基于RTOS的智能天线多源无线导航装置及导航方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种RTOS的智能天线多源无线导航装置及导航方法，该基于RTOS的智能天线多源无线导航装置包括：智能天线、卫星导航基带信号处理模块、UWB通信芯片和导航信息处理平台，智能天线分别与卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片连接，智能天线用于接收卫星导航信号和接收发射UWB信号；卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片集成于导航信息处理平台上，UWB通信芯片用于实现UWB信号采样，卫星导航基带信号处理模块基于RTOS嵌入式实时操作系统实现卫星定位、UWB定位、以及卫星与UWB自适应融合定位功能。应用本发明专利技术的技术方案，能够解决现有技术中在易受干扰和遮挡等城市复杂环境条件下导航定位精度低的技术问题。市复杂环境条件下导航定位精度低的技术问题。市复杂环境条件下导航定位精度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于RTOS的智能天线多源无线导航装置及导航方法


[0001]本专利技术涉及无线导航
，尤其涉及一种基于RTOS的智能天线多源无线导航装置及导航方法。

技术介绍

[0002]在全源定位与导航
，目前应用最多的是将卫星导航与惯性导航、天文导航等多种导航系统或导航传感器快速集成的方式实现多源定位导航，但惯性导航以及天文导航应用成本较高，且惯性导航具有随时间累积位置、速度误差发散的特性，同时存在单一卫星导航系统在易受干扰和遮挡等城市复杂环境下，难以持续保持高精度导航定位能力的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种RTOS的智能天线多源无线导航装置，该基于RTOS的智能天线多源无线导航装置包括：智能天线、卫星导航基带信号处理模块、UWB通信芯片和导航信息处理平台，智能天线分别与卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片连接，智能天线用于接收卫星导航信号和接收发射UWB信号；卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片集成于导航信息处理平台上，UWB通信芯片用于实现UWB信号采样，卫星导航基带信号处理模块基于RTOS嵌入式实时操作系统实现卫星定位、UWB定位、以及卫星与UWB自适应融合定位功能。
[0005]进一步地，智能天线采用捷变频技术，工作频点涵盖BDS B1C、BDS
‑
B3I频点以及5G频点。
[0006]进一步地，UWB通信芯片采用超宽带信号收发模组。<br/>[0007]进一步地，RTOS嵌入式实时操作系统为u/Cos嵌入式实时操作系统。
[0008]进一步地，卫星导航基带信号处理模块包括数字处理模块、ADC转换器、低噪放大器、下变频电路和LTCC滤波器；智能天线依次通过低噪放大器、下变频电路和LTCC滤波器与ADC转换器连接，ADC转换器与数字处理模块连接，数字处理模块用于进行BDS差分定位解算、UWB定位解算和卫星与UWB自适应融合定位解算。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提供了一种基于RTOS的智能天线多源无线导航方法，该基于RTOS的智能天线多源无线导航方法采用如上所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置实现多源导航。
[0010]进一步地，基于RTOS的智能天线多源无线导航方法采用卡尔曼滤波算法进行卫星与UWB自适应融合定位解算。
[0011]进一步地，卡尔曼滤波算法中状态向量为X＝[x y vx vy]T
，其中，x和y分别为UWB定位解算得到的载体的东向和北向坐标；vx和vy分别为东向和北向上对应的速度分量；观测方程为Z
k
＝H
k
X
k
+y
uwb
(k)+V
k
，其中，X
k
为k时刻的状态量；Z
k
为k时刻的观测向量，
x
uwb
(k)、y
uwb
(k)为k时刻UWB解算得到的位置；v
obs
(k)、θ
obs
(k)分别为k时刻BDS解算得到的速度和方位角信息；观测矩阵刻BDS解算得到的速度和方位角信息；观测矩阵或或和分别为x和y方向上速度分量的估计值；V
k
为k时刻的观测噪声，观测噪声的协方差矩阵为σ
x
,σ
y
为UWB解算得到的位置的方差，σ
v
,σ
θ
分别为BDS解算得到的速度和方位角信息的方差，v
x
(k)和v
y
(k)分别为服从和的高斯白噪声序列，v
v
(k)为服从N的速度观测噪声，v
θ
(k)为服从N的方位角观测噪声。
[0012]进一步地，UWB定位解算方法包括：根据GDOP值获取与待定位目标位置相关的基站坐标信息，并建立待定目标和基站的数学模型；根据待定目标和基站的数学模型获取UWB位置信息解算公式；对UWB位置信息解算公式进行线性化获取最小二乘解用作目标位置信息。
[0013]进一步地，UWB位置信息解算公式为其中，(x
c1
,y
c1
,z
c1
)为BTS1基站的坐标，(x
si
,y
si
,z
si
)为目标移动站坐标当前坐标；c和δt1分别为光速和时间增量；(x
u
,y
u
,z
u
)为目标坐标，(x
cj
,y
cj
,z
cj
)为BTS
j
基站的坐标，j∈[1,N]；最小二乘解为
ΔU
LS
＝(B
T
B)
‑1B
T
ΔM，其中，ΔM＝[Δρ,Δd,Δr]T
，a
j,x
、a
j,y
、a
j,z
为BTS
j
基站在x，y，z三向的矢量，b
j,x
、b
j,y
、b
j,z
为BTS
j
基站坐标，即(x
cj
,y
cj
,z
cj
)；Δρ、Δd、Δr分别为ρ、d、r的标准差。
[0014]应用本专利技术的技术方案，提供了一种基于RTOS的智能天线多源无线导航装置及导航方法，该基于RTOS的智能天线多源无线导航装置通过智能天线既能同时接收BDS卫星信号与UWB脉冲信号，又能发射UWB脉冲，集成融合卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片，基于RTOS嵌入式实时操作系统实现卫星定位、UWB定位、以及卫星与UWB自适应融合定位功能。本专利技术能够在易受干扰和遮挡等城市复杂环境条件下，提供定位授时服务的多源无线导航，以及在卫星拒止条件下具备定位以及守时能力。该多源无线导航装置工作稳定可靠，定位精度高。与现有技术相比，本专利技术的技术方案能够解决现有技术中在易受干扰和遮挡等城市复杂环境条件下导航定位精度低的技术问题。
附图说明
[0015]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置结构示意图；
[0017]图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基于RTOS的智能天线多源无线导航方法原理示意图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RTOS的智能天线多源无线导航装置，其特征在于，所述基于RTOS的智能天线多源无线导航装置包括：智能天线、卫星导航基带信号处理模块、UWB通信芯片和导航信息处理平台，所述智能天线分别与卫星导航基带信号处理模块和UWB通信芯片连接，所述智能天线用于接收卫星导航信号和接收发射UWB信号；所述卫星导航基带信号处理模块和所述UWB通信芯片集成于所述导航信息处理平台上，所述UWB通信芯片用于实现UWB信号采样，所述卫星导航基带信号处理模块基于RTOS嵌入式实时操作系统实现卫星定位、UWB定位、以及卫星与UWB自适应融合定位功能。2.根据权利要求1所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置，其特征在于，所述智能天线采用捷变频技术，工作频点涵盖BDS B1C、BDS
‑
B3I频点以及5G频点。3.根据权利要求1或2所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置，其特征在于，所述UWB通信芯片采用超宽带信号收发模组。4.根据权利要求1所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置，其特征在于，所述RTOS嵌入式实时操作系统为u/Cos嵌入式实时操作系统。5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置，其特征在于，所述卫星导航基带信号处理模块包括数字处理模块、ADC转换器、低噪放大器、下变频电路和LTCC滤波器；所述智能天线依次通过所述低噪放大器、所述下变频电路和所述LTCC滤波器与所述ADC转换器连接，所述ADC转换器与所述数字处理模块连接，所述数字处理模块用于进行BDS差分定位解算、UWB定位解算和卫星与UWB自适应融合定位解算。6.一种基于RTOS的智能天线多源无线导航方法，其特征在于，所述基于RTOS的智能天线多源无线导航方法采用如权利要求1至5中任一项所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航装置实现多源导航。7.根据权利要求6所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航方法，其特征在于，所述基于RTOS的智能天线多源无线导航方法采用卡尔曼滤波算法进行卫星与UWB自适应融合定位解算。8.根据权利要求7所述的基于RTOS的智能天线多源无线导航方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波算法中状态向量为X＝[x y vx vy]
T
，其中，x和y分别为UWB定位解算得到的载体的东向和北向坐标；vx和vy分别为东向和北向上对应的速度分量；观测方程为Z
k
＝H
k
X
k
+y
uwb
(k)+V
k
，其中，X
k
为k时刻的状态量；Z
k
为k时刻的观测向量，x
uwb
(k)、y
uwb
(k)为k时刻UWB解算得到的位置；v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建勋，何伟，王强，何子君，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：