技術(shù)特征：

1.一種轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，包括轉(zhuǎn)發(fā)部分和接收部分，轉(zhuǎn)發(fā)部分包括至少4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元，所述的轉(zhuǎn)發(fā)單元通過無線與接收部分連接，

其中所述的轉(zhuǎn)發(fā)單元，包括溫度及氣壓傳感器模塊、GPRS發(fā)送模塊、超寬帶測(cè)距模塊、衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、定向接收天線、發(fā)射天線、測(cè)距天線和通信天線；溫度及氣壓傳感器模塊與GPRS發(fā)送模塊的信號(hào)輸入端連接，GPRS發(fā)送模塊的信號(hào)輸出端與通信天線連接；超寬帶測(cè)距模塊與測(cè)距天線連接；衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)模塊的信號(hào)輸入端與定向接收天線連接，信號(hào)輸出端與發(fā)射天線連接；

所述的接收部分為用戶接收機(jī)，包括順序連接的下變頻模塊、信號(hào)捕獲模塊、信號(hào)跟蹤模塊、電文解碼模塊、中心位置解算模塊、定位解算模塊和定位顯示模塊，還包括溫度及氣壓傳感器模塊、GPRS接收模塊、超寬帶測(cè)距模塊、通信天線、測(cè)距天線和接收天線；接收天線與下變頻模塊連接；GPRS接收模塊分別與溫度及氣壓傳感器模塊、通信天線和定位解算模塊連接；超寬帶測(cè)距模塊分別與測(cè)距天線、中心位置解算模塊、定位解算模塊和定位顯示模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的用戶接收機(jī)設(shè)在n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元所構(gòu)成的空間幾何中心位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元，n≥4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的溫度及氣壓傳感器模塊，用于采集轉(zhuǎn)發(fā)單元所處的溫度和氣壓；所述的超寬帶測(cè)距模塊，用于接收和發(fā)射超寬帶信號(hào)，測(cè)量轉(zhuǎn)發(fā)單元與活動(dòng)范圍內(nèi)用戶接收機(jī)間的距離；所述的GPRS發(fā)送模塊，將轉(zhuǎn)發(fā)單元處的氣壓、溫度和三維位置信息傳輸至用戶接收機(jī)；所述的定向接收天線，用于接收特定方向的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)；所述的衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器模塊，將定向天線接收到的信號(hào)放大；所述的發(fā)射天線，用于發(fā)射衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器模塊的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的接收天線，接收4個(gè)以上的轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送來的信號(hào)；下變頻模塊對(duì)接收天線接收到的信號(hào)進(jìn)行下變頻為基帶信號(hào)；信號(hào)捕獲模塊對(duì)下變頻模塊送入的基帶信號(hào)進(jìn)行捕獲；信號(hào)跟蹤模塊對(duì)信號(hào)捕獲到模塊捕獲到的信號(hào)進(jìn)行跟蹤；電文解碼模塊對(duì)信號(hào)跟蹤模塊跟蹤到的信號(hào)進(jìn)行電文解調(diào)，以獲得轉(zhuǎn)發(fā)單元處的溫度、氣壓和三維位置信息；用戶中心位置解算模塊，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的電文，超寬帶測(cè)距模塊測(cè)量出的轉(zhuǎn)發(fā)單元到用戶的距離，計(jì)算用戶處于轉(zhuǎn)發(fā)單元所述構(gòu)成的空間的幾何中心位置時(shí)的坐標(biāo)，并作為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)；定位解算模塊，當(dāng)用戶處于中心位置時(shí)利用超寬帶測(cè)距和高程約束解算出中心坐標(biāo)，當(dāng)用戶移動(dòng)時(shí)，利用超寬帶測(cè)距和高程約束定位解算出當(dāng)前位置坐標(biāo)，后者減去前者就是用戶位移矢量。將基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)加上用戶位移矢量，計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換到經(jīng)緯高坐標(biāo)系下表示；溫度及氣壓傳感器模塊，采集用戶測(cè)點(diǎn)處的溫度和氣壓信息，并傳輸至GPRS接收模塊；GPRS接收模塊接收GPRS發(fā)送模塊和溫度及氣壓傳感器模塊發(fā)送的氣壓、溫度、位置信息數(shù)據(jù)流；超寬帶測(cè)距模塊測(cè)量用戶接收機(jī)至轉(zhuǎn)發(fā)單元間的距離；定位顯示模塊分別與中心位置解算模塊、定位解算模塊、超寬帶測(cè)距模塊相連，用于將中心位置解算模塊所解算的中心位置信息、定位解算模塊所解算出的用戶的三維位置信息和超寬帶測(cè)距模塊測(cè)量的轉(zhuǎn)發(fā)單元到用戶的距離進(jìn)行顯示。

6.一種轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)在用戶活動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元，測(cè)出n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的三維位置；

2)轉(zhuǎn)發(fā)單元采集自身處的溫度和氣壓信息，并將測(cè)得的溫度和氣壓信息與步驟1)測(cè)得的轉(zhuǎn)發(fā)單元的三維位置進(jìn)行編號(hào)，通過GPRS發(fā)送模塊發(fā)送至用戶接收機(jī)，其中GPRS發(fā)送模塊發(fā)送出去的數(shù)據(jù)，包括幀頭、轉(zhuǎn)發(fā)單元的編號(hào)、高度、溫度、氣壓、X位置、Y位置、Z位置、幀尾；

3)轉(zhuǎn)發(fā)單元將定向接收天線接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，由發(fā)射天線發(fā)射至用戶接收機(jī)；

4)將用戶接收機(jī)設(shè)在與n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元所構(gòu)成的空間幾何中心位置，用戶接收機(jī)接收步驟3)中轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送來的信號(hào)，并將這些信號(hào)經(jīng)用戶接收機(jī)的下變頻模塊變?yōu)榛鶐盘?hào)；

5)用戶接收機(jī)對(duì)步驟4)基帶信號(hào)進(jìn)行捕獲、跟蹤和電文解調(diào)，獲得的偽距ρⁱ，與轉(zhuǎn)發(fā)單元至用戶接收機(jī)距離r，計(jì)算接收機(jī)處于轉(zhuǎn)發(fā)單元中心時(shí)的位置，并將定位解算的位置(x₀,y₀,z₀)信息保存，中心位置的解算原理方程為最小二乘法，其公式為：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_1+r=\sqrt{{\left(x_1-x\right)}^2+{\left(y_1-y\right)}^2+{\left(z_1-z\right)}^2}+{\mathrm{C\Δt}}_u\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\mathrm{\ρ}}_n+r=\sqrt{{\left(x_n-x\right)}^2+{\left(y_n-y\right)}^2+{\left(z_n-z\right)}^2}+{\mathrm{C\Δt}}_u\end{array}\right.---\left(A\right)$

6)用戶接收機(jī)的GPRS接收模塊接收到用戶測(cè)點(diǎn)處的溫度和氣壓信息，并根據(jù)步驟2)中轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送來的溫度、氣壓和三維位置信息，計(jì)算用戶測(cè)點(diǎn)的高程，即：

$h=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i{h}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i\left\{h_{0i}+18410\×\[1+\frac{T_{mi}}{273.15}\]\×\lg \frac{P_{0i}}{P}\right\}---\left(B\right)$

(B)式中，h為用戶測(cè)點(diǎn)的高程；k_i為加權(quán)系數(shù)，且滿足k₁+k₂+…k_n＝1，加權(quán)系數(shù)k_i的大小決定于用戶與轉(zhuǎn)發(fā)單元的相對(duì)高度差，即用戶與轉(zhuǎn)發(fā)單元的相對(duì)高度差越大加權(quán)系數(shù)k_i越小；h_0i為第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的高程，這些值事先測(cè)得；T_mi為第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元與用戶之間大氣層平均溫度，T_mi＝(T_0i+T)/2，T_0i為第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的溫度，T是用戶測(cè)點(diǎn)的溫度；P_0i為第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的氣壓，P為用戶測(cè)點(diǎn)的氣壓；

7)用戶接收機(jī)根據(jù)步驟6)中所計(jì)算出的用戶測(cè)點(diǎn)的高程，及各轉(zhuǎn)發(fā)單元的三維位置，完成用戶的超寬帶定位解算，其定位解算方程為：

$\left\{\begin{array}{c}{r}_i=\sqrt{{(X_i-X)}^2+{(Y_i-Y)}^2+{(Z_i-Z)}^2}\\ \frac{X^2+Y^2}{{(a+h)}^2}+\frac{Z^2}{{(b+h)}^2}=1\end{array}\right.---\left(C\right)$

式中，(X,Y,Z)為用戶的三維位置；(X_i,Y_i,Z_i)為第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的三維位置；r_i為同一時(shí)刻利用超寬帶測(cè)距測(cè)量到的第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元到用戶的距離；a和b分別為地球基準(zhǔn)橢圓的長(zhǎng)半軸和短半軸；h_i為用戶測(cè)點(diǎn)的高程；i＝1，2，.....，n；

8)當(dāng)用戶接收機(jī)偏離中心位置時(shí)，使用超寬帶定位技術(shù)計(jì)算用戶移動(dòng)的距離矢量，再結(jié)合步驟5)中心位置的坐標(biāo)計(jì)算出當(dāng)前位置坐標(biāo)，將當(dāng)前位置坐標(biāo)換算大地坐標(biāo)系下的維度、經(jīng)度和高度，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}X=X-X_0\\ \mathrm{\Δ}Y=Y-Y_0\\ \mathrm{\Δ}Z=Z-Z_0\end{array}\right.---\left(D\right)$

$\left\{\begin{array}{c}x=x_0+\mathrm{\Δ}X\\ y=y_0+\mathrm{\Δ}Y\\ z=z_0+\mathrm{\Δ}Z\end{array}\right.---\left(E\right)$

上述(D)式和(E)式中，(X₀,Y₀,Z₀)為利用超寬帶定位解算出的中心位置點(diǎn)坐標(biāo)，(X,Y,Z)為利用超寬帶定位解算出的當(dāng)前位置點(diǎn)坐標(biāo)，(ΔX,ΔY,ΔZ)為用戶移動(dòng)的距離矢量，(x,y,z)為所求當(dāng)前位置坐標(biāo)；

經(jīng)過上述步驟，準(zhǔn)確定位用戶的位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的n個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元，n≥4。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述步驟1)中，還包括根據(jù)室內(nèi)用戶的活動(dòng)范圍，建立幾何精度因子仿真模型，指導(dǎo)轉(zhuǎn)發(fā)單元的布設(shè)，其中PDOP值的計(jì)算公式為：

$D={\left(H^{T}H\right)}^{-1}=\left[\begin{array}{cccc}{D}_{11}& D_{12}& D_{13}& D_{14}\\ D_{21}& D_{22}& D_{23}& D_{24}\\ D_{31}& D_{32}& D_{33}& D_{34}\\ D_{41}& D_{42}& D_{43}& D_{44}\end{array}\right]$

其中，a_i＝(a_xi,a_yi,a_zi)是用戶位置以線性化點(diǎn)指向第i個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)單元的單位矢量，三維位置精度因子PDOP值為：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)發(fā)單元的三維位置和高程，均由大地測(cè)量型衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)得。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)發(fā)式室內(nèi)定位設(shè)備，其特征在于，所述步驟7)中的定位解算方程(C)式，采用牛頓迭代及其線性化方法求解。