室内卫星导航系统技术方案

一种用于封闭区域的导航系统，所述导航系统包含：a）至少一卫星信号接收站，其位于该封闭区域之外，用以接收由卫星星群所传输的卫星信号，並决定与该传输的信号有关的时间同步资讯；b）至少一区域性传输站，其位于该封闭区域内，用以传送与该传输的卫星信号兼容一致的一区域信号；以及c）一通讯通道，其用以在每个站与至少一个其他的站之间传递自动调整资讯；其中每个区域性传输站使用该自动调整资讯来生成该区域信号；以及其中至少一个该区域信号提供可被一卫星导航接收器使用的导航资讯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)，尤指，但不排除其他地，一种将导航能力延伸到封闭区域的系统和方法，该封闭区域基本上被阻隔而无法接收卫星信号，例如建筑物的室内区域。
技术介绍
全球卫星导航系统是由环绕地球在特定轨道上的人造卫星星群或网路所组成，其中卫星传送信号以供地球上的接收器使用，以用作导航之类的功能。目前建置最多、广为使用的GNSS系统为美国所操纵的GPS系统，其他的GNSS系统包含俄罗斯操纵的GL0NASS系统，以及即将出现的欧洲的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统。本专利技术在此以GPS系统为例来作说明，但是本领域技术人员很清楚本专利技术的概念、原理可用在其他GNSS系统的情况。GPS系统在中地球轨道上包含了 24至32颗卫星，每颗卫星持续地传送导航信息，其由卫星本身独一无二的伪随机码(Pseudo Random binary Code, PRN)所调制,一颗卫星所调制的伪随机码与其他卫星中所有的伪随机码都正交。可供公众使用的GPS测距码称为粗略/撷取(Clear Acquisition, C/A)码，其为具有1023比特的PRN码。所述导航信息包含了其传输时间、星历表(ephemeris)(或多个星历表)以及历书(almanac)这类的资讯。星历表精确地描述了卫星的轨道，而历书记载了网路中所有卫星的轨道和状态的粗略资讯。星历表每两个小时更新一次，通常在四个小时内都还有效。在接收端，GPS接收器本身产生这些C/A码的复本，並与卫星所传输的信号进行名义上的同步。当该接收器接收到目前可见卫星(通常在开阔地有8 12颗卫星)的C/A码时，该接收器将所产生之C/A码的复本与所接收到的C/A码进行交互关联(CToss-correlate)，以识别出那些传输信号已被接收到的卫星。对卫星进行的测距可通过将接收到信号的时间减去信号开始传输的时间(以得出传输时间)以及通过除以光的速度来决定。在知道星历表的情况下，接收器可计算得出卫星在传输信号当时的位置。若接收器的计时器(clock)完美地与卫星同步，则来自三颗卫星的信号即足以用来对该接收器的位置(水平坐标X和y，以及高度坐标z)进行三角定位。因为可与卫星上使用的原子钟达到良好同步的计时器在常规使用上目前仍太昂贵，故使用来自四颗或四颗以上的卫星的信号来决定x、y和z，以及接收器之计时器与GPS计时器之间的时差dt。而若只需要水平坐标来进行导航，则来自三颗卫星的信号即已足够。图1A和图1B例示了上述提到的现有GNSS接收器从GNSS卫星信号取得位置资讯的过程。在图1A中，四颗卫星(即，Sat-1至Sat-4)在时间&到t4时传送导航信息，这四个信号被图中所示的使用者手持的GNSS接收器所接收，该接收器从每颗卫星独一无二的C/A码识别出这四颗卫星。如前所述，对每颗卫星测距的距离“P”(希腊字母:“row”)可通过将接收到信号的时间减去信号开始传输的时间U1到t4)以及通过除以光的速度“C”来决定，每颗卫星在传输信号时的坐标位置可从星历表中确定，亦即，Sat-1的位置(Χι，Υι, Z1)和Sat-2的位置(x2，y2, z2)等。图1B显示了如何将测距距离和该位置值代入四个方程式以决定出GNSS接收器的坐标位置(X，Y, Z)以及接收器相对于卫星计时器的时差“dT”。基于导航的GNSS，其一个特点是通常无法在室内执行导航，此因建筑物的墙和屋顶会作为阻挡或减弱卫星信号的屏障，类似的问题也发生在有些室外区域，例如自然界的峡谷、高耸建筑物林立的城市地区(“城市峡谷”)以及深山河谷。在这些环境中，卫星的传输信号不是无法被接收到，就是所接收到的信号其功率级太低，例如低于环境噪音信号的功率级，以致於无法供一个标准的、未经改良的GPS接收器使用。这是一个严重的问题，因为据估计，80%的日常活动是在室内环境进行，例如家里、办公室、购物区和电梯。再者，举例来说，当人们从街道走进购物商城或建筑物中，或开车进入地下停车场或通过隧道，服务的连续性可能会被打断。目前有许多已被实现的尝试企图解决此问题，其中一个方式是，遍及建筑物或封闭区域到处佈建实体感应器网路，例如红外线、超声波或压力感应器。然而，佈建实体感应器的困难之处在于需要广泛设置基础设施。另一个方式是利用不同类型的感应器，其可允许在使用者端使用自主的手段进行定位，这包含了里程计、加速度计、陀螺仪和磁力计这类型的感应器，此一方式的原则是在可收到GNSS信号的情况下使用GNSS信号，而无法收到GNSS信号的情况下转换到其他感测器。然而，此方式需要对使用者的动作或运动进行非常精确的模型化才能实现。其他方式是使用现代通讯技术，而非实体感应器。举例来说，有一种方法中使用移动通讯网路，如GMS和UMTS，並利用TD0A、E-TD0A和“信号接收角度”(Angle of Arrival)这类的技术来实现。这种方式被认为是不切实际的，因为进行定位的话，移动终端最少需要三个基地台是可见的，这种方式亦遭受到信号多路径传输所引起的定位不精确之害。另一种采用通讯的方式是利用免费的或可公开取用的基础设施，其用作其他用途，如移动互联网的接入或WiFi。在此例中，GNSS的计算是基于时间的测量，然而由非GNSS源所提供的时间资讯通常并不精确，此会对最终输出的导航结果造成粗略性和跳动性的影响。与现有WLAN提供时间资讯的能力相较，为了达到精确定位，时间参考需要更认真地进行升级。另一种位置计算方式是基于收到的信号强度资讯(Received Signal StrengthInformation, RSSI)0然而，这种方式需要系统增加接入点(Access Point)的数目，使其数目远大于通讯用途所需的数目，这种方式亦遭受到信号多路径传输所引起的定位不精确之害。有些为了解决室内导航问题所采取的方式是建在GNSS系统的基础上。举例来说，有一种使用“伪卫星”(pseudo satellites或pseudolites)的技术,其将一些卫星(如，卫星信号生成器)建立成区域性陆地上的星群。然而，这种方式出现的问题是如何达到伪卫星之间的同步。此外，这种方式会遭受到信号多路径传输所引起的定位不精确之害。另一种基于GNSS系统的方式是把GNSS转发器放置在室内区域。然而,该转发器只是传送室外位置的资讯，因此这种方式实际上並不会提供室内导航的资讯。因此，现有涵盖室内的导航技术在建筑物内部和其他封闭或围阻空间通常只能提供受限的和不精确的导航信息。再者，这些技术中有许多需要对GNSS接收器进行某种形式的改良，以使其能够认出和使用辅助的或增加的资讯，这种不方便性会增加接收器的成本，且只在刚好配有这个特定技术的区域有用。
技术实现思路
根据本专利技术一方面，提供一种用于封闭区域的导航系统，所述导航系统包含:a)至少一卫星信号接收站，其位于该封闭区域之外，用以接收由卫星星群所传输的卫星信号，並决定与该传输的信号有关的时间同步资讯；b )至少一区域性传输站，其位于该封闭区域内，用以传送与该传输的卫星信号兼容一致的一区域信号；以及c) 一通讯通道，其用以在每个站与至少一个其他的站之间传递自动调整资讯；其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.06 US 61/361,5371.一种用于封闭区域的导航系统，其特征在于，所述导航系统包含: a)至少一卫星信号接收站，其位于该封闭区域之外，用以接收由卫星星群所传输的卫星信号，並决定与该传输的信号有关的时间同步资讯； b)至少一区域性传输站，其位于该封闭区域内，用以传送与该传输的卫星信号兼容一致的一区域信号；以及 c)一通讯通道，其用以在每个站与至少一个其他的站之间传递自动调整资讯； 其中每个区域性传输站使用该自动调整资讯来生成该区域信号；以及 其中至少一个该区域信号提供可被一卫星导航接收器使用的导航资讯。2.根据权利要求1所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该卫星信号接收站更包含一传输器，其用来传送与该传输的卫星信号兼容一致的区域信号。3.根据权利要求1所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该自动调整资讯包含有关区域信号功率位级的资讯。4.根据权利要求1所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该区域信号包含对至少三个传输的卫星信号的模拟结果。5.根据权利要求4所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该区域信号包含对四个传输的卫星信号的模拟结果。6.根据权利要求4所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该自动调整资讯更对多个传输的卫星信号的一致性进行交流。7.根据权利要 求6所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:所述导航系统更包含若干个所述区域性传输站，其中每个站选择进行操作的通道不同于由相邻的站传输的通道。8.根据权利要求7所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:每对相邻的站是各自以分隔距离隔开，其中该区域信号的传输范围大于该分隔距离的一半並小于该分隔距离。9.根据权利要求8所述的用于封闭区域的导航系统，其特征在于:该区域信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：以利亚胡·艾瑞尔，朗·兹莫宏，
申请(专利权)人：伽利略卫星导航有限公司，
类型：
国别省市：