基于四星融合的车辆定位系统的制作方法
【专利摘要】为解决当前车辆定位精度不高，在城市高楼林立地区，峡谷、隧道等地带由于卫星信号被遮挡，实时定位经常失效的问题，本发明提出一种基于四星融合的车辆定位系统，该系统包括天基定位系统、地基增强系统、地面监控系统、无线网络通信系统和车辆终端系统，天基定位系统包括北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统。地基增强系统包括连续运行卫星参考系统CORS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基增强系统。通过四星融合的天基系统，有效地解决了卫星星历误差，卫星信号发射天线相位误差，卫星钟差，对流层和电离层延迟，接收机相位中心偏差以及相对论效应等，可以极大地提高定位精度和定位效果。
【专利说明】
基于四星融合的车辆定位系统
技术领域
[0001]本发明涉及到卫星应用技术，特别涉及到一种基于四星融合的车辆定位系统。【背景技术】
[0002]近年来，卫星导航技术为国民经济的支柱产业如交通运输、测绘、气象等部门提供了支撑，同时为人民的驾驶、出行、旅游提供了便利，卫星导航技术在军用和民用都有重要广泛的应用，导航的精度、覆盖面、聚焦的速度成为了卫星导航产业发展水平的标尺。
[0003]随着车辆的增多，旅游外出的增加，定位导航的需求逐步增加，人们对导航的精度和导航定位可覆盖范围的要求也在提升。现有的四大全球导航卫星系统(NASS)中，GPS的技术最为成熟，商业应用最为成功，但是GPS导航在高楼林立的CBD区域，峡谷、隧道等地带由于卫星信号被遮挡，实时定位经常失效。GLONASS虽然起步较早，但由于俄罗斯财力薄弱，虽然在轨卫星数量达到30颗，但是在稳定性和精度上与GPS都有较大的差距。中国的北斗卫星导航系统起步较晚，但是研究经费充足，国家大力支持，整体投入力度较大，发展最为迅速。 被称为“北斗2.0”的北斗二号与GPS功能类似，可以实现无源定位，截至目前在轨运行卫星已经有19个，现在只能覆盖亚太地区，计划在2020年之前实现全球覆盖，工程计划在轨运行 35颗卫星，其中GE05颗，同步卫星3颗，中轨道27颗。Gal ileo的研发较慢，仅有12颗在轨卫星，虽然设计精度上较GPS提高一个量级，但是在试验中精度还是在10米，与GPS的精度类似。如果仅仅用GPS导航，覆盖范围区域可以看见4颗卫星，拥有4个线性无关向量，恰好可以求出地面的三维坐标和时间，但是求不出运行速度。[〇〇〇4]从上述现状来说，为了满足人们的对定位精度和覆盖面的有效需求，靠一个导航系统很难满足人们日益增长的对导航定位精确性和覆盖范围的需求，急需寻找更为精确的导航定位系统和技术。
[0005]本发明基于四星融合的车辆定位系统是充分利用现有的导航卫星资源，融合现有四大导航卫星系统在轨运行的80多颗卫星，由当前较为流行的GPS覆盖范围实时可见的4颗卫星提高到8颗甚至更多实时可见的卫星，定位的向量维数就可以由4维度增加到8维，甚至更高，从而不但提高了定位精度，而且可以求出三维速率以及时间和加速度，从而对运动物体有了更为精确的定位和导航。再者，在覆盖面上可以取长补短，覆盖范围将大于等于一个导航系统的覆盖面。第三，如果通过导航系统的融合以及包含C0RS和北斗地基增强系统在内的地基增强系统则可以解决定位精度的系统性误差、随机误差、有色噪声和异常误差。这些技术改进只需对现有的资源进行整合，成本较低，具有非常重大的意义。
【发明内容】
[0006]为解决当前车辆定位精度不高，在城市高楼林立地区，峡谷、隧道等地带由于卫星信号被遮挡，实时定位经常失效的问题，本发明提出一种基于四星融合的车辆定位系统，该系统包括天基定位系统、地基增强系统、地面监控系统、无线网络通信系统和车辆终端系统。天基定位系统包括北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统。地基增强系统包括连续运行卫星参考系统⑶RS (Continuously Operating Reference System)和北斗地基增强系统。地面监控系统包括数据接收系统、数据处理系统和数据输出系统。无线网络通信系统是指以3G、4G或者更高一代的移动通信系统。车辆终端系统包括四星定位模块、微处理模块和定位信息显示模块。四星定位模块可以同时接收北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统 (GLONASS)和伽利略卫星导航系统的信号。连续运行卫星参考系统C0RS包括单基站C0RS、多基站C0RS和网络C0RS。车载终端的微处理模块可以将四星定位模块接收到的信号转换成定位信息数据通过无线网络通信系统传送到地基增强系统和地面监控系统，还可以接收地基增强系统和地面监控系统通过无线网络通信系统传输的信息。地基增强系统可以兼容北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统四星标准。车载终端的微处理模块可以将地面监控系统传输的定位信息实时传送到定位信息显示模块。【附图说明】
[0007]附图1为基于四星融合的车辆定位系统的结构示意图。【具体实施方式】
[0008]由图可知，本发明所示基于四星融合的车辆定位系统，包括天基定位系统、地基增强系统、地面监控系统、无线网络通信系统和车辆终端系统。天基定位系统包括北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统。地基增强系统包括连续运行卫星参考系统C0RS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基增强系统。地面监控系统包括数据接收系统、数据处理系统和数据输出系统。无线网络通信系统是指以3G、4G或者更高一代的移动通信系统。车辆终端系统包括四星定位模块、微处理模块和定位信息显示模块。四星定位模块可以同时接收北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统的信号。连续运行卫星参考系统C0RS包括单基站C0RS、多基站C0RS和网络C0RS。车载终端的微处理模块可以将四星定位模块接收到的信号转换成定位信息数据通过无线网络通信系统传送到地基增强系统和地面监控系统，还可以接收地基增强系统和地面监控系统通过无线网络通信系统传输的信息。地基增强系统可以兼容北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、 格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统四星标准。车载终端的微处理模块可以将地面监控系统传输的定位信息实时传送到定位信息显示模块。
[0009]当车以某时、某一速度和加速度行驶在某一具体地点，车辆终端的四星定位模块可以接受包括北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS) 和伽利略卫星导航系统的信号，测定上述四大卫星系统中可见星与车辆的三维距离和时间的信号，四星定位模块将接收到的信号传送到微处理模块，由微处理模块通过数据处理转换成可传播的电磁信号，经由4G或未来更高代的无线网络通信系统传送到兼容斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统四星标准的地基增强系统，有地基增强系统通过设立在地面的GNSS地基增强系统，解出差分修正系数包括区域信号差分和广域信号差分，再通过无线通信技术传送给地面监控中心的数据接收系统，由数据接收系统传送到数据处理系统，对车辆终端的初始接收信号进行精确修正，再由数据传输系统将修正后的数据传送给车辆终端的微处理模块，微处理模块再将修正后的信息传送到定位信息显示模块，客户就可以在屏幕上看清所处的位置、时间、运行速度、加速度等信息。
[0010]通过四星融合的天基系统，可以有效解决当前基于GPS或者其他单个导航卫星由于可视卫星数量较少，覆盖范围有限，在覆盖面、定位精度上不足的问题，通过引入四星融合的定位技术，不但有效增加了软件应用的范围，而且覆盖地的可视卫星数量平均增加可达2.5倍，可解的向量空间的维度可由现在的4维度增加到10维，平均来说可以求解包括地理位置的三维坐标以及与之相关的三维速度和三维加速度，另外还可以确定时间。另一方面，通过地基增强系统，有效地解决了卫星星历误差，卫星信号发射天线相位误差，卫星钟差，对流层和电离层延迟，接收机相位中心偏差以及相对论效应等，可以极大地提高定位精度和定位效果。
【主权项】
1.一种基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:该系统包括天基定位系统、地基增 强系统、地面监控系统、无线网络通信系统和车辆终端系统。2.根据权利要求1所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:天基定位系统包 括北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽利略卫 星导航系统。3.根据权利要求1所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:地基增强系统包 括连续运行卫星参考系统CORS(Continuously Operating Reference System)和北斗地基 增强系统。4.根据权利要求1所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:地面监控系统包 括数据接收系统、数据处理系统和数据输出系统。5.根据权利要求1所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:无线网络通信系 统是指以3G、4G或者更高一代的移动通信系统。6.根据权利要求1所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:车辆终端系统包 括四星定位模块、微处理模块和定位信息显示模块。7.根据权利要求1、2和6所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:四星定位 模块可以同时接收北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统 (GLONASS)和伽利略卫星导航系统的信号。8.根据权利要求1和3所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:连续运行卫 星参考系统C0RS包括单基站C0RS、多基站C0RS和网络C0RS。9.根据权利要求1、3、4、5、6、7和8所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于: 车载终端的微处理模块可以将四星定位模块接收到的信号转换成定位信息数据通过无线 网络通信系统传送到地基增强系统和地面监控系统，还可以接收地基增强系统和地面监控 系统通过无线网络通信系统传输的信息。10.根据权利要求3所述的基于四星融合的车辆定位系统，其特征在于:地基增强系统 可以兼容北斗卫星导航系统、全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和伽 利略卫星导航系统四星标准。
【文档编号】G01S19/42GK106019337SQ201610290898
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】邵玉君
【申请人】长沙星际泛函网络科技有限公司