基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，包括部署于室内环境中的定位伪卫星和辅助定位模块，定位伪卫星用于接收北斗卫星定位信号获得其第一定位坐标；辅助定位模块接收北斗卫星定位信号获取其自身坐标，通过视觉定位得到定位目标的几何空间位置坐标，以辅助定位模块的自身坐标为基准，结合定位目标的几何空间位置坐标得到第二定位坐标，基于第二定位坐标对第一定位坐标进行修正得到目标定位坐标。本发明专利技术采用定位伪卫星和辅助定位模块结合视频辅助定位实现室内目标高精度快速定位，解决电力站房室内高精度定位难题并与户外北斗定位进行时空融合修正，得到高精度的位置参数，实现室内外定位结果的连续性。续性。续性。

【技术实现步骤摘要】
基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及室内外融合的北斗卫星导航定位
，尤其是指一种基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统及方法。

技术介绍

[0002]随着电力领域数字化技术的发展，室内定位在电力生产中起到了重要作用，常见的室内定位方式有蓝牙、UWB、激光等，这些方案作用范围小，对特定环境要求高，不利于大范围推广。北斗卫星导航系统是新基建战略的重要组成部分，目前已经在各行各业得到了广泛的应用。然而，对于卫星定位系统而言，接收机需要捕获到4颗以上的卫星信号才能完成定位。在电力施工环境下，由于定位环境复杂多样，在室内或者有遮挡环境中，卫星信号时衰减相对严重，甚至会出现完全接收不到卫星信号的情况，致使GNSS天线可接收的信号微弱，甚至不能跟踪到足够数量的卫星，导致定位稳定性降低。
[0003]北斗伪卫星是一种播发与GNSS信号兼容的导航增强设备，通过播发全频段导航定位信号，商品化GNSS接收机或芯片在不改变硬件模块的条件下，只需升级软件即可实现伪卫星信号的接收和定位。伪卫星可看作一种基于地面的可发射模拟卫星信号的信号中继器，基于伪卫星的定位方法可以将北斗导航定位扩展到室内环境，实现室内外的无缝定位。伪卫星(pseudoLite,PL)作为北斗卫星导航系统的重要补充，主要用于封闭空间或GNSS信号遮挡较严重区域的高精度定位。由于其可以在相对秘密空间中播发与GNSS类似的信号，可扩展传统卫星定位系统的作用范围。
[0004]目前已有相关专利对基于伪卫星的定位方法进行了研究。专利202111010076.9公开了一种基于伪卫星技术的室内外无缝定位方法与系统，通过将伪卫星发射端改为一个收发系统，可以在室内定位的同时接收外部卫星信号，使得室内定位和室外定位相结合，系统还新增了一个参考发射端，通过求得与室内定位目标的距离和夹角，从而辅助测算出室外位置。但是，该专利技术需要至少三个伪卫星模拟收发端、以及主控端，分别设置在室内的不同位置上，且伪卫星模拟收发端和参考发射端的三维位置坐标已知，对部署环境有一定要求，影响了其应用范围。专利202210703045.X公开了一种基于伪卫星和UWB的融合定位系统及定位方法，该方法包括多个一体化基站组成的伪卫星定位星座，以及用于接收基站信号进行位置坐标计算和导航的一体化接收机。一体化基站和一体化接收机均由伪卫星模块和UWB模块组成，伪卫星模块和UWB模块共用多频段天线收发伪卫星信号和UWB信号并由同一时钟驱动；一体化基站使用同一1PPS信号触发产生伪卫星信号和UWB信号，保证两种信号严格时钟同步；一体化接收机的伪卫星模块和UWB模块协调产生1PPS授时信号并联合解算出定位信息。但是该方法需要在定位场景中建立由多个伪卫星基站组成伪卫星定位星座，以及用于接收多个伪卫星基站信号进行位置坐标计算和导航的多个一体化接收机；每个伪卫星基站包括基站天线模块、基站伪卫星模块、基站UWB模块、基站时钟模块；每个一体化接收机包括接收机天线模块、接收机伪卫星模块、接收机UWB模块、接收机时钟模块、定位结算模块；基站天线模块和接收机天线模块均采用多频段共用天线；需要保证伪卫星信号和UWB信
号的时钟同步。上述要求使得此方法的安装配置和调试较为复杂。专利201420348340.9公开了一种基于伪卫星的室内定位系统，该系统在室内布设3个或3个以上的伪卫星基站，在伪卫星基站配备气压测高传感器，伪卫星的三维位置事先采用高精度GNSS接收机精确测得，这些信息按照一定的格式进行编码，生成导航电文。伪随机码与导航电文先采用扩频调制，然后再进行载波调制后再上变频经天线发射出去。伪卫星基站配备有气压测高传感器，伪卫星基站发射类似GNSS卫星导航信号。用户端也同样配备温度和气压传感器，用户接收机接收伪卫星基站发出的信号，经捕获、跟踪、电文解调和距离提取，并联合气压测高信息，利用高度约束方法实现用户三维定位。该系统室内定位部分采用气压测高方式，应用范围和精度受到一定限制。
[0005]因此，迫切需要提出一种能够解决电力站房室内高精度定位难题的北斗室内定位方法。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统及方法，其创新的采用单个定位伪卫星和辅助定位模块，结合视频辅助定位实现室内目标高精度快速定位，解决电力站房室内高精度定位难题并与户外北斗定位进行时空融合修正，从而得到高精度的位置参数，实现室内外定位结果的连续性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，包括：
[0008]一定位伪卫星，其部署于室内环境中，所述定位伪卫星用于接收北斗卫星定位信号并将其转发至定位目标，由定位目标利用北斗卫星定位信号获得其第一定位坐标；
[0009]一辅助定位模块，其部署于室内环境中，所述辅助定位模块接收北斗卫星定位信号获取辅助定位模块的自身坐标；
[0010]所述辅助定位模块包括一室内视频定位单元，所述室内视频定位单元用于跟踪定位目标，通过视觉定位得到定位目标的几何空间位置坐标，以辅助定位模块的自身坐标为基准，结合定位目标的几何空间位置坐标进行叠加计算，得到第二定位坐标；
[0011]其中，所述辅助定位模块包括一定位修正单元，所述定位修正单元用于接收第一定位坐标和第二定位坐标，并基于第二定位坐标对第一定位坐标进行修正，得到目标定位坐标。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述定位伪卫星包括：
[0013]第一信号接收单元，其用于接收北斗卫星定位信号；
[0014]信号处理单元，其用于将接收到的北斗卫星定位信号进行缓存和分类，并生成与北斗卫星定位信号具有相同格式的数据帧；
[0015]信号增益发送单元，其用于将数据帧在室内环境中进行播发。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述北斗卫星定位信号包括三个频点的载波信号、北斗导航定位测距码和北斗导航定位数据码，其中数据码包含扩展的扩展D1导航电文和扩展的扩展D2导航电文。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述辅助定位模块包括：
[0018]第二信号接收单元，其用于接收北斗卫星定位信号并基于该北斗卫星定位信号获取辅助定位模块的自身坐标；
[0019]坐标转换单元，其用于以辅助定位模块的自身坐标为基准，结合定位目标的几何空间位置坐标进行叠加计算，得到定位目标的第二定位坐标。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述第二定位坐标的计算公式如下：
[0021][0022][0023][0024]其中，N为地球的圆曲率半径，e为地球的偏心率，(L,B,H)为第二定位坐标，(x,y,z)为定位目标的几何空间位置坐标，a为地球的长半轴，b为地球的短半轴，θ为高度角。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述定位修正单元基于第二定位坐标对第一定位坐标进行修正的方法包括：
[0026]设第一定位坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于，包括：一定位伪卫星，其部署于室内环境中，所述定位伪卫星用于接收北斗卫星定位信号并将其转发至定位目标，由定位目标利用北斗卫星定位信号获得其第一定位坐标；一辅助定位模块，其部署于室内环境中，所述辅助定位模块接收北斗卫星定位信号获取辅助定位模块的自身坐标；所述辅助定位模块包括一室内视频定位单元，所述室内视频定位单元用于跟踪定位目标，通过视觉定位得到定位目标的几何空间位置坐标，以辅助定位模块的自身坐标为基准，结合定位目标的几何空间位置坐标进行叠加计算，得到第二定位坐标；其中，所述辅助定位模块包括一定位修正单元，所述定位修正单元用于接收第一定位坐标和第二定位坐标，并基于第二定位坐标对第一定位坐标进行修正，得到目标定位坐标。2.如权利要求1所述的基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于，所述定位伪卫星包括：第一信号接收单元，其用于接收北斗卫星定位信号；信号处理单元，其用于将接收到的北斗卫星定位信号进行缓存和分类，并生成与北斗卫星定位信号具有相同格式的数据帧；信号增益发送单元，其用于将数据帧在室内环境中进行播发。3.如权利要求1或2所述的基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于：所述北斗卫星定位信号包括三个频点的载波信号、北斗导航定位测距码和北斗导航定位数据码，其中数据码包含扩展的扩展D1导航电文和扩展的扩展D2导航电文。4.如权利要求1所述的基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于，所述辅助定位模块包括：第二信号接收单元，其用于接收北斗卫星定位信号并基于该北斗卫星定位信号获取辅助定位模块的自身坐标；坐标转换单元，其用于以辅助定位模块的自身坐标为基准，结合定位目标的几何空间位置坐标进行叠加计算，得到定位目标的第二定位坐标。5.如权利要求1或4所述的基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于：所述第二定位坐标的计算公式如下：在于：所述第二定位坐标的计算公式如下：在于：所述第二定位坐标的计算公式如下：其中，N为地球的圆曲率半径，e为地球的偏心率，(L,B,H)为第二定位坐标，(x,y,z)为
定位目标的几何空间位置坐标，a为地球的长半轴，b为地球的短半轴，θ为高度角。6.如权利要求5所述的基于伪卫星定位信息融合修正的北斗室内定位系统，其特征在于：所述定位修正单元基于第二定位坐标对第一定位坐标进行修正的方法包括：设第一定位坐标为(L0,B0,H0)，第二定位坐标为(L,B,H)，将经纬度的角度坐标转换为对应的弧度坐标如下：L0'＝π
×
L0/180B0'＝π
×
B0/180L'＝π
×
L/180B'＝π
×
B/180，将弧度坐标转换为笛卡尔坐标系如下：X0＝cos(L0')
×
cos(B0')Y0＝co...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，朱道华，赵新冬，黄伟，郭雅娟，蒋承伶，韦磊，毕晓甜，孙云晓，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：