本发明专利技术公开了一种基于协同定位的终端间定向方法。其特征在于，结合无线测距和伪距双差的定向方法。终端获取全球导航系统的卫星观测数据，从而获取卫星伪距信息，利用全球导航系统的卫星观测值和邻近终端的导航卫星观测值，建立伪距差分模型。差分伪距与无线测距测出终端间的距离相结合，建立终端间的定向方程。在共视卫星数目不同的情况下采用了不同的定向方法，获取定向结果，可在共视卫星少于4颗情况下实现终端间定向。本发明专利技术还公开了一种终端间定向装置，通过上述方法和装置，可在共视卫星少于4颗情况下实现终端间定向，因此本发明专利技术具有较高的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全球卫星导航系统、无线网络和车联网领域，更具体地，涉及基于全球 卫星导航系统、无线测距和车联网的车辆终端间定向方法及其装置。
技术介绍
当前车联网技术是汽车技术两大发展趋势之一。车联网系统，是指利用先进传感 器技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个 系统间大范围、大容量数据交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通 全时空控制，提供以交通效率和交通安全为主的网络与应用。其中，对每一辆汽车的全程感 知是对其全程控制中的关键技术。对每一辆汽车的全程感知包括对自身位置以及周围其他 汽车信息的感知。 全球定位系统（GNSS)被广泛的应用于车辆导航领域，成为了智能交通位置信息 的主要来源。然而，由于城市环境下高楼林立造成卫星信号被遮挡，且多径信号严重干扰， 造成GNSS定位误差高达到数十米到上百米，甚至不能够定位。低定位精度和可用性限制 了 GNSS系统在车辆安全、防碰撞检测等关系生命安全领域的使用。为了满足关键领域的需 求，提高车辆间相对定位的能力，采用了一系列点对点测距方式。常见的测距方法主要依据 无线网络信号的特点，包括接收信号强度指示（Received Signal Strength Indication, RSSI)、到达角（Angle of Arrival, AOA)、到达时间（Time ofArrival，TOA)及到达时间差 (Time Difference ofArrival，TD0A)等。然而，这些方案均无法便捷的给出方位信息。协同 定位通过车辆间的伪距信息的共享，采用伪距双差的方法给出高精度的车辆间方向矢量。 然而，该方法需要四颗共视卫星，限制了其应用范围。因此，对于恶劣环境下能够高效、稳定 的提供车辆间方位信息的研究具有重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于协同定位的终端间定向方法及其装置，系统结 合无线测距和伪距双差的定向方法，在伪距层面进行系统状态的融合，建立系统定向模型， 在共视卫星少于4颗情况下能够实现终端间方向的测定，提高协同定位方法的适用范围， 提高复杂环境下的定向性能。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的： 本专利技术提供了一种结合无线测距和伪距双差实现终端间定向的方法，所述方法： 通过卫星导航系统获得各卫星的观测值，并根据观测值得到初始伪距； 通过无线测距方式获取两个终端之间的相对距离； 通过无线通讯方法交换两个终端间的卫星导航数据和测距数据； 综合利用了导航卫星观测值和无线测距数据进行位置的解算； 根据共视卫星的数目动态的选择定向的方法，在二维定向、三维定向和带约束的 差分定向三种方案中动态选择； 无线测距测出的车辆间距离与伪距双差给出的双差伪距构成包含车辆间仰角与 方位角的双差模型，求解方程组，求得车辆间的仰角与方位角。 优选的，在共视卫星多于4颗形况下，建立卫星间双差或者三差模型方程，并构建 方程组，经无线测距信息作为方位解算约束，从而得到终端间的方位信息。 优选的，在共视卫星多于2颗情况下，可以建立多个双模模型方程，构成方程组， 由于三角函数的对称性，其计算值需要扩展到。采用迭代求解的方式计 算出方位角与仰角。 优选的，在共视卫星为2颗情况下，只能建立一个双差模型方程，考虑平直道路 上，车辆间仰角较小，可以认为处于同一水平面上，即认为车辆间仰角为〇度，可求得车辆 间的方位角。 定位方程的求解可以通过最小二乘法、加权最小二乘法、卡尔曼滤波方法以及其 他方法进行方位解算。 本专利技术还提供了一种结合无线测距和伪距双差实现终端间定向的装置，所述装置 包括：卫星导航接收模块、无线数据传输测距模块、数据处理模块。其中， 卫星导航接收模块的主要功能是接收卫星天线的射频信号，通过射频模块转变为 中频导航信号，与本地复制的伪随机码进行相关处理，从而实现对导航信号的捕获，跟踪， 测量，输出导航信息及伪距、多普勒、载波相位等数据。 无线数据传输测距模块的主要功能是利用无线信号的能量、传输时间等信息提供 终端间相对距离的测算工作，并利用无线网络进行数据传输，从而交换终端间的数据信息， 统一参与定位过程。 数据处理模块用于处理来自卫星导航接收机的卫星观测数据和电文信息，以及来 自无线数据传输测距模块的测距信息和邻近终端的卫星数据信息，通过适用的定向方法建 立定向模型，并通过最小二乘、卡尔曼滤波等方案进行位置求解。 本专利技术所提供的一种结合无线测距和伪距双差实现终端间定向的方法及装置，从 导航接收机读取卫星观测值，用于生成伪距；利用无线测距方法获得车辆终端间的相对距 离；利用无线传输系统获得邻近节点的伪距信息。利用所获取的伪距、相对位置、邻近节点 的伪距信息共同构建车辆定向方程，并采用最小二乘等方法进行方位信息的解算。 本专利技术提出的定向方法能够有效解决共视卫星不足的情况下的定向问题，通过伪 距双差给出高精度的车辆间方向矢量，利用无线测距可以很方便的测出车辆间距离，可以 在共视卫星少于4颗的情况下实现车辆间定向，提高协同定位方法的适用范围，因此本发 明具有较高商用价值。【附图说明】 图1为本专利技术一种基于协同定位的车辆间定向方法流程示意图； 图2为本专利技术实施例的装置结构示意图；【具体实施方式】 以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本专利技术技术方案的特征及其技 术效果，但本专利技术不局限于本实施例。 图1为本专利技术结合无线测距和伪距双差实现车辆终端间定向的方法流程示意图， 如图1所示，所述方法包括以下步骤： 步骤101，读取GNSS测量值和导航电文。具体为： GNSS 是指全球导航卫星定位系统（Global Navigation Staellite Systems)，包 含但不限于GPS，Galileo, GLONASS和北斗系统。系统启动，卫星处理模块接收卫星信号，跟 踪通道准备好测量值后，向处理器发送中断。处理器从跟踪通道读取测量值和导航电文，所 述测量值包括：码测量值和载波测量值。 步骤102,获取邻近终端的GNSS测量值。具体为： 利用无线通讯系统与邻近的终端建立通讯联系，并交换两个终端的GNSS测量值 信息。 步骤103,测量终端间的相对距离信息。具体为： 利用无线测距手段，测量交换GNSS测量信息的终端，得到本终端与邻近终端的相 对距离信息。 步骤104,共视卫星数目的判断。具体为： 分析本终端和邻近终端的GNSS观测值信息，如果两终端能够获得来自同一颗卫 星的观测数据，则表示该卫星为两终端的共视卫星，可以参与协同定位的计算；如果一颗卫 星只出现在一个终端的观测值中，则该卫星非两终端的共视卫星。判断共视卫星的数目从 而动态的选择合适的定位方法。 步骤105,当共视卫星只有两颗时，进行二维定向方法。具体为： 利用两颗共视卫星的测量数据，建立两个伪距双差方程或一个伪距三差方程，利 用卫星方位与终端关系以及终端间相对距离信息建立定向模型。由于共视卫星少，此时假 定两节点处于同一平面，即认为两节点的仰角为〇度，然后求解出两终端间的方位角。 步骤106,当共视卫星有三颗时，进行三维定向方法。具体为： 利用三颗共视卫星的测量数据，建立三个伪距双差方程或两个伪距三差方程，利 用卫星方位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于协同定位的终端间定向方法，其特征在于，利用全球导航系统的卫星观测值和邻近终端的导航卫星观测值，建立了伪距差分模型，同时利用终端间矢量与卫星矢量的关系建立方程，并结合无线测距信息，并对于不同数目的共视卫星采用不同的定向方法，从而实现终端间的定向。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：雷登云，陈昌雁，张彦彬，路卫军，崔小欣，黄永灿，于敦山，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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