一种都市环境中的组合定位装置的制造方法

文档序号:10999397阅读:889来源:国知局
一种都市环境中的组合定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及卫星定位技术领域,尤其是一种都市环境中的组合定位装置。
【背景技术】
[0002]卫星导航定位是指利用卫星导航定位系统提供位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测以及管理,它是利用若干颗导航定位卫星组成卫星导航定位系统,综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点,相当于一个设置在太空中的无线电导航台,在任何时间、任何地点,为用户提供其所在海拔高度和地理经玮度。
[0003]全球导航卫星系统(GlobalNavigat1n Satellite System,简称GNSS)就是一种以卫星为基础的无线电导航系统。目前,GNSS系统包含了美国的GPS系统、俄罗斯的GL0NASS系统、中国的北斗系统、欧盟的GALIL⑶系统,可用的卫星数目达至IjlOO颗以上。对于GNSS系统而言,它的定位精度、可用性和可靠性都与所能观测到的卫星数目和卫星星座的几何图形结构有关,在人气聚集的都市环境中,所能观测到的卫星数目和卫星的几何图形结构通常都不理想,难以满足精密定位的需求。由于GNSS这些因素的限制,使得单纯的GNSS系统尚不能满足复杂都市环境中的精密定位要求。
[0004]我国数字电视地面广播标准DTMB,拥有独立的自主知识产权。由于该标准下信号帧与绝对时间严格同步,所以在信号接收端可以通过信号帧帧头信息得到发射站发射信号的绝对时间,这就为利用DTMB信号进行伪距测量提供了可能。利用数字电视信号定位无需改变现有的数字电视信号基础设施,并且不像GNSS导航定位系统,数字电视信号不受电离层传播延迟的影响;同时,由于数字电视信号的高能量和低占空比,使得信号处理要求降低,处理设备减少,功耗也随之降低。因此,DTMB信号是辅助GNSS系统在都市环境中提供可靠的无缝定位的一种良好选择。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题,本实用新型提供一种基于GPS卫星信号、北斗卫星信号和DTMB信号的组合导航定位装置,实现都市环境中的无缝定位。
[0006]为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案为:
[0007]—种都市环境中的组合定位装置,包括GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块、DTMB信号接收模块、定位解算模块、定位显示模块;
[0008]所述DTMB信号接收模块包括接收天线、信号转换模块、数据采样模块以及DTMB伪距测量模块,所述接收天线依次连接信号转换模块、数据采样模块、DTMB伪距测量模块;
[0009]所述DTMB伪距测量模块包括FIR滤波器、PN序列发生器、乘法器、捕获单元、跟踪单元、控制时钟源,所述数据采样模块连接所述FIR滤波器,所述FIR滤波器接入所述乘法器,所述乘法器依次连接所述捕获单元、跟踪单元,所述捕获单元、跟踪单元连接所述控制时钟源,所述控制时钟源连接PN序列发生器,所述PN序列发生器分别连接乘法器、跟踪单元;
[0010]所述GPS卫星信号接收模块用于接收GPS卫星信号并输出GPS卫星伪距测量值,所述北斗卫星信号接收模块用于接收北斗卫星信号并输出北斗卫星伪距测量值,所述DTMB信号接收模块用于接收DTMB信号并输出DTMB伪距测量值;
[0011]所述GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块和DTMB信号接收模块输出端连接所述定位解算模块,所述定位解算模块输出用户三维坐标,所述定位显示模块对用户三维坐标进行显示。
[0012]进一步的,所述GPS卫星信号接收模块和北斗卫星信号接收模块采用能够同时接收处理北斗信号和GPS信号的双模或多模卫星接收器。
[0013]进一步的,所述定位解算模块包含卡尔曼滤波器。
[0014]本实用新型使用我国DTMB标准数字电视信号发射站作为GPS、北斗卫星系统的伪卫星增强系统,数字电视信号不受发射机多普勒效应、电离层传播延迟以及调制到信号上的数据的影响,使得系统定位精度更高;数字电视信号频率低,数字电视发射塔发射功率相对较大,相比于卫星信号更容易进入都市楼宇和室内区域,配合GPS、北斗卫星系统,实现在都市环境中的无缝定位。
【附图说明】

[0015]图1为本实用新型的组成结构示意图;
[0016]图2为DTMB数据帧结构图;
[0017]图3为DTMB信号接收模块的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0019]实施例
[0020]一种都市环境中的组合定位装置,如图1所示,包括GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块、DTMB信号接收模块、定位解算模块、定位显示模块;所述GPS卫星信号接收模块和北斗卫星信号接收模块采用能够同时接收处理北斗信号和GPS信号的多模卫星接收器GYM-1010-B,它可以同时支持北斗二代、GPS、L1卫星信号;
[0021]所述DTMB信号接收模块包括接收天线、信号转换模块、数据采样模块以及DTMB伪距测量模块,所述接收天线依次连接信号转换模块、数据采样模块、DTMB伪距测量模块;
[0022]所述GPS卫星信号接收模块用于接收GPS卫星信号并输出GPS卫星伪距测量值,所述北斗卫星信号接收模块用于接收北斗卫星信号并输出北斗卫星伪距测量值,所述DTMB信号接收模块用于接收DTMB信号并输出DTMB伪距测量值;
[0023]所述GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块和DTMB信号接收模块输出端连接所述定位解算模块,所述定位解算模块输出用户三维坐标,所述定位显示模块对用户三维坐标进行显示。
[0024]由于GPS卫星信号接收模块和北斗卫星信号接收模块已经在导航定位系统中广泛使用,不属于本实用新型论述的重点。
[0025]DTMB数据帧结构如图2所示,它采用一种复帧结构,共有四层构成,分别为信号帧、超帧、分帧和日帧。信号帧为数据帧结构的基本单元,包含帧头和帧体,帧头部分由P N序列构成,帧体包含3780个符号,其中有3744个符号数据,36个符号系统信息;超帧包含首帧和信号帧,首帧为第一帧,共有255个信号帧,信号帧号(FN)被编码到当前信号帧的帧同步PN伪码序列中;分帧是由480个超帧构成;日帧是帧结构的顶层,由1440个分帧组成,以24小时为周期进行复位。
[0026]所述DTMB信号接收模块组成结构示意图如图3所示,所述DTMB伪距测量模块包括FIR滤波器、PN序列发生器、乘法器、捕获单元、跟踪单元、控制时钟源,所述数据采样模块连接所述FIR滤波器,所述FIR滤波器接入所述乘法器,所述乘法器依次连接所述捕获单元、跟踪单元,所述捕获单元、跟踪单元连接所述控制时钟源,所述控制时钟源连接PN序列发生器,所述PN序列发生器分别连接乘法器、跟踪单元。所述DTMB伪距测量模块是利用PN伪码的自相关特性,通过测量本地准码与信号的相关峰值位置来确定信号到达时间。经过数据采样模块采样后的数字电视信号经FIR滤波器后,在乘法器中与本地PN序列发生器产生的PN码进行相关运算,所述捕获单元调整控制时钟源,用以调整PN序列发生器产生的本地PN码的频率和相位,捕获有用信号。一旦捕获到有用信号,立即启动跟踪单元,用以调整控制时钟源,使本地PN序列发生器与输入信号保持精确同步。
[0027]发射站发射DTMB标准数字电视信号,DTMB信号接收模块接收到此信号后进行信号捕获,捕获到数字电视信号后,用本地产生的复现码(即本地产生的同样结构的PN伪码序列)对捕获到的信号进行帧同步处理。一旦达到帧同步,根据DTMB标准就能准确知道数字电视信号的信号帧号。由于不同帧头模式的初始相位是已知的,那么本地产生所确定的信号帧号的下一个初始相位模式的复现码,利用此复现码与接收到的PN伪码进行相关处理,根据相关峰所处的时间点得到一个接收机与发射站的时间差值,即可以得到DTMB信号伪距测量值。当DTMB信号接收模块同时接收四个发射站发射的数字电视信号,那么可以得到四个DTMB伪距测量值。利用这四个DTMB伪距测量值可以得到包含用户三维位置信息(xu,yu,zu)和用户终端与发射塔系统时钟误差四个未知参数的非线性定位方程组,通过定位解算模块进行解算处理,从而完成整个定位过程。所述定位解算模块对非线性定位方程组进行卡尔曼滤波处理,将非线性问题转化为线性问题来进行处理。
[0028]当然实际中,DTMB信号定位是配合GPS和/或北斗定位来进行使用的,当用户终端接收到GPS和北斗卫星数目少于4颗时,所需的数据无法实现定位解算,这是就需要通过DTMB信号接收模块接收数字信号发射塔发射的数字信号,对定位解算所需的数据进行补充,来最终实现都市环境中的无缝定位。
[0029]显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种都市环境中的组合定位装置,包括GPS卫星信号接收模块,其特征在于:还包括北斗卫星信号接收模块、DTMB信号接收模块、定位解算模块、定位显示模块; 所述DTMB信号接收模块包括接收天线、信号转换模块、数据采样模块以及DTMB伪距测量模块,所述接收天线依次连接信号转换模块、数据采样模块、DTMB伪距测量模块; 所述DTMB伪距测量模块包括FIR滤波器、PN序列发生器、乘法器、捕获单元、跟踪单元、控制时钟源,所述数据采样模块连接所述FIR滤波器,所述FIR滤波器接入所述乘法器,所述乘法器依次连接所述捕获单元、跟踪单元,所述捕获单元、跟踪单元连接所述控制时钟源,所述控制时钟源连接PN序列发生器,所述PN序列发生器分别连接乘法器、跟踪单元; 所述GPS卫星信号接收模块用于接收GPS卫星信号并输出GPS卫星伪距测量值,所述北斗卫星信号接收模块用于接收北斗卫星信号并输出北斗卫星伪距测量值,所述DTMB信号接收模块用于接收DTMB信号并输出DTMB伪距测量值; 所述GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块和DTMB信号接收模块输出端连接所述定位解算模块,所述定位显示模块用于将所述定位显示模块输出的用户三维坐标进行显不O2.根据权利要求1所述的都市环境中的组合定位装置,其特征在于:所述GPS卫星信号接收模块和北斗卫星信号接收模块采用能够同时接收处理北斗信号和GPS信号的双模或多模卫星接收器。3.根据权利要求1所述的都市环境中的组合定位装置,其特征在于:所述定位解算模块包含卡尔曼滤波器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种都市环境中的组合定位装置,涉及卫星定位技术领域,包括GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块、DTMB信号接收模块、定位解算模块、定位显示模块;所述GPS卫星信号接收模块、北斗卫星信号接收模块和DTMB信号接收模块输出端连接所述定位解算模块,所述定位解算模块输出用户三维坐标,所述定位显示模块对用户三维坐标进行显示。本实用新型使用我国DTMB标准数字电视信号发射站作为GPS、北斗卫星系统的伪卫星增强系统,数字电视信号发射塔分布广泛,信号强度也相对更强,相对于卫星信号更容易进入都市楼宇和室内区域,配合GPS、北斗卫星系统,实现在都市环境中的无缝定位。
【IPC分类】G01S19/48, G01S5/02
【公开号】CN205384374
【申请号】CN201620074598
【发明人】田安红, 付承彪, 宁德琼, 张顺吉, 杜常, 崔丽梅
【申请人】曲靖师范学院
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年1月26日
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