菪炀€D的輸入端，右螺旋天線D的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K和參考接收機(jī)的輸入端； 一時(shí)鐘模塊由高穩(wěn)的恒溫晶振系統(tǒng)組成，一路20.46M的高穩(wěn)方波時(shí)鐘輸出信號通過2米長同軸電纜B傳輸?shù)絺涡l(wèi)星基帶信號生成器的輸入端；另外，時(shí)鐘模塊輸出信號又分為四路第一路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B傳輸?shù)缴漕l模塊A的輸入端； 第二路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B傳輸?shù)缴漕l模塊B的輸入端； 第三路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B傳輸?shù)缴漕l模塊C的輸入端； 第四路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B傳輸?shù)缴漕l模塊D的輸入端； 一用戶定位模塊由用戶接收機(jī)、定位運(yùn)算PC機(jī)以及其上運(yùn)行的定位軟件組成，用戶接收機(jī)通過RS232串行接口A與定位運(yùn)算PC機(jī)相連接，定位運(yùn)算PC機(jī)接收來自用戶接收機(jī)的測量數(shù)據(jù)，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)處理和定位軟件，給出定位結(jié)果；用戶定位模塊為室內(nèi)定位的厘米級位置標(biāo)定結(jié)構(gòu)； 一參考接收機(jī)模塊通過RS232串行接口B與定位運(yùn)算PC機(jī)相連接，參考接收機(jī)的偽衛(wèi)星天線在測試區(qū)域中固定在一個(gè)已知的位置，通過發(fā)送靜態(tài)測量偽衛(wèi)星信號的載波相位信號，為用戶接收機(jī)定位提供差分信號。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的右螺旋天線布局的形狀為偽衛(wèi)星的發(fā)射天線布局在定位覆蓋區(qū)域的上方四周的位置，第一路右螺旋天線A設(shè)置在整個(gè)定位覆蓋區(qū)域的正上方位置，第二路右螺旋天線B、第三路右螺旋天線C和第四路右螺旋天線D分別分散設(shè)置在覆蓋區(qū)域的周邊。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的用戶接收機(jī)的安置從測試區(qū)域的一個(gè)已知的初始坐標(biāo)開始定位；參考接收機(jī)固定安置在定位覆蓋區(qū)域中的一個(gè)已知點(diǎn)。
一種偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，該方法通過主控站PC機(jī)、偽衛(wèi)星信號模塊、時(shí)鐘模塊、用戶定位模塊和參考接收機(jī)的定位系統(tǒng)，對用戶接收機(jī)在室內(nèi)定位區(qū)域中實(shí)現(xiàn)厘米級精度的定位，該定位方法包括偽衛(wèi)星天線布局設(shè)計(jì)；主控站PC機(jī)和偽衛(wèi)星基帶信號生成器之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議；用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法；用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法；用參考接收機(jī)為用戶接收機(jī)作差分校正方法以及參考接收機(jī)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位；該定位方法的具體工作步驟是 步驟1.開始 系統(tǒng)安裝準(zhǔn)備開始； 步驟2.系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局 執(zhí)行完開始模塊后，則進(jìn)入系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局模塊，對使用場地以及為偽衛(wèi)星布置的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，確定場地的原點(diǎn)和X軸方向后，將偽衛(wèi)星天線、參考接收機(jī)天線在場地中的位置用三維坐標(biāo)表示出來； 步驟3.建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo) 執(zhí)行完系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局模塊后，則進(jìn)入根據(jù)定位場所的實(shí)際情況建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)模塊； 步驟4.主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器 執(zhí)行完上述工作后，開啟各部件，則進(jìn)入由主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器模塊； 步驟5.用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號 執(zhí)行完主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器模塊后，則進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號模塊，同時(shí)輸出載波相位測量值至定位運(yùn)算PC機(jī)； 步驟6.判斷開始定位 執(zhí)行完用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號模塊后，則進(jìn)入判斷開始定位模塊，等待開始定位的指令；如果是確定開始定位后，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)模塊，操作者輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)；如果沒有開始定位，則反饋進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號模塊； 步驟7.定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位 執(zhí)行完輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)模塊后，則進(jìn)入定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位模塊，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)； 步驟8.差分校正 執(zhí)行完定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位模塊后，接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)，則進(jìn)入差分校正模塊，用參考接收機(jī))的載波相位測量值對用戶接收機(jī)的載波相位測量值進(jìn)行差分校正； 步驟9.偽距估計(jì) 執(zhí)行完差分校正模塊后，則進(jìn)入偽距估計(jì)模塊； 步驟10.定位結(jié)果計(jì)算和顯示 執(zhí)行完偽距估計(jì)模塊后，則進(jìn)入定位結(jié)果計(jì)算和顯示模塊，利用估計(jì)好的偽距完成定位結(jié)果計(jì)算和顯示； 步驟11.判斷中止 執(zhí)行完定位結(jié)果計(jì)算和顯示模塊后，則進(jìn)入判斷中止模塊；如果是中止之后，則需要重新定位；如果定位過程不中止，定位運(yùn)算PC機(jī)將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位、差分校正、偽距估計(jì)到定位結(jié)果計(jì)算和顯示的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)； 步驟12.判斷重新定位 如果是中止之后，則進(jìn)入判斷重新定位模塊；如果是需要重新定位，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)模塊，需要再次輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)，定位運(yùn)算PC機(jī)將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)輸出的載波相位、差分校正、偽距估計(jì)到定位結(jié)果計(jì)算和顯示的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)；如果不是重新定位，則進(jìn)入結(jié)束模塊； 步驟13.結(jié)束 整個(gè)過程結(jié)束。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的主控站PC機(jī)和偽衛(wèi)星基帶信號生成器之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議的具體工作步驟是 步驟1.通訊協(xié)議 通訊的波特率用固定，不可變，為9600bit/s通訊底層協(xié)議設(shè)定起始位1；數(shù)據(jù)位8；校驗(yàn)位0；結(jié)束位2； 步驟2.通訊過程 a).主控站PC機(jī)通過串口發(fā)送命令 主控站PC機(jī)根據(jù)可視化軟件界面中輸入的參數(shù)、地址和命令，編制命令數(shù)據(jù)幀；通過串口發(fā)送，命令數(shù)據(jù)幀中包含了地址碼信息； b).偽衛(wèi)星基帶信號生成器接收命令 偽衛(wèi)星基帶信號生成器接收命令，根據(jù)格式獲取，命令編號、地址碼，判斷地址碼是否和自己的地址碼相同，如果相同，則根據(jù)命令字中的命令編號和參數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作； 步驟3.命令格式協(xié)議 命令格式協(xié)議設(shè)定如下 *PSEU為命令頭；命令編號為一個(gè)字節(jié)；地址碼為一個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)長度為兩個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)；EOF為命令結(jié)束符 *PSEU的ASCII碼作為命令頭，EOF的ASCII碼作為命令結(jié)束符；命令字、參數(shù)都由逗號分隔，命令參數(shù)長度不限，偽衛(wèi)星基帶信號生成器以接收到結(jié)束符作為命令結(jié)束標(biāo)志。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法是用戶接收機(jī)天線從一個(gè)已知點(diǎn)出發(fā)開始定位，在用戶接收機(jī)對偽衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下，用載波相位的測量值估計(jì)偽距，為時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型；該方法的具體工作步驟是 步驟1.用載波相位的測量值估計(jì)偽距 單個(gè)用戶接收機(jī)測量的載波相位估計(jì)偽距為用偽衛(wèi)星信號載波相位觀測方程如下 Φ＝ρ+c(dt-dT)+λN-dmul+εΦ 式中Φ為載波相位觀測值，c為光速，ρ是偽衛(wèi)星發(fā)射天線至用戶接收機(jī)(41)的距離，dt為用戶接收機(jī)鐘差，-dT為偽衛(wèi)星信號的時(shí)鐘偏差，N為整周模糊度，λ為載波波長，dmul為多路徑誤差，εΦ為載波相位測量噪聲； 步驟2.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值 在時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型中，用戶接收機(jī)分別接收來自偽衛(wèi)星天線i和偽衛(wèi)星天線j信號的載波相位觀測值，且分別求得時(shí)刻0和時(shí)刻t的載波相位觀測值； 用戶接收機(jī)天線從一個(gè)已知的起點(diǎn)開始定位，一開始時(shí)，四顆偽衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線的實(shí)際距離是已知的，并記錄下此時(shí)用戶接收機(jī)測得的四顆偽衛(wèi)星的載波相位觀測值，在0時(shí)刻測得的第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星的載波相位值為Φi(0)和Φj(0)； 其中i和j分別表示第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星， 將兩者之差得方程如下 式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦi(0)之差； 步驟3.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值 同理，在時(shí)刻t的時(shí)候，用戶接收機(jī)天線移動(dòng)到了新的地點(diǎn)，載波相位觀測值為Φi(t)和Φj(t)； 將兩者之差得方程如下 式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦi(t)之差； 步驟4.從時(shí)刻0移動(dòng)至?xí)r刻t作差得到雙差方程 將方程(1)和方程(2)作差得到雙差方程如下 式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t為Δdmulj-i(t)和Δdmulj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差； 步驟5.計(jì)算在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差 上述(3)式中的雙差結(jié)果被認(rèn)為是時(shí)間0移動(dòng)至?xí)r間t，用戶接收機(jī)到兩顆衛(wèi)星距離之差的變化量，則在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程如下 式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)； 步驟6.估計(jì)偽距及位置坐標(biāo) 設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)距離四顆偽衛(wèi)星的偽距 式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得； 將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)的位置坐標(biāo)。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法的具體工作步驟是 步驟1.獲取當(dāng)前的偽距觀測值 a).對二維坐標(biāo)定位的算法列出如下方程 式中x1、y1、z1為第1顆偽衛(wèi)星坐標(biāo)，xu、yu、zu為用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)，zu是已知常量；bu為偽距共有誤差，ρ1為第1顆偽衛(wèi)星到用戶接收機(jī)的偽距； b).用線性化的微分過程 對方程(1)進(jìn)行線性化 c).對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方方程得到下面線性方程組組成的矩陣 根據(jù)上述過程(1)、(2)對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方程得到下面線性方程組組成的矩陣為 其中 ρ1為計(jì)算得偽距減去測量偽距， 下標(biāo)i代表第i顆偽衛(wèi)星 步驟2.用最小二乘法解出xu、yu 選取當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)的估計(jì)值，代入方程組，求解，利用上述的最小二乘法可以解出xu、yu， 令則用最小二乘法求解 xu、yu解出得到的是真實(shí)用戶接收機(jī)坐標(biāo)和用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)的差值； 步驟3.修正原先估計(jì)得xu、yu 將解出的xu、yu修正原先估計(jì)得xu、yu，則用戶接收機(jī)的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果修正為 xu′＝xu+xu yu′＝y(tǒng)u+yu 步驟4.將修正后的xu′、yu′重新代入方程組 如果將新的用戶接收機(jī)坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果再作為初始坐標(biāo)代入上述公式進(jìn)行運(yùn)算，可以解出新的xu、yu，并再次修正；反復(fù)上述過程直至

小于一個(gè)預(yù)定的值，或?yàn)?.01米；則認(rèn)為用戶接收機(jī)的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)非常接近真實(shí)的用戶接收機(jī)位置坐標(biāo)了； 步驟5.重復(fù)上述步驟1至步驟4 不斷重復(fù)上述步驟1至步驟4，直到解出的xu、yu的絕對值小于等于0.01米的閾值，則認(rèn)為解出的xu、yu已經(jīng)收斂到了用戶接收機(jī)的真實(shí)坐標(biāo)值。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用參考接收機(jī)為用戶接收機(jī)作差分校正數(shù)據(jù)后的處理方法和用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)的處理方法一樣，該方法的具體工作步驟是 步驟1.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下 式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦi(0)之差； 步驟2.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下 式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦi(t)之差； 步驟3.從時(shí)刻0移動(dòng)至?xí)r刻t作差得到雙差方程如下 式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t為Δdmulj-i(t)和Δdmulj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差； 步驟4.完成差分校正 a).參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù) 參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到 ΔΦr2-1|0t、ΔΦr3-1|0t、ΔΦr4-1|0t b).用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù) 用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到 ΔΦu2-1|0t、ΔΦu3-1|0t、ΔΦu4-1|0t 然后根據(jù)下面公式得到時(shí)間及星間雙差值 為完成了差分校正； 步驟5.計(jì)算偽距估計(jì)值 a).將上述公式6的結(jié)果代入用戶接收機(jī)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程(4) 式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)； b).繼續(xù)代入方程 設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)距離四顆偽衛(wèi)星的偽距 式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得； 將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)的位置坐標(biāo)。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的參考接收機(jī)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位，用參考接收機(jī)作差分，用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)和參考接收機(jī)的數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)刻的，而參考接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和用戶接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)不一定同時(shí)到達(dá)計(jì)算機(jī)，將導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)差分，參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)的一幀數(shù)據(jù)包含了時(shí)間標(biāo)記和四顆偽衛(wèi)星的載波相位測量數(shù)據(jù)，只有時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀做差分，該系統(tǒng)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法的具體工作步驟是 步驟1.開始 定位運(yùn)算PC機(jī)每0.5秒檢查一次是否受到用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)數(shù)據(jù)，如有則進(jìn)行解碼操作獲得數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)分組； 步驟2.獲取參考數(shù)據(jù)并存儲 執(zhí)行完初始化模塊后，則進(jìn)入獲取參考數(shù)據(jù)并存儲模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)會收到5-6幀的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)；參考接收機(jī)分配兩組存儲空間用來存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒內(nèi)收到的幾幀數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的幾幀數(shù)據(jù)； 步驟3.獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲 執(zhí)行完獲取參考數(shù)據(jù)并存儲模塊后，則進(jìn)入獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)會收到5-6幀的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)；用戶接收機(jī)同樣分配兩組空間存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒未處理完的數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的數(shù)據(jù)； 步驟4.判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空 執(zhí)行完獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空模塊； 如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊； 如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A模塊； 步驟5.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)” 執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊； 步驟6.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀模塊； 如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正模塊，進(jìn)行差分處理； 如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則跳過差分處理，進(jìn)入定位解算模塊； 步驟7.定位解算 執(zhí)行完差分校正模塊和沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，均進(jìn)入定位解算模塊； 步驟8.反饋到步驟4 執(zhí)行完定位解算模塊后，則反饋到步驟4用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空模塊； 重復(fù)上述步驟4、步驟5和步驟6過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀； 步驟9.判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空 執(zhí)行完將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空模塊； 如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入結(jié)束模塊； 如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B模塊； 步驟10.搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)” 執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊； 步驟11.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)” 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊； 步驟12.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀模塊； 如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正、定位解算模塊，進(jìn)行差分和定位處理； 如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊； 步驟13.反饋到步驟9 執(zhí)行完差分校正、定位解算模塊和將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”模塊后，則反饋到步驟9用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空模塊； 重復(fù)上述步驟9、步驟10、步驟11和步驟12過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀。
本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)封閉區(qū)域內(nèi)的自主導(dǎo)航，無需天上全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的輔助；通過載波相位的方法，使得定位精度大大提高，該系統(tǒng)適合于在室內(nèi)等無法獲得天上GPS衛(wèi)星信號而又需要較高精度定位結(jié)果的場合；本發(fā)明提出的定位解決方案簡單實(shí)用，沒有復(fù)雜的時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)，用戶使用的定位終端也是非常普通的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，使用本發(fā)明提供的運(yùn)行在PC機(jī)上的軟件即可實(shí)現(xiàn)高精度的定位結(jié)果獲取和顯示；使用基于偽衛(wèi)星技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)可能會在室內(nèi)停車場、大型機(jī)械裝配等場合有較大的應(yīng)用前景；具有使用方便、控制簡捷有效等優(yōu)點(diǎn)。



下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
附圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)方框示意圖； 附圖2為本發(fā)明偽衛(wèi)星天線布局的形狀結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為本發(fā)明用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型示意圖； 附圖4為本發(fā)明載波相位定位方法的流程方框示意圖； 附圖5為本發(fā)明參考接收機(jī)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法的流程方框示意圖； 附圖中標(biāo)號說明 1-主控站PC機(jī)； 2-偽衛(wèi)星信號模塊； 3-時(shí)鐘模塊； 4-用戶定位模塊； 41-用戶接收機(jī)； 5-參考接收機(jī)； 42-定位運(yùn)算PC機(jī)； 11-RS232串行接口； 231-射頻模塊A； 21-偽衛(wèi)星基帶信號生成器；232-射頻模塊B； 22-30米長同軸電纜A； 233-射頻模塊C； 23-射頻模塊；234-射頻模塊D； 24-右螺旋天線； 241-右螺旋天線A； 25-2米長同軸電纜A； 242-右螺旋天線B； 31-2米長同軸電纜B； 243-右螺旋天線C； 32-30米長同軸電纜B； 244-右螺旋天線D； 43-RS232串行接口A； 51-RS232串行接口B； 2401-偽衛(wèi)星天線i； 2402-偽衛(wèi)星天線j； 2403-時(shí)刻0； 2404-時(shí)刻t； 401-開始； 402-系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局； 403-建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)； 404-主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器； 405-用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號； 406-開始定位； 407-輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)； 408-定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位； 409-差分校正； 410-偽距估計(jì)； 411-定位結(jié)果計(jì)算和顯示； 412-中止； 413-重新定位； 414-結(jié)束； 501-開始； 502-獲取參考數(shù)據(jù)并存儲； 503-獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲； 504-用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空； 505-提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A； 506-搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”； 507-是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀； 508-差分校正； 509-定位解算； 510-將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”； 511-用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空； 512-結(jié)束； 513-提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B； 514-搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”； 515-搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”； 516-是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀； 517-差分校正、定位解算； 518-將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”；
具體實(shí)施例方式 請參閱附圖1、2所示，本發(fā)明定位系統(tǒng)由復(fù)雜可編程門陣列、總線、接口、天線、接收機(jī)及PC機(jī)等裝置組成，所述定位系統(tǒng)的發(fā)送端通過無線信號傳輸?shù)接脩舻慕邮斩耍撓到y(tǒng)至少包括 主控站PC機(jī)1、偽衛(wèi)星信號模塊2、時(shí)鐘模塊3、用戶定位模塊4和參考接收機(jī)5，各裝置組合為一整體的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其間的信號線和時(shí)鐘線通過同軸電纜傳遞，數(shù)據(jù)通訊為RS232串口協(xié)議傳輸，其中 一主控站PC機(jī)1和偽衛(wèi)星信號模塊2中的偽衛(wèi)星基帶信號生成器21通過RS232串行接口11相連接； 一偽衛(wèi)星信號模塊2由偽衛(wèi)星基帶信號生成器21、偽衛(wèi)星射頻模塊23、偽衛(wèi)星螺旋發(fā)射天線組成，偽衛(wèi)星基帶信號生成器21輸出的基帶信號通過等長的同軸電纜與射頻模塊23相連接，為射頻模塊的信號輸入；射頻模塊23通過等長的同軸電纜連接右螺旋天線24，通過天線發(fā)送偽衛(wèi)星的信號傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K4和參考接收機(jī)5的輸入端；所述偽衛(wèi)星基帶信號生成器21輸出信號分為四路第一路的基帶信號通過30米長同軸電纜A22傳輸?shù)缴漕l模塊A231的輸入端，射頻模塊A231的輸出信號通過2米長同軸電纜A25傳輸?shù)接衣菪炀€A241的輸入端，右螺旋天線A241的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K4和參考接收機(jī)5的輸入端； 第二路的基帶信號通過30米長同軸電纜A22傳輸?shù)缴漕l模塊B232的輸入端，射頻模塊B232的輸出信號通過2米長同軸電纜A25傳輸?shù)接衣菪炀€B242的輸入端，右螺旋天線B242的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K4和參考接收機(jī)5的輸入端； 第三路的基帶信號通過30米長同軸電纜A22傳輸?shù)缴漕l模塊C233的輸入端，射頻模塊C233的輸出信號通過2米長同軸電纜A25傳輸?shù)接衣菪炀€C243的輸入端，右螺旋天線C243的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K4和參考接收機(jī)5的輸入端； 第四路的基帶信號通過30米長同軸電纜A22傳輸?shù)缴漕l模塊D234的輸入端，射頻模塊D234的輸出信號通過2米長同軸電纜A25傳輸?shù)接衣菪炀€D244的輸入端，右螺旋天線D244的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K4和參考接收機(jī)5的輸入端； 一時(shí)鐘模塊3由高穩(wěn)的恒溫晶振系統(tǒng)組成，一路20.46M的高穩(wěn)方波時(shí)鐘輸出信號通過2米長同軸電纜B31傳輸?shù)絺涡l(wèi)星基帶信號生成器21的輸入端；另外，時(shí)鐘模塊3輸出信號又分為四路第一路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B32傳輸?shù)缴漕l模塊A231的輸入端； 第二路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B32傳輸?shù)缴漕l模塊B232的輸入端； 第三路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B32傳輸?shù)缴漕l模塊C233的輸入端； 第四路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B32傳輸?shù)缴漕l模塊D234的輸入端； 一用戶定位模塊4由用戶接收機(jī)41、定位運(yùn)算PC機(jī)42以及其上運(yùn)行的定位軟件組成，用戶接收機(jī)41通過RS232串行接口A43與定位運(yùn)算PC機(jī)42相連接，定位運(yùn)算PC機(jī)42接收來自用戶接收機(jī)41的測量數(shù)據(jù)，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)處理和定位軟件，給出定位結(jié)果；用戶定位模塊4為室內(nèi)定位的厘米級位置標(biāo)定結(jié)構(gòu)； 一參考接收機(jī)5模塊通過RS232串行接口B51與定位運(yùn)算PC機(jī)42相連接，參考接收機(jī)5的偽衛(wèi)星天線在測試區(qū)域中固定在一個(gè)已知的位置，通過發(fā)送靜態(tài)測量偽衛(wèi)星信號的載波相位信號，為用戶接收機(jī)41定位提供差分信號。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的右螺旋天線24布局的形狀為偽衛(wèi)星的發(fā)射天線布局在定位覆蓋區(qū)域的上方四周的位置，第一路右螺旋天線A241設(shè)置在整個(gè)定位覆蓋區(qū)域的正上方位置，第二路右螺旋天線B242、第三路右螺旋天線C243和第四路右螺旋天線D244分別分散設(shè)置在覆蓋區(qū)域的周邊。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的用戶接收機(jī)41的安置從測試區(qū)域的一個(gè)已知的初始坐標(biāo)開始定位；參考接收機(jī)5固定安置在定位覆蓋區(qū)域中的一個(gè)已知點(diǎn)。
請參閱附圖3、4、5所示，一種偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，該方法通過主控站PC機(jī)1、偽衛(wèi)星信號模塊2、時(shí)鐘模塊3、用戶定位模塊4和參考接收機(jī)5的定位系統(tǒng)，對用戶接收機(jī)41在室內(nèi)定位區(qū)域中實(shí)現(xiàn)厘米級精度的定位，該定位方法包括偽衛(wèi)星天線布局設(shè)計(jì)；主控站PC機(jī)1和偽衛(wèi)星基帶信號生成器21之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議；用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法；用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法；用參考接收機(jī)5為用戶接收機(jī)41作差分校正方法以及參考接收機(jī)5用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位；該定位方法的具體工作步驟是 步驟1.開始401 系統(tǒng)安裝準(zhǔn)備開始； 步驟2.系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局402 執(zhí)行完開始401模塊后，則進(jìn)入系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局402模塊，對使用場地以及為偽衛(wèi)星布置的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，確定場地的原點(diǎn)和X軸方向后，將偽衛(wèi)星天線、參考接收機(jī)天線在場地中的位置用三維坐標(biāo)表示出來； 步驟3.建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)403 執(zhí)行完系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局402模塊后，則進(jìn)入根據(jù)定位場所的實(shí)際情況建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)403模塊； 步驟4.主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器404 執(zhí)行完上述工作后，開啟各部件，則進(jìn)入由主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器404模塊； 步驟5.用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號405 執(zhí)行完主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器404模塊后，則進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號405模塊，同時(shí)輸出載波相位測量值至定位運(yùn)算PC機(jī)42； 步驟6.判斷開始定位406 執(zhí)行完用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號405模塊后，則進(jìn)入判斷開始定位406模塊，等待開始定位的指令；如果是確定開始定位后，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)407模塊，操作者輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)；如果沒有開始定位，則反饋進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號405模塊； 步驟7.定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位408 執(zhí)行完輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)407模塊后，則進(jìn)入定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位408模塊，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)41和參考接收機(jī)5； 步驟8.差分校正409 執(zhí)行完定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位408模塊后，接收機(jī)包括用戶接收機(jī)41和參考接收機(jī)5，則進(jìn)入差分校正409模塊，用參考接收機(jī)5的載波相位測量值對用戶接收機(jī)41的載波相位測量值進(jìn)行差分校正409； 步驟9.偽距估計(jì)410 執(zhí)行完差分校正409模塊后，則進(jìn)入偽距估計(jì)410模塊； 步驟10.定位結(jié)果計(jì)算和顯示411 執(zhí)行完偽距估計(jì)410模塊后，則進(jìn)入定位結(jié)果計(jì)算和顯示411模塊，利用估計(jì)好的偽距完成定位結(jié)果計(jì)算和顯示； 步驟11.判斷中止412 執(zhí)行完定位結(jié)果計(jì)算和顯示411模塊后，則進(jìn)入判斷中止412模塊；如果是中止之后，則需要重新定位413；如果定位過程不中止，定位運(yùn)算PC機(jī)42將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位408、差分校正409、偽距估計(jì)410到定位結(jié)果計(jì)算和顯示411的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)41和參考接收機(jī)5； 步驟12.判斷重新定位413 如果是中止之后，則進(jìn)入判斷重新定位413模塊；如果是需要重新定位413，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)407模塊，需要再次輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)，定位運(yùn)算PC機(jī)42將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取用戶接收機(jī)41和參考接收機(jī)5輸出的載波相位408、差分校正409、偽距估計(jì)410到定位結(jié)果計(jì)算和顯示411的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)；如果不是重新定位413，則進(jìn)入結(jié)束414模塊； 步驟13.結(jié)束414 整個(gè)過程結(jié)束。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的主控站PC機(jī)1和偽衛(wèi)星基帶信號生成器21之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議的具體工作步驟是 步驟1.通訊協(xié)議 通訊的波特率用固定，不可變，為9600bit/s通訊底層協(xié)議設(shè)定起始位1；數(shù)據(jù)位8；校驗(yàn)位0；結(jié)束位2； 步驟2.通訊過程 a).主控站PC機(jī)1通過串口發(fā)送命令 主控站PC機(jī)1根據(jù)可視化軟件界面中輸入的參數(shù)、地址和命令，編制命令數(shù)據(jù)幀；通過串口發(fā)送，命令數(shù)據(jù)幀中包含了地址碼信息； b).偽衛(wèi)星基帶信號生成器21接收命令 偽衛(wèi)星基帶信號生成器21接收命令，根據(jù)格式獲取，命令編號、地址碼，判斷地址碼是否和自己的地址碼相同，如果相同，則根據(jù)命令字中的命令編號和參數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作； 步驟3.命令格式協(xié)議 命令格式協(xié)議設(shè)定如下 *PSEU為命令頭；命令編號為一個(gè)字節(jié)；地址碼為一個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)長度為兩個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)；EOF為命令結(jié)束符 *PSEU的ASCII碼作為命令頭，EOF的ASCII碼作為命令結(jié)束符；命令字、參數(shù)都由逗號分隔，命令參數(shù)長度不限，偽衛(wèi)星基帶信號生成器21以接收到結(jié)束符作為命令結(jié)束標(biāo)志。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法是用戶接收機(jī)41天線從一個(gè)已知點(diǎn)出發(fā)開始定位，在用戶接收機(jī)41對偽衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下，用載波相位的測量值估計(jì)偽距，為時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型；該方法的具體工作步驟是 步驟1.用載波相位的測量值估計(jì)偽距 單個(gè)用戶接收機(jī)41測量的載波相位估計(jì)偽距為用偽衛(wèi)星信號載波相位觀測方程如下 Φ＝ρ+c(dt-dT)+λN-dmul+εΦ 式中Φ為載波相位觀測值，c為光速，ρ是偽衛(wèi)星發(fā)射天線至用戶接收機(jī)41的距離，dt為用戶接收機(jī)41鐘差，-dT為偽衛(wèi)星信號的時(shí)鐘偏差，N為整周模糊度，λ為載波波長，dmul為多路徑誤差，εΦ為載波相位測量噪聲； 步驟2.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值 在時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型中，用戶接收機(jī)41分別接收來自偽衛(wèi)星天線i 2401和偽衛(wèi)星天線j 2402信號的載波相位觀測值，且分別求得時(shí)刻0 2403和時(shí)刻t 2404的載波相位觀測值； 用戶接收機(jī)41天線從一個(gè)已知的起點(diǎn)開始定位，一開始時(shí)，四顆偽衛(wèi)星和用戶接收機(jī)41天線的實(shí)際距離是已知的，并記錄下此時(shí)用戶接收機(jī)41測得的四顆偽衛(wèi)星的載波相位觀測值，在0時(shí)刻測得的第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星的載波相位值為Φi(0)和Φj(0)； 其中i和j分別表示第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星， 將兩者之差得方程如下 式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦi(0)之差； 步驟3.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值 同理，在時(shí)刻t的時(shí)候，用戶接收機(jī)41天線移動(dòng)到了新的地點(diǎn)，載波相位觀測值為Φi(t)和Φj(t)； 將兩者之差得方程如下 式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦi(t)之差； 步驟4.從時(shí)刻0 2403移動(dòng)至?xí)r刻t 2404作差得到雙差方程 將方程(1)和方程(2)作差得到雙差方程如下 式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t為Δdmulj-i(t)和Δdmulj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差； 步驟5.計(jì)算在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)41到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差 上述(3)式中的雙差結(jié)果被認(rèn)為是時(shí)間0移動(dòng)至?xí)r間t，用戶接收機(jī)41到兩顆衛(wèi)星距離之差的變化量，則在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)41到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程如下 式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t 則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)； 步驟6.估計(jì)偽距及位置坐標(biāo) 設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)41距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)41距離四顆偽衛(wèi)星的偽距 式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得； 將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)41的位置坐標(biāo)。
所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法的具體工作步驟是 步驟1.獲取當(dāng)前的偽距觀測值 a).對二維坐標(biāo)定位的算法列出如下方程 式中x1、y1、z1為第1顆偽衛(wèi)星坐標(biāo)，xu、yu、zu為用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)，zu是已知常量；bu為偽距共有誤差，ρ1為第1顆偽衛(wèi)星到用戶接收機(jī)的偽距； b).用線性化的微分過程 對方程(1)進(jìn)行線性化 c).對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方方程得到下面線性方程組組成的矩陣 根據(jù)上述過程(1)、(2)對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方程得到下面線性方程組組成的矩陣為 其中 ρ1為計(jì)算得偽距減去測量偽距， 下標(biāo)i代表第i顆偽衛(wèi)星 步驟2.用最小二乘法解出xu、yu 選取當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)的估計(jì)值，代入方程組，求解，利用上述的最小二乘法可以解出xu、yu， 令則用最小二乘法求解 xu、yu解出得到的是真實(shí)用戶接收機(jī)坐標(biāo)和用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)的差值； 步驟3.修正原先估計(jì)得xu、yu 將解出的xu、yu修正原先估計(jì)得xu、yu，則用戶接收機(jī)41的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果修正為 xu′＝xu+xu yu′＝y(tǒng)u+yu 步驟4.將修正后的xu′、yu′重新代入方程組 如果將新的用戶接收機(jī)坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果再作為初始坐標(biāo)代入上述公式進(jìn)行運(yùn)算，可以解出新的xu、yu，并再次修正；反復(fù)上述過程直至

小于一個(gè)預(yù)定的值，或?yàn)?.01米；則認(rèn)為用戶接收機(jī)的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)非常接近真實(shí)的用戶接收機(jī)位置坐標(biāo)了； 步驟5.重復(fù)上述步驟1至步驟4 不斷重復(fù)上述步驟1至步驟4，直到解出的xu、yu的絕對值小于等于0.01米的閾值，則認(rèn)為解出的xu、yu已經(jīng)收斂到了用戶接收機(jī)的真實(shí)坐標(biāo)值。
請參閱附圖3所示，所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的用參考接收機(jī)5為用戶接收機(jī)41作差分校正數(shù)據(jù)后的處理方法和用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)的處理方法一樣，該方法的具體工作步驟是 步驟1.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下 式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦj(0)之差； 步驟2.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下 式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差， λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦi(t)之差； 步驟3.從時(shí)刻0 2403移動(dòng)至?xí)r刻t 2404作差得到雙差方程如下 式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t為Δdmulj-i(t)和Δdmulj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差； 步驟4.完成差分校正 a).參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù) 參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到 ΔΦr2-1|0t、ΔΦr3-1|0t、ΔΦr4-1|0t b).用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù) 用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到 ΔΦu2-1|0t、ΔΦu3-1|0t、ΔΦu4-1|0t 然后根據(jù)下面公式得到時(shí)間及星間雙差值 為完成了差分校正； 步驟5.計(jì)算偽距估計(jì)值 a).將上述公式(6)的結(jié)果代入用戶接收機(jī)41到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程(4) 式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)； b).繼續(xù)代入方程(5) 設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)41距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)41距離四顆偽衛(wèi)星的偽距 式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得； 將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)41的位置坐標(biāo)。
請參閱附圖5所示，所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法的參考接收機(jī)5用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位，用參考接收機(jī)作差分，用戶接收機(jī)41的數(shù)據(jù)和參考接收機(jī)5的數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)刻的，而參考接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和用戶接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)不一定同時(shí)到達(dá)計(jì)算機(jī)，將導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)差分，參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)的一幀數(shù)據(jù)包含了時(shí)間標(biāo)記和四顆偽衛(wèi)星的載波相位測量數(shù)據(jù)，只有時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀做差分，該系統(tǒng)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法的具體工作步驟是 步驟1.開始501 定位運(yùn)算PC機(jī)42每0.5秒檢查一次是否受到用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)數(shù)據(jù)，如有則進(jìn)行解碼操作獲得數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)分組； 步驟2.獲取參考數(shù)據(jù)并存儲502 執(zhí)行完初始化501模塊后，則進(jìn)入獲取參考數(shù)據(jù)并存儲502模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)42會收到5-6幀的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)；參考接收機(jī)分配兩組存儲空間用來存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒內(nèi)收到的幾幀數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的幾幀數(shù)據(jù)； 步驟3.獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲503 執(zhí)行完獲取參考數(shù)據(jù)并存儲502模塊后，則進(jìn)入獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲503模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)42會收到5-6幀的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)；用戶接收機(jī)同樣分配兩組空間存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒未處理完的數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的數(shù)據(jù)； 步驟4.判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空504 執(zhí)行完獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲503模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空504模塊； 如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”510模塊； 如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A 505模塊； 步驟5.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”506 執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A 505模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”506模塊； 步驟6.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀507 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”506模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀507模塊； 如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正508模塊，進(jìn)行差分處理； 如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則跳過差分處理，進(jìn)入定位解算509模塊； 步驟7.定位解算509 執(zhí)行完差分校正508模塊和沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，均進(jìn)入定位解算509模塊； 步驟8.反饋到步驟4 執(zhí)行完定位解算509模塊后，則反饋到步驟4用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空504模塊； 重復(fù)上述步驟4、步驟5和步驟6過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀； 步驟9.判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空511 執(zhí)行完將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”510模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空511模塊； 如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入結(jié)束512模塊； 如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B 513模塊； 步驟10.搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”514 執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B 513模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”514模塊； 步驟11.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”515 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”514模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”515模塊； 步驟12.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀516 執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”515模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀516模塊； 如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正、定位解算517模塊，進(jìn)行差分和定位處理； 如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”518模塊； 步驟13.反饋到步驟9 執(zhí)行完差分校正、定位解算517模塊和將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”518模塊后，則反饋到步驟9用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空511模塊； 重復(fù)上述步驟9、步驟10、步驟11和步驟12過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀。
請參閱附圖1、2所示，本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)為整個(gè)系統(tǒng)由偽衛(wèi)星信號模塊、時(shí)鐘模塊、主控站PC機(jī)、用戶定位模塊、參考接收機(jī)構(gòu)成。其間信號線和時(shí)鐘線通過同軸電纜傳遞，數(shù)據(jù)通訊使用RS232串口協(xié)議連接，信號以及時(shí)鐘通過同軸電纜連接，主控站和偽衛(wèi)星信號模塊通過RS232串口進(jìn)行連接；用戶定位模塊包括用戶接收機(jī)和執(zhí)行定位軟件的PC機(jī)，用戶接收機(jī)通過測量載波相位變化值實(shí)現(xiàn)高精度定位，參考接收機(jī)輔助用戶接收機(jī)消除偽衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差及鐘漂帶來的影響。其中 偽衛(wèi)星信號模塊由偽衛(wèi)星基帶信號生成器、偽衛(wèi)星射頻模塊、偽衛(wèi)星螺旋發(fā)射天線組成。
偽衛(wèi)星基帶信號生成器是偽衛(wèi)星信號產(chǎn)生的核心，在一塊現(xiàn)場可編程門陣列FPGA中實(shí)現(xiàn)四顆偽衛(wèi)星數(shù)字基帶信號的生成，通過DA轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號變成模擬信號。由于在現(xiàn)場可編程門陣列FPGA中嵌入了處理器軟核，可以方便的通過RS232串口和主控站PC機(jī)相連接收和解析來自主控站的控制命令，響應(yīng)主控站的命令改變發(fā)射的偽衛(wèi)星信號，并能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、重啟信號發(fā)射等控制命令。
時(shí)鐘模塊由一個(gè)高穩(wěn)的恒溫晶振系統(tǒng)組成，是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘源。它主要提供偽衛(wèi)星基帶信號生成器以及射頻模塊的時(shí)鐘。給偽衛(wèi)星基帶信號生成器提供的是一路20.46M的高穩(wěn)方波時(shí)鐘，并給出四路10.23M的正弦波時(shí)鐘和四個(gè)射頻模塊連接。DA輸出的偽衛(wèi)星模擬基帶信號分別通過四路30米等長電纜送入四個(gè)射頻模塊。射頻模塊還需要10.23M的時(shí)鐘用以將偽衛(wèi)星基帶信號上變頻至1575.42M(154X10.23M)。因此時(shí)鐘模塊的四路10.23M正弦時(shí)鐘通過30米等長電纜線送入射頻模塊。最大限度保證整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。
主控站PC機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)中的控制環(huán)節(jié)。由一臺PC機(jī)加主控軟件實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行的操作系統(tǒng)是windows XP。主控站PC通過串口和偽衛(wèi)星基帶信號生成器連接，操作者通過可視化的主控軟件對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，包括偽衛(wèi)星發(fā)射的PRN號，為偽衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文，啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，控制單個(gè)偽衛(wèi)星信號相對于其他衛(wèi)星的時(shí)延。
用戶定位模塊由一個(gè)普通的商用接收機(jī)和PC機(jī)以及其上運(yùn)行的定位軟件構(gòu)成。商用接收機(jī)可為Novatel的superstar II或者Ashtech的DG16(DG14)的任意一款，PC機(jī)和接收機(jī)使用RS232串口進(jìn)行連接。定位軟件獲取來自接收機(jī)輸出的載波相位測量值，以一定的算法完成用戶接收機(jī)天線位置的精確定位。并在定位軟件上以圖形方式顯示定位結(jié)果。用戶定位模塊同時(shí)接收來自參考接收機(jī)的測量數(shù)據(jù)用于補(bǔ)償用戶接收機(jī)，消除定位結(jié)果中因?yàn)樾盘柌煌皆斐傻亩ㄎ徽`差。用戶定位模塊沒有使用傳統(tǒng)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航偽碼測距實(shí)現(xiàn)定位的方法，而是主要采用了載波相位跟蹤的方法，這是由于室內(nèi)定位的厘米級精度要求決定的。
參考接收機(jī)通過串口和PC機(jī)相連。參考接收機(jī)的天線在測試區(qū)域中是固定在一個(gè)已知的位置，通過靜態(tài)測量偽衛(wèi)星信號載波相位，為用戶機(jī)定位提供差分信號，主要用于消除不同偽衛(wèi)星信號之間的鐘差和漂移給用戶接收機(jī)定位造成的誤差。
主控站PC機(jī)1和偽衛(wèi)星信號模塊2的偽衛(wèi)星基帶信號生成器21通過RS232接口連接，偽衛(wèi)星基帶信號生成器2輸出以10.23M正弦波為載波的偽衛(wèi)星基帶信號。由于天線和射頻模塊是分布在定位區(qū)域的四周，因此位置分散距離較遠(yuǎn)。偽衛(wèi)星基帶信號生成器2輸出的基帶信號通過等長的同軸電纜和射頻模塊相連，作為射頻模塊的信號輸入。此外，四個(gè)射頻模塊還需要四路時(shí)鐘輸入，因此時(shí)鐘模塊送出四路10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過等長的30米同軸電纜連接到射頻模塊的時(shí)鐘輸入端。射頻模塊是一個(gè)兩輸入一輸出的模塊，其輸出通過2米長的同軸電纜連接右螺旋天線，通過天線發(fā)送偽衛(wèi)星的信號給用戶接收機(jī)41和參考接收機(jī)5。
用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)都通過串口RS232接口和定位運(yùn)算PC機(jī)42相連，PC機(jī)接收來自接收機(jī)的測量數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理和定位軟件，給出定位結(jié)果。
在使用本發(fā)明完成特定的功能時(shí)，需要對使用場地以及為偽衛(wèi)星布置得位置進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定。確定場地的原點(diǎn)和X軸方向后，即可將偽衛(wèi)星天線、參考接收機(jī)天線在場地中的位置用三維坐標(biāo)表示出來。
請參閱附圖4所示，本定位系統(tǒng)的目的是使用圖1各部分組成系統(tǒng)后，對用戶接收機(jī)4 1在室內(nèi)定位區(qū)域中實(shí)現(xiàn)厘米級精度的定位。使用本系統(tǒng)獲得定位結(jié)果的流程如圖4，首先按照圖1所述的連接關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局402，然后根據(jù)定位場所的實(shí)際情況建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)403。在完成上述工作后，開啟各部件，由主控站PC機(jī)1設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器404。參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)捕獲并跟蹤偽衛(wèi)星信號405，同時(shí)輸出載波相位測量值至定位運(yùn)算PC機(jī)。等待開始定位的指令，在確定開始定位后，操作者輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)407。定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位408，使用參考接收機(jī)的載波相位測量值對用戶接收機(jī)的載波相位測量值進(jìn)行差分校正409，并進(jìn)行偽距估計(jì)410，利用估計(jì)好的偽距完成定位結(jié)果計(jì)算和顯示。如果定位過程不中止，定位運(yùn)算PC機(jī)將重復(fù)408到411的過程。如果中止之后需要重新定位413，則需要再次輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)407，并重復(fù)408至411的過程，否則整個(gè)過程結(jié)束。
本發(fā)明的主控PC和偽衛(wèi)星基帶信號生成器的通訊協(xié)議 通訊的波特率使用固定，不可變。暫定為9600bit/s通訊底層協(xié)議設(shè)定起始位1位，數(shù)據(jù)位8位，校驗(yàn)位0位，結(jié)束位2位。
主控站PC和偽衛(wèi)星基帶信號生成器通訊過程如下 1、主控站根據(jù)可視化軟件界面中輸入的參數(shù)、地址和命令，編制命令數(shù)據(jù)幀。通過串口發(fā)送，命令數(shù)據(jù)幀中包含了地址碼信息。
2、偽衛(wèi)星接收命令，根據(jù)格式獲取，命令編號、地址碼，判斷地址碼是否和自己的地址碼相同，如果相同，則根據(jù)命令字中的命令編號和參數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作。
主控站和偽衛(wèi)星基帶信號生成器的命令協(xié)議設(shè)定如下 *PSEU(命令頭)，命令編號(一個(gè)字節(jié))，地址碼(一個(gè)字節(jié))，命令參數(shù)長度(兩個(gè)字節(jié))，命令參數(shù)，EOF(命令結(jié)束符) “*PSEU”的ASCII碼作為命令頭，“EOF”的ASCII碼作為命令結(jié)束符。命令字、參數(shù)等都由逗號分隔，命令參數(shù)長度不限，偽衛(wèi)星以接收到結(jié)束符作為命令結(jié)束標(biāo)志。
例如偽衛(wèi)星收到的一條命令的數(shù)據(jù)如下(16進(jìn)制) 2A 50 53 45 55 2C 03 2C 01 2C 00 02 2C 000A 2C 45 4F 46 其中2A 50 53 45 55 2C表示“*PSEU，”，03表示命令編號，2C為逗號，01為地址碼，00 02為命令參數(shù)長度，表示命令參數(shù)長度為兩個(gè)字節(jié)，00 0A為命令參數(shù)，2C 45 4F 46為逗號加命令結(jié)束字符EOF； 本發(fā)明的偽衛(wèi)星布局設(shè)計(jì) 本發(fā)明中偽衛(wèi)星的布局是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，會影響最后的用戶接收機(jī)的定位結(jié)果。衛(wèi)星導(dǎo)航中，定位誤差等于偽距的測量誤差乘以衛(wèi)星布局形成的幾何精度因子GDOP(Geometric Dilution OfPrecision)，因此誤差是來源于兩方面的。幾何精度因子是由衛(wèi)星的布局決定的。差的布局形狀會放大偽距的測量誤差，造成最后的定位誤差加大。
此外偽衛(wèi)星的布局還與要求的定位覆蓋區(qū)域有關(guān)，一般偽衛(wèi)星的發(fā)射天線布局在定位覆蓋區(qū)域的上方四周的位置。這是為了盡可能大的覆蓋定位區(qū)域，偽衛(wèi)星發(fā)射的是CDMA(Code DivisionMultiple Access)碼分多址的信號，要求來自不同發(fā)射源的信號大致處于同一功率電平，如果一路偽衛(wèi)星的功率相對于另一路偽衛(wèi)星的信號太強(qiáng)，對于另一路偽衛(wèi)星信號來說就會成為干擾噪聲。接收機(jī)接收到的偽衛(wèi)星信號強(qiáng)度和其與偽衛(wèi)星的距離有關(guān)，如果接收機(jī)距離某顆偽衛(wèi)星太近就很有可能因?yàn)槭盏降倪@顆偽衛(wèi)星的信號過強(qiáng)而影響其它偽衛(wèi)星信號的接收。這就是偽衛(wèi)星的遠(yuǎn)近效應(yīng)。一般接收機(jī)接收兩顆偽衛(wèi)星信號遠(yuǎn)近效應(yīng)得距離應(yīng)在6∶1之內(nèi)。
圖2就是推薦的偽衛(wèi)星天線布局的形狀，一般選擇一顆在整個(gè)定位覆蓋區(qū)域的正上方“北極星”的位置，剩下三顆分散在覆蓋區(qū)域的周邊。通過計(jì)算這樣的幾何精度因子最小，對測量誤差的發(fā)大效果最低，可以減少最后的定位精度。
本發(fā)明的差分校正 本發(fā)明使用參考接收機(jī)為用戶接收機(jī)作差分校正，補(bǔ)償偽衛(wèi)星之間的時(shí)鐘誤差。參考接收機(jī)被固定安置在定位覆蓋區(qū)域中的一個(gè)已知點(diǎn)，用戶接收機(jī)測得的載波相位測量值減去參考接收機(jī)測得的載波相位測量值，可以很方便的實(shí)現(xiàn)差分校正消除偽衛(wèi)星信號的時(shí)鐘同步誤差。
實(shí)現(xiàn)差分校正需要一個(gè)參考接收機(jī)，和一個(gè)用戶接收機(jī)，同時(shí)對偽衛(wèi)星信號進(jìn)行載波相位測量。
由于使用參考接收機(jī)作差分，用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)和參考接收機(jī)的數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)刻的。參考接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和用戶接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)不一定同時(shí)到達(dá)計(jì)算機(jī)。如果用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)到時(shí)，參考接收機(jī)的數(shù)據(jù)在上一個(gè)時(shí)刻已經(jīng)到了或者要到下一個(gè)時(shí)刻才到，將導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)差分 因此本系統(tǒng)使用了一種參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法，該方法過程如下 參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)的一幀數(shù)據(jù)包含了時(shí)間標(biāo)記和四顆偽衛(wèi)星的載波相位測量數(shù)據(jù)。只有時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀可以做差分。
計(jì)算機(jī)每0.5秒檢查一次是否受到接收機(jī)數(shù)據(jù)，如有則進(jìn)行解碼操作獲得數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)分組。
每0.5秒內(nèi)，計(jì)算機(jī)會收到5-6幀的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)和用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)。
參考接收機(jī)分配兩組存儲空間用來存儲數(shù)據(jù)。一組存儲上一個(gè)0.5秒內(nèi)收到的幾幀數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的幾幀數(shù)據(jù)。
用戶接收機(jī)同樣分配兩組空間，一組存儲上一個(gè)0.5秒未處理完的數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的數(shù)據(jù)。
執(zhí)行完之后開始數(shù)據(jù)處理 首先查找用戶接收機(jī)前一個(gè)0.5秒是否有未處理完數(shù)據(jù)幀，如果有則在參考接收機(jī)本次受到的數(shù)據(jù)中查找時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀。如果找到，則進(jìn)行差分處理，沒有找到則跳過差分處理。定位計(jì)算。
重復(fù)上述過程直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀。
然后處理本次接收到的用戶接收機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，對于每一個(gè)本次受到用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)幀，在存儲參考接收機(jī)數(shù)據(jù)區(qū)里查找時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀，如果找到，則進(jìn)行差分處理，并進(jìn)行定位計(jì)算。沒有找到匹配的參考接收機(jī)的差分?jǐn)?shù)據(jù)，則將該用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)保存起來，等待下一個(gè)0.5秒處理。
權(quán)利要求
1.一種偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)有復(fù)雜可編程門陣列、總線、接口、天線、接收機(jī)及PC機(jī)，所述定位系統(tǒng)的發(fā)送端通過無線信號傳輸?shù)接脩舻慕邮斩?，其特征在于該系統(tǒng)至少包括
主控站PC機(jī)(1)、偽衛(wèi)星信號模塊(2)、時(shí)鐘模塊(3)、用戶定位模塊(4)和參考接收機(jī)(5)，各裝置組合為一整體的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其間的信號線和時(shí)鐘線通過同軸電纜傳遞，數(shù)據(jù)通訊為RS232串口協(xié)議傳輸，其中
一主控站PC機(jī)(1)和偽衛(wèi)星信號模塊(2)中的偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)通過RS232串行接口(11)相連接；
一偽衛(wèi)星信號模塊(2)由偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)、偽衛(wèi)星射頻模塊(23)、偽衛(wèi)星螺旋發(fā)射天線組成，偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)輸出的基帶信號通過等長的同軸電纜與射頻模塊(23)相連接，為射頻模塊的信號輸入；射頻模塊(23)通過等長的同軸電纜連接右螺旋天線(24)，通過天線發(fā)送偽衛(wèi)星的信號傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K(4)和參考接收機(jī)(5)的輸入端；所述偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)輸出信號分為四路第一路的基帶信號通過30米長同軸電纜A(22)傳輸?shù)缴漕l模塊A(231)的輸入端，射頻模塊A(231)的輸出信號通過2米長同軸電纜A(25)傳輸?shù)接衣菪炀€A(241)的輸入端，右螺旋天線A(241)的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K(4)和參考接收機(jī)(5)的輸入端；
第二路的基帶信號通過30米長同軸電纜A(22)傳輸?shù)缴漕l模塊B(232)的輸入端，射頻模塊B(232)的輸出信號通過2米長同軸電纜A(25)傳輸?shù)接衣菪炀€B(242)的輸入端，右螺旋天線B(242)的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K(4)和參考接收機(jī)(5)的輸入端；
第三路的基帶信號通過30米長同軸電纜A(22)傳輸?shù)缴漕l模塊C(233)的輸入端，射頻模塊C(233)的輸出信號通過2米長同軸電纜A(25)傳輸?shù)接衣菪炀€C(243)的輸入端，右螺旋天線C(243)的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K(4)和參考接收機(jī)(5)的輸入端；
第四路的基帶信號通過30米長同軸電纜A(22)傳輸?shù)缴漕l模塊D(234)的輸入端，射頻模塊D(234)的輸出信號通過2米長同軸電纜A(25)傳輸?shù)接衣菪炀€D(244)的輸入端，右螺旋天線D(244)的輸出信號通過無線信號分別傳輸?shù)接脩舳ㄎ荒K(4)和參考接收機(jī)(5)的輸入端；
一時(shí)鐘模塊(3)由高穩(wěn)的恒溫晶振系統(tǒng)組成，一路20.46M的高穩(wěn)方波時(shí)鐘輸出信號通過2米長同軸電纜B(31)傳輸?shù)絺涡l(wèi)星基帶信號生成器(21)的輸入端；另外，時(shí)鐘模塊(3)輸出信號又分為四路第一路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B(32)傳輸?shù)缴漕l模塊A(231)的輸入端；
第二路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B(32)傳輸?shù)缴漕l模塊B(232)的輸入端；
第三路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B(32)傳輸?shù)缴漕l模塊C(233)的輸入端；
第四路輸出10.23M正弦波的時(shí)鐘信號通過30米長同軸電纜B(32)傳輸?shù)缴漕l模塊D(234)的輸入端；
一用戶定位模塊(4)由用戶接收機(jī)(41)、定位運(yùn)算PC機(jī)(42)以及其上運(yùn)行的定位軟件組成，用戶接收機(jī)(41)通過RS232串行接口A(43)與定位運(yùn)算PC機(jī)(42)相連接，定位運(yùn)算PC機(jī)(42)接收來自用戶接收機(jī)(41)的測量數(shù)據(jù)，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)處理和定位軟件，給出定位結(jié)果；用戶定位模塊(4)為室內(nèi)定位的厘米級位置標(biāo)定結(jié)構(gòu)；
一參考接收機(jī)(5)模塊通過RS232串行接口B(51)與定位運(yùn)算PC機(jī)(42)相連接，參考接收機(jī)(5)的偽衛(wèi)星天線在測試區(qū)域中固定在一個(gè)已知的位置，通過發(fā)送靜態(tài)測量偽衛(wèi)星信號的載波相位信號，為用戶接收機(jī)(41)定位提供差分信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于所述的右螺旋天線(24)布局的形狀為偽衛(wèi)星的發(fā)射天線布局在定位覆蓋區(qū)域的上方四周的位置，第一路右螺旋天線A(241)設(shè)置在整個(gè)定位覆蓋區(qū)域的正上方位置，第二路右螺旋天線B(242)、第三路右螺旋天線C(243)和第四路右螺旋天線D(244)分別分散設(shè)置在覆蓋區(qū)域的周邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于所述的用戶接收機(jī)(41)的安置從測試區(qū)域的一個(gè)已知的初始坐標(biāo)開始定位；參考接收機(jī)(5)固定安置在定位覆蓋區(qū)域中的一個(gè)已知點(diǎn)。
4.一種偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于該方法通過主控站PC機(jī)(1)、偽衛(wèi)星信號模塊(2)、時(shí)鐘模塊(3)、用戶定位模塊(4)和參考接收機(jī)(5)的定位系統(tǒng)，對用戶接收機(jī)(41)在室內(nèi)定位區(qū)域中實(shí)現(xiàn)厘米級精度的定位，該定位方法包括偽衛(wèi)星天線布局設(shè)計(jì)；主控站PC機(jī)(1)和偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議；用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法；用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法；用參考接收機(jī)(5)為用戶接收機(jī)(41)作差分校正方法以及參考接收機(jī)(5)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位；該定位方法的具體工作步驟是
步驟1.開始(401)
系統(tǒng)安裝準(zhǔn)備開始；
步驟2.系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局(402)
執(zhí)行完開始(401)模塊后，則進(jìn)入系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局(402)模塊，對使用場地以及為偽衛(wèi)星布置的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，確定場地的原點(diǎn)和X軸方向后，將偽衛(wèi)星天線、參考接收機(jī)天線在場地中的位置用三維坐標(biāo)表示出來；
步驟3.建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)(403)
執(zhí)行完系統(tǒng)安裝連接，偽衛(wèi)星天線布局(402)模塊后，則進(jìn)入根據(jù)定位場所的實(shí)際情況建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系，測量各偽衛(wèi)星天線坐標(biāo)(403)模塊；
步驟4.主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器(404)
執(zhí)行完上述工作后，開啟各部件，則進(jìn)入由主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器(404)模塊； 步驟5.用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號(405)
執(zhí)行完主控站PC機(jī)設(shè)置偽衛(wèi)星發(fā)射信號，并啟動(dòng)偽衛(wèi)星基帶信號生成器(404)模塊后，則進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號(405)模塊，同時(shí)輸出載波相位測量值至定位運(yùn)算PC機(jī)(42)；
步驟6.判斷開始定位(406)
執(zhí)行完用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號(405)模塊后，則進(jìn)入判斷開始定位(406)模塊，等待開始定位的指令；如果是確定開始定位后，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)(407)模塊，操作者輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)；如果沒有開始定位，則反饋進(jìn)入用戶接收機(jī)及參考接收機(jī)捕獲跟蹤偽衛(wèi)星信號(405)模塊；
步驟7.定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位(408)
執(zhí)行完輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)(407)模塊后，則進(jìn)入定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位(408)模塊，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)(41)和參考接收機(jī)(5)；
步驟8.差分校(409)
執(zhí)行完定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位(408)模塊后，接收機(jī)包括用戶接收機(jī)(41)和參考接收機(jī)(5)，則進(jìn)入差分校正(409)模塊，用參考接收機(jī)(5)的載波相位測量值對用戶接收機(jī)(41)的載波相位測量值進(jìn)行差分校正(409)；
步驟9.偽距估計(jì)(410)
執(zhí)行完差分校(409)模塊后，則進(jìn)入偽距估計(jì)(410)模塊；
步驟10.定位結(jié)果計(jì)算和顯示(411)
執(zhí)行完偽距估計(jì)(410)模塊后，則進(jìn)入定位結(jié)果計(jì)算和顯示(411)模塊，利用估計(jì)好的偽距完成定位結(jié)果計(jì)算和顯示；
步驟11.判斷中止(412)
執(zhí)行完定位結(jié)果計(jì)算和顯示(411)模塊后，則進(jìn)入判斷中止(412)模塊；如果是中止之后，則需要重新定位(413)；如果定位過程不中止，定位運(yùn)算PC機(jī)(42)將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取接收機(jī)輸出的載波相位(408)、差分校(409)、偽距估計(jì)(410)到定位結(jié)果計(jì)算和顯示(411)的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)(41)和參考接收機(jī)(5)；
步驟12.判斷重新定位(413)
如果是中止之后，則進(jìn)入判斷重新定位(413)模塊；如果是需要重新定位(413)，則進(jìn)入輸入用戶接收機(jī)初始點(diǎn)坐標(biāo)(407)模塊，需要再次輸入用戶接收機(jī)的初始位置坐標(biāo)，定位運(yùn)算PC機(jī)(42)將依次重復(fù)執(zhí)行定位運(yùn)算PC機(jī)獲取用戶接收機(jī)(41)和參考接收機(jī)(5)輸出的載波相位(408)、差分校(409)、偽距估計(jì)(410)到定位結(jié)果計(jì)算和顯示(411)的過程，該接收機(jī)包括用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)；如果不是重新定位(413)，則進(jìn)入結(jié)束(414)模塊；
步驟13.結(jié)束(414)
整個(gè)過程結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于所述的主控站P C機(jī)(1)和偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)之間的通訊協(xié)議、通訊過程和命令格式協(xié)議的具體工作步驟是
步驟1.通訊協(xié)議
通訊的波特率用固定，不可變，為9600bit/s通訊底層協(xié)議設(shè)定起始位1；數(shù)據(jù)位8；校驗(yàn)位0；結(jié)束位2；
步驟2.通訊過程
a).主控站PC機(jī)(1)通過串口發(fā)送命令
主控站PC機(jī)(1)根據(jù)可視化軟件界面中輸入的參數(shù)、地址和命令，編制命令數(shù)據(jù)幀；通過串口發(fā)送，命令數(shù)據(jù)幀中包含了地址碼信息；
b).偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)接收命令
偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)接收命令，根據(jù)格式獲取，命令編號、地址碼，判斷地址碼是否和自己的地址碼相同，如果相同，則根據(jù)命令字中的命令編號和參數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作；
步驟3.命令格式協(xié)議
命令格式協(xié)議設(shè)定如下
*PSEU為命令頭；命令編號為一個(gè)字節(jié)；地址碼為一個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)長度為兩個(gè)字節(jié)；命令參數(shù)；EOF為命令結(jié)束符
*PSEU的ASCII碼作為命令頭，EOF的ASCII碼作為命令結(jié)束符；命令字、參數(shù)都由逗號分隔，命令參數(shù)長度不限，偽衛(wèi)星基帶信號生成器(21)以接收到結(jié)束符作為命令結(jié)束標(biāo)志。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于所述的用載波相位的測量值估計(jì)偽距的時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型方法是用戶接收機(jī)(41)天線從一個(gè)已知點(diǎn)出發(fā)開始定位，在用戶接收機(jī)(41)對偽衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下，用載波相位的測量值估計(jì)偽距，為時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型；該方法的具體工作步驟是
步驟1.用載波相位的測量值估計(jì)偽距
單個(gè)用戶接收機(jī)(41)測量的載波相位估計(jì)偽距為用偽衛(wèi)星信號載波相位觀測方程如下
Φ＝ρ+c(dt-dT)+λN-dmul+εΦ
式中Φ為載波相位觀測值，c為光速，ρ是偽衛(wèi)星發(fā)射天線至用戶接收機(jī)(41)的距離，dt為用戶接收機(jī)(41)鐘差，-dT為偽衛(wèi)星信號的時(shí)鐘偏差，N為整周模糊度，λ為載波波長，dmul為多路徑誤差，εΦ為載波相位測量噪聲；
步驟2.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值
在時(shí)間-衛(wèi)星雙差模型中，用戶接收機(jī)(41)分別接收來自偽衛(wèi)星天線i(2401)和偽衛(wèi)星天線j(2402)信號的載波相位觀測值，且分別求得時(shí)刻0(2403)和時(shí)刻t(2404)的載波相位觀測值；
用戶接收機(jī)(41)天線從一個(gè)已知的起點(diǎn)開始定位，一開始時(shí)，四顆偽衛(wèi)星和用戶接收機(jī)(41)天線的實(shí)際距離是已知的，并記錄下此時(shí)用戶接收機(jī)(41)測得的四顆偽衛(wèi)星的載波相位觀測值，在0時(shí)刻測得的第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星的載波相位值為Φi(0)和Φj(0)；
其中i和j分別表示第i顆偽衛(wèi)星和第j顆偽衛(wèi)星，
將兩者之差得方程如下
式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦi(0)之差；
步驟3.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值
同理，在時(shí)刻t的時(shí)候，用戶接收機(jī)(41)天線移動(dòng)到了新的地點(diǎn)，載波相位觀測值為Φi(t)和Φj(t)；
將兩者之差得方程如下
式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦj(t)之差；
步驟4.從時(shí)刻0(2403)移動(dòng)至?xí)r刻t(2404)作差得到雙差方程
將方程(1)和方程(2)作差得到雙差方程如下
式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t 為Δdmulj-i(t)和Δdmulj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差；
步驟5.計(jì)算在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)(41)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差
上述(3)式中的雙差結(jié)果被認(rèn)為是時(shí)間0移動(dòng)至?xí)r間t，用戶接收機(jī)(41)到兩顆衛(wèi)星距離之差的變化量，則在t時(shí)刻，用戶接收機(jī)(41)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程如下
式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)；
步驟6.估計(jì)偽距及位置坐標(biāo)
設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)距離四顆偽衛(wèi)星的偽距
式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得；
將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)的位置坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于所述的用二維坐標(biāo)定位的位置求解算法的具體工作步驟是
步驟1.獲取當(dāng)前的偽距觀測值
a).對二維坐標(biāo)定位的算法列出如下方程
式中x1、y1、z1為第1顆偽衛(wèi)星坐標(biāo)，xu、yu、zu為用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)，zu是已知常量；bu為偽距共有誤差，ρ1為第1顆偽衛(wèi)星到用戶接收機(jī)的偽距；
b).用線性化的微分過程
對方程(1)進(jìn)行線性化
c).對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方方程得到下面線性方程組組成的矩陣
根據(jù)上述過程(1)、(2)對4顆偽衛(wèi)星聯(lián)立四個(gè)方程得到下面線性方程組組成的矩陣為
其中
ρ1為計(jì)算得偽距減去測量偽距，下標(biāo)i代表第i顆偽衛(wèi)星
步驟2.用最小二乘法解出xu、yu
選取當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)的估計(jì)值，代入方程組，求解，利用上述的最小二乘法可以解出xu、yu，令則用最小二乘法求解
xu、yu解出得到的是真實(shí)用戶接收機(jī)坐標(biāo)和用戶接收機(jī)初始估計(jì)的坐標(biāo)的差值；
步驟3.修正原先估計(jì)得xu、yu
將解出的xu、yu修正原先估計(jì)得xu、yu，則用戶接收機(jī)(41)的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果修正為
xu′＝xu+xu
yu′＝y(tǒng)u+yu
步驟4.將修正后的xu′、yu′重新代入方程組
如果將新的用戶接收機(jī)坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果再作為初始坐標(biāo)代入上述公式進(jìn)行運(yùn)算，可以解出新的xu、yu，并再次修正；反復(fù)上述過程直至
小于一個(gè)預(yù)定的值，或?yàn)?.01米；則認(rèn)為用戶接收機(jī)的坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)非常接近真實(shí)的用戶接收機(jī)位置坐標(biāo)了；
步驟5.重復(fù)上述步驟1至步驟4
不斷重復(fù)上述步驟1至步驟4，直到解出的xu、yu的絕對值小于等于0.01米的閾值，則認(rèn)為解出的xu、yu已經(jīng)收斂到了用戶接收機(jī)的真實(shí)坐標(biāo)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于所述的用參考接收機(jī)(5)為用戶接收機(jī)(41)作差分校正數(shù)據(jù)后的處理方法和用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)的處理方法一樣，該方法的具體工作步驟是
步驟1.在時(shí)刻0的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下
式中ΔΦj-i(0)為Φj(0)和Φi(0)之差，ΔdTj-i(0)為dTj(0)和dTi(0)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(0)為dmulj(0)和dmuli(0)之差，ΔεΦj-i(0)為εΦj(0)和εΦi(0)之差；
步驟2.在時(shí)刻t的時(shí)候，第j顆偽衛(wèi)星與第i顆偽衛(wèi)星兩者之差的載波相位觀測值的方程如下
式中ΔΦj-i(t)為Φj(t)和Φi(t)之差，ΔdTj-i(t)為dTj(t)和dTi(t)之差，λΔNj-i為λNj和λNi之差，Δdmulj-i(t)為dmulj(t)和dmuli(t)之差，ΔεΦj-i(t)為εΦj(t)和εΦi(t)之差；
步驟3.從時(shí)刻0(2403)移動(dòng)至?xí)r刻t(2404)作差得到雙差方程如下
式中ΔΦj-i|0t為時(shí)間及星間雙差值，ΔdTj-i|0t為ΔdTj-i(t)和ΔdTj-i(0)之差，Δdmulj-i|0t為Δdmulj-i(t)和Δdmilj-i(0)之差，ΔεΦj-i|0t為ΔεΦj-i(t)和ΔεΦj-i(0)之差；
步驟4.完成差分校正
a).參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)
參考接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到
ΔΦr2-1|0t 、ΔΦr3-1|0t、ΔΦr4-1|0t
b).用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)
用戶接收機(jī)獲得的數(shù)據(jù)利用上述公式1-3處理后分別得到
ΔΦu2-1|0t、ΔΦu3-1|0t、ΔΦu4-1|0t
然后根據(jù)下面公式得到時(shí)間及星間雙差值
為完成了差分校正；
步驟5.計(jì)算偽距估計(jì)值
a).將上述公式6的結(jié)果代入用戶接收機(jī)(41)到偽衛(wèi)星i和偽衛(wèi)星j的距離差的方程(4)
式中ΔΦj-i|0t為測量值的雙差結(jié)果，Δρj-i(0)由于輸入了初始位置，所以是已知的，cΔdTj-i|0t實(shí)質(zhì)上是不同偽衛(wèi)星時(shí)鐘不同步造成的誤差項(xiàng)，Δdmulj-i|0t是多路徑誤差造成的誤差項(xiàng)，ΔεΦj-i|0t則是測量噪聲引起的隨機(jī)誤差造成的誤差項(xiàng)；
b).繼續(xù)代入方程(5)
設(shè)0時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)距離四顆偽衛(wèi)星的距離為R1(0)、R2(0)、R3(0)、R4(0)，則由此以如下的方法估計(jì)t時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)距離四顆偽衛(wèi)星的偽距
式中Δρ2-1(t)、Δρ3-1(t)、Δρ4-1(t)由上述(4)式求得；
將(5)式估計(jì)的偽距代入通常的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS計(jì)算位置的迭代式中，為求得t時(shí)刻用戶接收機(jī)(41)的位置坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)的載波相位定位方法，其特征在于所述的參考接收機(jī)(5)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法實(shí)現(xiàn)定位，用參考接收機(jī)作差分，用戶接收機(jī)(41)的數(shù)據(jù)和參考接收機(jī)(5)的數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)刻的，而參考接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和用戶接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)不一定同時(shí)到達(dá)計(jì)算機(jī)，將導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)差分，參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)的一幀數(shù)據(jù)包含了時(shí)間標(biāo)記和四顆偽衛(wèi)星的載波相位測量數(shù)據(jù)，只有時(shí)間標(biāo)記相同的數(shù)據(jù)幀做差分，該系統(tǒng)用參考數(shù)據(jù)存儲搜索方法的具體工作步驟是
步驟1.開始(501)
定位運(yùn)算PC機(jī)(42)每0.5秒檢查一次是否受到用戶接收機(jī)和參考接收機(jī)數(shù)據(jù)，如有則進(jìn)行解碼操作獲得數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)參考接收機(jī)和用戶接收機(jī)分組；
步驟2.獲取參考數(shù)據(jù)并存儲(502)
執(zhí)行完初始化(501)模塊后，則進(jìn)入獲取參考數(shù)據(jù)并存儲(502)模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)(42)會收到5-6幀的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)；參考接收機(jī)分配兩組存儲空間用來存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒內(nèi)收到的幾幀數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的幾幀數(shù)據(jù)；
步驟3.獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲(503)
執(zhí)行完獲取參考數(shù)據(jù)并存儲(502)模塊后，則進(jìn)入獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲(503)模塊，每0.5秒內(nèi)，定位運(yùn)算PC機(jī)(42)會收到5-6幀的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)；用戶接收機(jī)同樣分配兩組空間存儲數(shù)據(jù)，一組存儲上一個(gè)0.5秒未處理完的數(shù)據(jù)，一組存儲本次收到的數(shù)據(jù)；
步驟4.判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(504)
執(zhí)行完獲取用戶數(shù)據(jù)并存儲(503)模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(504)模塊；
如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(510)模塊；
如果用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A(505)模塊；
步驟5.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(506)
執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀A(505)模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(506)模塊；
步驟6.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀(507)
執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(506)模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀(507)模塊；
如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正(508)模塊，進(jìn)行差分處理；
如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，則跳過差分處理，進(jìn)入定位解算(509)模塊；
步驟7.定位解算(509)
執(zhí)行完差分校正(508)模塊和沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考數(shù)據(jù)幀，均進(jìn)入定位解算(509)模塊；
步驟8.反饋到步驟4
執(zhí)行完定位解算(509)模塊后，則反饋到步驟4用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(504)模塊；
重復(fù)上述步驟4、步驟5和步驟6過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀；
步驟9.判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(511)
執(zhí)行完將參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”的數(shù)據(jù)移入“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(510)模塊后，則進(jìn)入判斷用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(511)模塊；
如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是空，則進(jìn)入結(jié)束(512)模塊；
如果用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”非空，則進(jìn)入提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B(513)模塊；
步驟10.搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(514)
執(zhí)行完提取一個(gè)數(shù)據(jù)幀B(513)模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(514)模塊；
步驟11.搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(515)
執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(514)模塊后，則進(jìn)入搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(515)模塊；
步驟12.判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀(516)
執(zhí)行完搜索參考接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(515)模塊后，則進(jìn)入判斷是否找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀(516)模塊；
如果是找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入差分校正、定位解算(517)模塊，進(jìn)行差分和定位處理；
如果沒有找到相同時(shí)間標(biāo)記的參考接收機(jī)數(shù)據(jù)幀，則進(jìn)入將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(518)模塊；
步驟13.反饋到步驟9
執(zhí)行完差分校正、定位解算(517)模塊和將該數(shù)據(jù)幀移至用戶接收機(jī)的“上次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”(518)模塊后，則反饋到步驟9用戶接收機(jī)的“本次接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)”是否空(511)模塊；
重復(fù)上述步驟9、步驟10、步驟11和步驟12過程，直到處理完所有前0.5秒未處理完的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)幀。
全文摘要
一種涉及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS技術(shù)的裝置及其載波相位定位方法，尤指一種基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號等硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，主要用于在室內(nèi)等無法獲得全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號場合的偽衛(wèi)星亞分米級室內(nèi)定位系統(tǒng)及其載波相位定位方法。該系統(tǒng)至少包括主控站PC機(jī)和參考接收機(jī)等，各裝置組合為一整體的室內(nèi)定位系統(tǒng)；該方法通過載波相位定位方法實(shí)現(xiàn)；主要解決偽衛(wèi)星的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)問題及室內(nèi)偽衛(wèi)星布局問題等有關(guān)技術(shù)問題。本發(fā)明的積極效果是該系統(tǒng)和方法能夠?qū)崿F(xiàn)封閉區(qū)域內(nèi)的自主導(dǎo)航，適合于在室內(nèi)等無法獲得天上GPS衛(wèi)星信號而又需要較高精度定位結(jié)果的場合，具有使用方便、控制簡捷有效等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01S1/00GK101158719SQ200710170528
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者陸星海, 戰(zhàn)興群, 翟傳潤, 劉峻寧, 宋嫡兒, 實(shí) 李, 華 胡, 婧 張, 孟祥夫 申請人:上海伽利略導(dǎo)航有限公司