一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统及方法。通过获取伪卫星信标机的三维坐标；利用伪卫星控制模块生成导航信号，导航信号内置伪卫星信标机的三维坐标；利用伪卫星信标机发射导航信号；利用安卓终端接收无线导航信号，并进行处理为导航电文，从导航电文中直接获取伪卫星信标机的三维坐标，从而解算出安卓终端的位置信息。可见，本发明专利技术通过对安卓智能操作系统提供的提取GNSS原始导航电文和原始观测值功能的深度开发，实现了智能终端直接获取伪卫星位置坐标，避免了复杂的星历开普勒轨道根数表达和计算方法，而且所有安卓终端都不需要进行任何硬件修改，即可实现基于伪卫星的室内定位或增强定位。伪卫星的室内定位或增强定位。伪卫星的室内定位或增强定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及导航定位领域，具体涉及一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统及方法。

技术介绍

[0002]卫星导航定位技术以其体积小、功耗低、精度高、全天候、全天时等特点，已成为以智能手机为代表的各类消费电子设备(以下简称智能终端)的标准配置。当前全球已有GPS、北斗、Ga l i l eo、GLONASS四大全球卫星导航系统(G l oba l Navigat ion Sate l l ite System,GNSS)以及各区域卫星增强系统，为全球各类用户提供导航定位服务，但尽管如此，以室内定位、区域导航增强等为代表的应用场景，由于卫星导航信号无法穿透建筑，或者需要增强导航信号功率等原因，仍然需要采用其它技术手段进行增强。伪卫星技术是试图利用固定位置信标机直接模拟卫星导航信号的一类技术。
[0003]第一种伪卫星技术途径是，伪卫星播发信号的频率、载波、调制等物理特性不是标准GNSS导航信号的伪卫星技术，该方法需要独立的、成本高昂的第三方接收机，无法复用现有的智能终端，不具备推广价值。
[0004]第二种技术途径是，伪卫星播发信号的物理特性是标准GNSS导航信号的伪卫星技术，直接用多颗伪卫星信标机，每颗伪卫星模拟单颗导航卫星进行导航信号播发，用户终端直接把伪卫星当真实卫星进行位置解算。由于伪卫星播发的是标准信号，所以可直接使用现有的智能终端，不需要任何其他辅助设备或通信链路，因此，该方法具有较强的推广价值。
[0005]第二种技术途径中，必须让智能终端的GNSS(全球导航卫星系统，G l oba lNavigat ion Sate l l ite System)接收机认为在地表附近部署的伪卫星是合法的在太空运行的真实导航卫星，从而能正常工作。真实导航卫星的实时位置用星历参数和轨道计算算法描述，因此，为模拟真实导航卫星，需计算伪卫星在地表附近的位置，现有的方案试图通过修改星历参数，实现复用轨道计算算法时可得到伪卫星在地表附近的位置。但是，由于现代导航信号的星历参数取值范围经过精心设计，这类方法通常都需要增加额外的假设，不能实现彻底的兼容已有GNSS接收机的轨道计算算法。
[0006]本专利技术要解决的问题是，能否利用安卓系统提供的开放式架构特性，只复用智能终端GNSS接收机的硬件，而不复用接收机内的卫星轨道计算算法，实现基于应用层软件的伪卫星位置播发和定位。

技术实现思路

[0007]为达到上述目的，本专利技术提供一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统及方法，利用不少于4个伪卫星信标机和伪卫星控制模块，生成室内伪导航信号，利用安卓终端对伪导航信号进行处理，解算出位置信息并输出。
[0008]本专利技术实施例第一方面公开了一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统，所述系
统包括所述系统包括：伪卫星控制模块、N个伪卫星信标机和安卓终端；所述N为不小于4的整数；
[0009]所述伪卫星控制模块连接所述N个伪卫星信标机；所述伪卫星信标机分散设置在待导航增强的位置区域；所述安卓终端部署在所述伪卫星信标机无线信号覆盖范围内；
[0010]所述伪卫星控制模块包括时间同步单元和多通道导航信号模拟器；所述时间同步单元将所述N个伪卫星信标机进行时间同步；所述多通道导航信号模拟器为所述N个伪卫星信标机生成导航电文和导航信号；所述导航电文和导航信号内置伪卫星信标机的三维坐标；
[0011]所述伪卫星信标机用于接收和发射无线导航信号；所述伪卫星信标机包括射频电路和天线；
[0012]所述安卓终端接收所述伪卫星信标机发射的无线导航信号，从接收的所述无线导航信号中解析出伪卫星信标机的三维坐标，对所述解析出伪卫星信标机的三维坐标进行解算处理，得到所述安卓终端的位置信息；所述安卓终端包括接收单元、导航服务单元和应用单元；所述安卓终端安装安卓操作系统。
[0013]本专利技术实施例第二方面公开了一种基于伪卫星的安卓终端导航定位方法，应用于本专利技术实施例第一方面公开的基于伪卫星的安卓终端导航定位系统，所述方法包括：
[0014]S1、获取所述N个伪卫星信标机的三维坐标，得到三维坐标集合；所述三维坐标集合包括N个三维坐标；所述三维坐标表征伪卫星信标机在导航坐标系中的三维坐标；
[0015]S2、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合进行处理，得到导航信号集合；所述导航信号集合包括N个导航信号；所述N个导航信号与所述N个伪卫星信标机一一对应；所述导航信号包含对应伪卫星信标机的处理后三维坐标；
[0016]S3、利用所述时间同步单元，对所述N个伪卫星信标机进行时间同步；
[0017]S4、利用所述N个伪卫星信标机，将所述导航信号集合中与所述伪卫星信标机相对应的导航信号发射为无线导航信号；
[0018]S5、利用所述安卓终端，接收无线导航信号并进行处理，得到原始伪距测量值集合和原始导航电文集合；
[0019]S6、利用所述应用单元，对所述原始伪距测量值集合和原始导航电文集合进行解算，得到所述安卓终端的位置信息。
[0020]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述获取所述伪卫星信标机的三维坐标的方式包括以下方式至少之一:
[0021]将所述伪卫星信标机的天线置于室外，接收GNSS卫星导航信号，对所述GNSS卫星导航信号进行处理，得到该伪卫星信标机的三维坐标；所述GNSS卫星导航信号为GPS GNSS卫星导航信号、和/或,北斗GNSS卫星导航信号；
[0022]将所述伪卫星信标机的天线置于室内，利用室外的高精度参考点和测绘技术方法进行转接，得到该伪卫星信标机的三维坐标。
[0023]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合进行处理，得到导航信号集合，包括：
[0024]S21、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合中所有三维坐标进行量化处理，得到量化三维坐标集合；所述量化三维坐标集合包括N个与所述N个伪卫星信标
机一一对应的量化三维坐标；
[0025]S22、利用多通道导航信号模拟器，对于所述量化三维坐标集合进行处理，得到导航电文集合；所述导航电文集合包含N个与所述N个伪卫星信标机一一对应的导航电文；所述导航电文为符合GNSS信号规范格式电文；每个所述导航电文中星历参数的预设比特位中包含所对应伪卫星信标机的量化三维坐标；
[0026]S23、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述导航电文集合进行信号处理，得到导航信号集合。
[0027]在该可选的实施例中，作为一种可选的实施方式，所述利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合中所有三维坐标进行量化处理，得到量化三维坐标集合，包括：
[0028]S211、选取所述三维坐标集合中任一三维坐标；
[0029]S212、利用所述多通道导航信号模拟器，依次将所选取的三维坐标的三个维度坐标量化处理为3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于伪卫星的安卓终端导航定位系统，其特征在于，所述系统包括：伪卫星控制模块(1)、N个伪卫星信标机(2)和安卓终端(3)；所述N为不小于4的整数；所述伪卫星控制模块(1)连接所述N个伪卫星信标机(2)；所述伪卫星信标机(2)分散设置在待导航增强的位置区域；所述安卓终端(3)部署在所述伪卫星信标机(2)无线信号覆盖范围内；所述伪卫星控制模块(1)包括时间同步单元和多通道导航信号模拟器；所述时间同步单元将所述N个伪卫星信标机进行时间同步；所述多通道导航信号模拟器为所述N个伪卫星信标机(2)生成导航电文和导航信号；所述导航电文和导航信号内置伪卫星信标机的三维坐标；所述伪卫星信标机(2)用于接收和发射无线导航信号；所述伪卫星信标机(2)包括射频电路和天线；所述安卓终端(3)接收所述伪卫星信标机(2)发射的无线导航信号，从接收的所述无线导航信号中解析出伪卫星信标机的三维坐标，对所述解析出伪卫星信标机的三维坐标进行解算处理，得到所述安卓终端(3)的位置信息；所述安卓终端(3)包括接收单元、导航服务单元和应用单元；所述安卓终端(3)安装安卓操作系统。2.一种基于伪卫星的安卓终端导航定位方法，应用于所述基于伪卫星的安卓终端导航定位系统，其特征在于，所述方法包括：S1、获取所述N个伪卫星信标机的三维坐标，得到三维坐标集合；所述三维坐标集合包括N个三维坐标；所述三维坐标表征伪卫星信标机在导航坐标系中的三维坐标；S2、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合进行处理，得到导航信号集合；所述导航信号集合包括N个导航信号；所述N个导航信号与所述N个伪卫星信标机一一对应；所述导航信号包含对应伪卫星信标机的处理后三维坐标；S3、利用所述时间同步单元，对所述N个伪卫星信标机进行时间同步；S4、利用所述N个伪卫星信标机，将所述导航信号集合中与所述伪卫星信标机相对应的导航信号发射为无线导航信号；S5、利用所述安卓终端，接收无线导航信号并进行处理，得到原始伪距测量值集合和原始导航电文集合；S6、利用所述应用单元，对所述原始伪距测量值集合和原始导航电文集合进行解算，得到所述安卓终端的位置信息。3.根据权利要求2所述的基于伪卫星的安卓终端导航定位方法，其特征在于，所述获取所述伪卫星信标机的三维坐标的方式包括以下方式至少之一:将所述伪卫星信标机的天线置于室外，接收GNSS卫星导航信号，对所述GNSS卫星导航信号进行处理，得到该伪卫星信标机的三维坐标；所述GNSS卫星导航信号为GPS GNSS卫星导航信号、和/或,北斗GNSS卫星导航信号；将所述伪卫星信标机的天线置于室内，利用室外的高精度参考点和测绘技术方法进行转接，得到该伪卫星信标机的三维坐标。4.根据权利要求2所述的基于伪卫星的安卓终端导航定位方法，其特征在于，所述利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合进行处理，得到导航信号集合，包括：S21、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述三维坐标集合中所有三维坐标进行量化
处理，得到量化三维坐标集合；所述量化三维坐标集合包括N个与所述N个伪卫星信标机一一对应的量化三维坐标；S22、利用多通道导航信号模拟器，对于所述量化三维坐标集合进行处理，得到导航电文集合；所述导航电文集合包含N个与所述N个伪卫星信标机一一对应的导航电文；所述导航电文为符合GNSS信号规范格式电文；每个所述导航电文中星历参数的预设比特位中包含所对应伪卫星信标机的量化三维坐标；S23、利用所述多通道导航信号模拟器，对所述导航电文集合进行信号处理，得到导航信号集合。5.根据权利要求4所述的基于伪卫星的安卓终端导航定位方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉颖，胡向晖，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：