一种基于地面基站的伪距差分方法与流程

本发明属于导航定位领域。

背景技术：

目前一些地面基站定位技术如tc-ofdm、uwb以及wifi等都通过测量tdoa、toa实现位置解算，由于时钟同步、线缆延时、无线信号干扰以及接收机噪声都会带来不同程度的定位误差，针对于卫星定位的差分技术相对比较成熟并且在市场上已经有了很好的应用，但目前市场上还没有一种针对于地面基站的差分技术和装置能够消除这些环节带来的定位误差。

技术实现要素：

计算地面基站发射信号的伪距误差并补偿到接收机设备中，以提高地面基站定位技术的定位精度。

本发明具体实现方式如下（参见说明书附图图1）：

1．设计两台地面基站设备，用于发射信号

2．设计一套接收机设备和伪距差分设备，用于接收信号

3．用原子钟同步两台基站

4.选取测试场地并测量测试场地的相关数据

5.选取差分点，并对差分点的位置进行精确测量

6.把差分设备放置于差分点进行实时捕获跟踪并解算出tdoa，差分设备实时计算理论tdoa和实际tdoa的差值数据，并把这实时差分数据上传至云平台，云平台将实时差分数据进行广播，计算公式如下：

toa1=((pointreal(1)-basestationpos(1,1))^2+(pointreal(2)-basestationpos(1,2))^2)^0.5;

toa2=((pointreal(1)-basestationpos(2,1))^2+(pointreal(2)-basestationpos(2,2))^2)^0.5;

toa3=((pointreal(1)-basestationpos(3,1))^2+(pointreal(2)-basestationpos(3,2))^2)^0.5;

toa4=((pointreal(1)-basestationpos(4,1))^2+(pointreal(2)-basestationpos(4,2))^2)^0.5;

tdoa2=(toa1-toa2)/60;

tdoa3=(toa1-toa3)/60;

tdoa4=(toa1-toa4)/60;

tdoadiff(1)=tdoa2-tdoaactual(1);

tdoadiff(2)=tdoa3-tdoaactual(2);

tdoadiff(3)=tdoa4-tdoaactual(3);

7．定位接收机接收实时跟踪捕获并解算tdoa，融合接收到的差分数据进行差分位置解算

本发明方案的有益效果：

本发明能够实时计算地面基站定位系统的误差，为系统误差分析和改进提供了基础。本发明通过差分站的方式实时计算系统伪距差分值，并播发伪距差分值给定位终端，定位终端根据接收的伪距差分量来补偿系统误差，从而提高系统定位精度。

实施案例

设备的选取：2台tc-ofdm基站可同时发射四路信号，外接原子钟进行1pps同步，一台tc-ofdm差分站，一台tc-ofdm定位终端。

测试结果

实测结果的数据及单位说明：

说明书附图图3中，刻度单位为米。左图是应用差分定位前的定位效果，内部灰色矩形框是实际行走的轨迹，外面不规则的矩形框是实际定位打点的轨迹效果，应用差分定位前的平均定位精度1.05米。右图是应用差分定位后的定位轨迹打点效果图，伪距差分后的平均定位精度为0.32米。

实测结果分析：

通过本次tdoa差分定位的实测，验证了本系统的可行性。此方法提供了tdoa、toa定位误差的分析基础，很大程度上提高了定位精度。

附图说明

说明书附图图1是地面基站的伪距差分系统框架图。

说明书附图图2是地面基站的伪距差分主要设备图。

说明书附图图3是地面基站的伪距差分前后对比效果图。

技术特征：

1.一种基于地面基站的伪距差分方法，其特征在于实现此伪距差分的方法及实现此方法的设备及软件

2.根据权利1要求的伪距差分的方法具体包括：

基站：用于发射信号

原子钟：基站间的时钟同步，稳定的频率输出

差分设备：用于接收定位信号，并实时计算tdoa、toa的差分信息，发送至服务器

接收机：用于接收定位信号和差分信号进行定位

差分点：根据实际的测试场景选取差分点，并对差分点进行精确测量

服务器端软件：接收差分设备发出的差分信号，并把此差分信息发送给接收机

3.根据权利1要求的实现伪距差分的评估设备和软件包括：基站、原子钟、接收机、差分设备、信号发射程序、信号接收程序、伪距差分程序、差分信息接收和发送程序、差分定位结算程序。

技术总结
本发明公开了一种基于地面基站的伪距差分方法，包括该方法的完整实现方式。该方法能够实时接收定位信号，计算该位置的TDOA、TOA差分信息，并将计算后的差分信息实时发送至服务器端，服务器端根据实时接收的差分信息，实时转发至接收机，接收机根据实时接收到的定位信号和差分信号完成最终的定位结算。此方法不仅能够提升定位精度，还为分析定位误差来源提供了基础。

技术研发人员：李赟;姬春旭
受保护的技术使用者：相维(北京)科技有限公司
技术研发日：2019.05.29
技术公布日：2019.11.15