地面北斗定位装置及其定位方法与流程

本发明涉及一种地面北斗定位装置及其定位方法，属于地面北斗定位技术领域。

背景技术：

目前，基于北斗的定位系统已经在多行业领域得到广泛的应用，但人们更多地活动在北斗接收机授时定位性能欠佳的复杂环境中，需要一种在复杂环境下能够连续授时定位的技术和产品支撑，为了解决北斗的缺陷，人们正在建设室内定位系统，室内定位系统中，但用户需要同时拥有北斗和wlan两套体制的接收机，这大大的提高了终端设备的复杂度，为此人们又提出了若干室内北斗定位方法，如北斗指纹法，但这些方法要么没有解决北斗的时钟同步问题，不适合较大空间的室内定位；要么室内北斗的结构复杂，阻碍了北斗的进一步应用。

目前，亟待出现一种能实现地面北斗在较大空间中定位的定位装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种能实现地面北斗在较大空间中定位的地面北斗定位装置及其定位方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

地面北斗定位装置，其特殊之处在于包括多个地面北斗1、用于接收地面北斗1信息并解算出二维平面位置的接收机2、用于接收地面北斗1时间脉冲以及比较脉冲相位差的基站3、用于拟合频率差以及向地面北斗1发送时间及频率参数的管理器4，地面北斗1、基站3、管理器4通过通信网络5通讯连接；

作为本发明一种优选的技术方案，所述地面北斗1包括内部设有导航电文接收模块7、时间参数模块8、相位参数模块9、频率参数模块10、功率参数模块12的微处理器ⅰ6，微处理器ⅰ6与网络接口模块11通讯连接，导航电文接收模块7与时间参数模块8的输出端连接有导航电文存储和时间计算模块13，相位参数模块9的输出端连接有相位校正模块14，频率参数模块10的输出端连接有频率校正模块15，相位校正模块14与频率校正模块15的输出端连接有频率生成器16，频率生成器16的输出端连接有ca码发生器17、导航电文存储和时间计算模块13，导航电文存储和时间计算模块13、ca码发生器17、频率生成器16的输出端连接有编码调制模块18，编码调制模块18的输出端连接有功率模块19，功率模块19与功率参数模块12通讯连接，功率模块19上还安装有天线20；

作为本发明一种优选的技术方案，所述频率校正模块15的输出端连接有微调电压模块21、vcxo模块22，vcxo模块22与频率生成器16通讯连接，频率生成器16的输出端还连接有pps光口输出模块23；

作为本发明一种优选的技术方案，所述编码调制模块18包括依次通讯连接的信号调制模块24、数模转换模块25、rf射频模块26；

作为本发明一种优选的技术方案，所述基站3包括内部设有光纤延时相位差补偿模块27、参数发送模块28、功率参数接收模块29、12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30的微处理器ⅱ32，13相位参数差接收模块30、12相位参数差接收模块31连接有相位比较器33、功率测量模块34，功率测量模块34上设有天线38；

作为本发明一种优选的技术方案，所述相位比较器33与12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30通讯连接，相位比较器33上还设有pps1光口输入端35、pps2光口输入端36、pps3光口输入端37；

作为本发明一种优选的技术方案，所述接收机2包括内部设有定位数据模块41、时间残差模块42、定位解算模块43的微处理器ⅲ40，定位数据模块41、时间残差模块42的输出端均与定位解算模块43通讯连接，定位数据模块41、时间残差模块42的输入端连接有编码模块39，编码模块39上设有天线44。

地面北斗定位装置的定位方法，其特殊之处在于包括以下步骤：

1、地面北斗1发送定位信息给接收机2和基站3；

2、接收机2接收到定位信息后进行位置解算，同时地面北斗1通过光纤发送时间脉冲给基站3，基站3测量各时间脉冲的相位差以及各地面北斗1的发射功率；

3、基站3把各相位差及各功率通过通讯网5传递给管理器4，管理器4根据各脉冲差拟合出各地面北斗1的频率差，并把相位差、频率差发送给各地面北斗1；

作为本发明一种优选的技术方案，所述地面北斗1包括内部设有导航电文接收模块7、时间参数模块8、相位参数模块9、频率参数模块10、功率参数模块12的微处理器ⅰ6，微处理器ⅰ6与网络接口模块11通讯连接，导航电文接收模块7与时间参数模块8的输出端连接有导航电文存储和时间计算模块13，相位参数模块9的输出端连接有相位校正模块14，频率参数模块10的输出端连接有频率校正模块15，相位校正模块14与频率校正模块15的输出端连接有频率生成器16，频率生成器16的输出端连接有ca码发生器17、导航电文存储和时间计算模块13，导航电文存储和时间计算模块13、ca码发生器17、频率生成器16的输出端连接有编码调制模块18，编码调制模块18的输出端连接有功率模块19，功率模块19与功率参数模块12通讯连接，功率模块19上还安装有天线20；所述频率校正模块15的输出端连接有微调电压模块21、vcxo模块22，vcxo模块22与频率生成器16通讯连接，频率生成器16的输出端还连接有pps光口输出模块23；所述编码调制模块18包括依次通讯连接的信号调制模块24、数模转换模块25、rf射频模块26；

作为本发明一种优选的技术方案，所述基站3包括内部设有光纤延时相位差补偿模块27、参数发送模块28、功率参数接收模块29、12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30的微处理器ⅱ32，13相位参数差接收模块30、12相位参数差接收模块31连接有相位比较器33、功率测量模块34，功率测量模块34上设有天线38；所述相位比较器33与12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30通讯连接，相位比较器33上还设有pps1光口输入端35、pps2光口输入端36、pps3光口输入端37；

作为本发明一种优选的技术方案，所述接收机2包括内部设有定位数据模块41、时间残差模块42、定位解算模块43的微处理器ⅲ40，定位数据模块41、时间残差模块42的输出端均与定位解算模块43通讯连接，定位数据模块41、时间残差模块42的输入端连接有编码模块39，编码模块39上设有天线44。

作为本发明一种优选的技术方案，所述地面北斗1的工作流程为：

所述地面北斗1中的导航电文接收模块7、时间参数模块8、相位参数模块9、频率参数模块10、功率参数模块12通过网络接口11接收来自管理器4的导航电文、时间、相位、频率和功率参数，导航电文接收模块7传递导航电文给导航电文存储和时间计算模块13，导航电文存储和时间计算模块13用来存储导航电文、累计时间，并传送到编码调制模块18，ca码发生器17用来产生北斗的ca码并传递给编码调制模块18，相位校正模块14把相位参数模块9传来的相位差参数转换成频率生成器16的相位控制信号，频率校正模块15把频率参数模块10传递来的频率偏差参数转换成微调电压模块21的控制信号，以及频率生成器16的补偿信号，频率生成器16产生各频率信号给导航电文存储和时间计算模块13以及ca码发生器17、编码调制模块18和pps光口输出模块23；

微调电压模块21控制vcxo模块22调整晶振频率，pps光口输出模块23依据频率生产器16传递来的频率生成pps信号并通过光口传递给基站3中的pps1光口输入模块35、pps2光口输入模块36、pps3光口输入模块37，功率模块19依据功率参数模块12传递来的功率调整参数用来调整天线发射功率，编码调制模块18把定位信息传递给天线20发射出去，由接收机2中的天线43和基站3中的天线38接收；

作为本发明一种优选的技术方案，所述基站3的工作流程为：

基站3中的pps1光口输入模块35、pps2光口输入模块36、pps3光口输入模块37分别接收地面北斗1中的pps光口输出模块23传递来的pps信号，并传递给相位比较器33，相位比较器33测量3个pps信号的相位差并传递给12相位参数模块31和13相位参数模块30；

基站3中的天线38接收北斗的定位信号并传递给功率测量模块34，此功率测量模块34用来测量接收到的地面北斗功率，并发送给功率参数接收模块29，光纤延时相位差补偿模块27用来补偿光纤长度差造成的相位差，此相位差在地面北斗1安装前测得；

参数发送模块28通过网络接口45把相位差参数、功率参数传递给管理器4；

管理器4通过网络接收基站3的相位差、功率数据并拟合得到频率偏差通过通信网5发送相位差、频率偏移、功率数据给各地面北斗1；

作为本发明一种优选的技术方案，所述接收机2的工作流程为：

所述接收机2中的天线44接收地面北斗1的定位信息，通过解码模块39生成导航电文，处理器40中的定位数据模块41接收解码模块39传递来的导航电文中的定位数据，时间残差模块42接收解码模块39传递来的导航电文中的时间残差数据，并传递给定位解算模块43，定位解算模块43依据定位数据模块41和时间残差模块42传递来的数据进行位置解算。

本发明的地面北斗定位装置及其定位方法，能在室外环境下可以提供可靠的定位服务，终端设备简单，能实现地面北斗在较大空间中定位，不但提高了室内北斗的同步精度，而且兼顾了其结构的复杂性，本发明对于推广北斗应用，推进我国智慧城市建设具有重要的政治、经济和社会意义。

附图说明

图1：本发明地面北斗定位装置的结构框图；

图2：本发明地面北斗定位的结构框图；

图3：本发明基站的结构框图；

图4：本发明接收机的结构框图。

图中：1、地面北斗，2、接收机，3、基站，4、管理器，5、通信网，6、微处理器ⅰ，7、导航电文接收模块，8、时间参数模块，9、相位参数模块，10、频率参数模块，11、网络接口，12、功率参数模块，13、导航电文存储和时间计算模块，14、相位校正模块，15、频率校正模块，16、频率生成器，17、ca码发生器，18、编码调制模块，19、功率模块；20、天线；21、微调电压模块；22、vcxo模块；23、pps光口输出模块；24、信号调制模块；25、数模转换模块；26、rf射频模块；27、光纤延时相位差补偿模块；28、参数发送模块；29、功率参数接收模块；30、13相位参数差接收模块；31、12相位参数差接收模块；32、微处理器ⅱ；33、相位比较器；34、功率测量模块；35、pps1光口输入模块；36、pps2光口输入模块；37、pps3光口输入模块；38、天线；39、编码模块；40、微处理器ⅲ；41、定位数据模块；42、时间残差模块；43、定位解算模块；44、天线；45、网络接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的地面北斗定位装置，参考附图1-4，包括多个地面北斗1、用于接收地面北斗1信息并解算出二维平面位置的接收机2、用于接收地面北斗1时间脉冲以及比较脉冲相位差的基站3、用于拟合频率差以及向地面北斗1发送时间及频率参数的管理器4，地面北斗1、基站3、管理器4通过通信网络5通讯连接；地面北斗1包括内部设有导航电文接收模块7、时间参数模块8、相位参数模块9、频率参数模块10、功率参数模块12的微处理器ⅰ6，微处理器ⅰ6与网络接口模块11通讯连接，导航电文接收模块7与时间参数模块8的输出端连接有导航电文存储和时间计算模块13，相位参数模块9的输出端连接有相位校正模块14，频率参数模块10的输出端连接有频率校正模块15，相位校正模块14与频率校正模块15的输出端连接有频率生成器16，频率生成器16的输出端连接有ca码发生器17、导航电文存储和时间计算模块13，导航电文存储和时间计算模块13、ca码发生器17、频率生成器16的输出端连接有编码调制模块18，编码调制模块18的输出端连接有功率模块19，功率模块19功率参数模块12通讯连接，功率模块19上还安装有天线20；频率校正模块15的输出端连接有微调电压模块21、vcxo模块22，vcxo模块22与频率生成器16通讯连接，频率生成器16的输出端还连接有pps光口输出模块23；编码调制模块18包括依次通讯连接的信号调制模块24、数模转换模块25、rf射频模块26；基站3包括内部设有光纤延时相位差补偿模块27、参数发送模块28、功率参数接收模块29、12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30的微处理器ⅱ32，13相位参数差接收模块30、12相位参数差接收模块31连接有相位比较器33、功率测量模块34，功率测量模块34上设有天线38；相位比较器33与12相位参数差接收模块31、13相位参数差接收模块30通讯连接，相位比较器33上还设有pps1光口输入模块35、pps2光口输入模块36、pps3光口输入模块37；接收机2包括内部设有定位数据模块41、时间残差模块42、定位解算模块43的微处理器ⅲ40，定位数据模块41、时间残差模块42的输出端均与定位解算模块43通讯连接，定位数据模块41、时间残差模块42的输入端连接有编码模块39，编码模块39上设有天线44。

实施例2

本实施例的地面北斗定位装置的定位方法，参考附图1，包括以下步骤：

1）、地面北斗1发送定位信息给接收机2和基站3；

2）、接收机2接收到定位信息后进行位置解算，同时地面北斗1通过光纤发送时间脉冲给基站3，基站3测量各时间脉冲的相位差以及各地面北斗1的发射功率；

3）、基站3把各相位差及各功率通过通讯网5传递给管理器4，管理器4根据各脉冲差拟合出各地面北斗1的频率差，并把相位差、频率差发送给各地面北斗1。

实施例3

本实施例的地面北斗定位装置的定位方法，参考附图1-4，包括以下步骤：

地面北斗1的工作流程为：

所述地面北斗1中的导航电文接收模块7、时间参数模块8、相位参数模块9、频率参数模块10、功率参数模块12通过网络接口11接收来自管理器4的导航电文、时间、相位、频率和功率参数。导航电文接收模块7传递导航电文给导航电文存储和时间计算模块13，导航电文存储和时间计算模块13用来存储导航电文、累计时间，并传送到编码调制模块18，ca码发生器17用来产生北斗的ca码并传递给编码调制模块18，相位校正模块14把相位参数模块9传来的相位差参数转换成频率生成器16的相位控制信号，频率校正模块15把频率参数模块10传递来的频率偏差参数转换成微调电压模块21的控制信号，以及频率生成器16的补偿信号，频率生成器16产生各频率信号给导航电文存储和时间计算模块13以及ca码发生器17、编码调制模块18和pps光口输出模块23；

微调电压模块21控制vcxo模块22调整晶振频率，pps光口输出模块23依据频率生产器16传递来的频率生成pps信号并通过光口传递给基站3中的pps1光口输入模块35、pps2光口输入模块36、pps3光口输入模块37，功率模块19依据功率参数模块12传递来的功率调整参数用来调整天线发射功率，编码调制模块18把定位信息传递给天线20发射出去，由接收机2中的天线43和基站3中的天线38接收；

基站3的工作流程为：

基站3中的pps1光口输入模块35、pps2光口输入模块36、pps3光口输入模块35分别接收地面北斗1传递中的pps光口输出模块23传递来的pps信号，并传递给相位比较器33，相位比较器33测量3个pps信号的相位差并传递给12相位参数模块31和13相位参数模块30；

基站3中的天线38接收北斗的定位信号并传递给功率测量模块34，此功率测量模块34用来测量接收到的地面北斗功率，并发送给功率参数接收模块29，光纤延时相位差补偿模块27用来补偿光纤长度差造成的相位差，此相位差在地面北斗1安装前测得；

参数发送模块28通过网络接口45把相位差参数、功率参数传递给管理器4；

管理器4通过网络接收基站3的相位差、功率数据并拟合得到频率偏差通过通信网5发送相位差、频率偏移、功率数据给各地面北斗1；

接收机2的工作流程为：

所述接收机2中的天线44接收地面北斗1的定位信息，通过解码模块39生成导航电文，处理器40中的定位数据模块41接收解码模块39传递来的导航电文中的定位数据，时间残差模块42接收解码模块39传递来的导航电文中的时间残差数据，并传递给定位解算模块43，定位解算模块43依据定位数据模块41和时间残差模块42传递来的数据进行位置解算。

申请人声明，本发明描述的实施例，对于本邻域的技术人员而言，不意味必须依赖上述方法才能实施，可以理解在不脱离本发明的原理和精神上可以对这些实施例进行变化和修改，本发明的范围由所附权力要求限定。