本發(fā)明涉及一種室內(nèi)外無縫定位技術(shù)，特別是一種集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)相結(jié)合的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著GPS、北斗、GLONASS等全球衛(wèi)星定位導航定位系統(tǒng)的日益成熟，人們享受到衛(wèi)星定位系統(tǒng)在室外活動中帶來的快速、準確的定位服務。對于室外空曠的環(huán)境而言，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)被廣泛應用，而在諸多室內(nèi)環(huán)境下，由于受水泥墻體的阻擋等影響，衛(wèi)星信號就會被嚴重衰減而無法實現(xiàn)在室內(nèi)的定位及導航作用。

針對室內(nèi)環(huán)境下的定位問題，目前已發(fā)展出應用紅外線、超聲波、RFID、藍牙、超寬帶、Zigbee和無線Wifi等作為媒介的室內(nèi)定位技術(shù)。但仍然有很多問題需要解決，比如：系統(tǒng)定位復雜度高、實現(xiàn)成本高、精度差等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)及定位方法，實現(xiàn)室內(nèi)導航定位的無縫切換。

一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)及定位方法，包括一室外GPS衛(wèi)星定位模塊、一室內(nèi)CSS定位模塊、一室內(nèi)外定位融合切換模塊及一定位結(jié)果顯示模塊；室外GPS衛(wèi)星定位模塊與室內(nèi)CSS定位模塊的輸出信號端與室內(nèi)外定位融合切換模塊的輸入信號端連接，室內(nèi)外定位融合切換模塊的輸出信號端接定位結(jié)果顯示模塊的信號輸入端。

所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊用于通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外空間定位，其體系已經(jīng)非常完善，輸出的是GPS衛(wèi)星導航信號定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)CSS定位模塊采用基于SDS-TWR(對稱雙面雙向測距)進行室內(nèi)測距過程，再利用卡爾曼濾波對定位測距數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，最后采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位模塊的室內(nèi)位置，輸出的是CSS信號定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，建立基于所述GPS衛(wèi)星導航信號定位數(shù)據(jù)與CSS定位數(shù)據(jù)的融合模型，對室內(nèi)外定位方式進行融合；

所述定位結(jié)果顯示模塊，在室外通過二維電子地圖而在室內(nèi)則通過室內(nèi)平面圖來顯示室內(nèi)外定位結(jié)果。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無縫定位的方法，按照如下步驟實現(xiàn)：

步驟(1)、根據(jù)室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到GPS導航衛(wèi)星信號的強度或室內(nèi)CSS定位模塊接收到的CSS通信信號的強度，選擇該定位系統(tǒng)的定位方式；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導航衛(wèi)星信號較強，則轉(zhuǎn)入步驟(2)；若所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設的CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號較強，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導航衛(wèi)星信號強度與所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設的CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號強度相同，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

步驟(2)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(3)、所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測各個CSS錨節(jié)點發(fā)出的通信信號，采用SDS-TWR(對稱雙面雙向測距)獲取所述定位系統(tǒng)與各個CSS錨節(jié)點的距離，并采用卡爾曼濾波器對所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離值進行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)CSS定位模塊的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)；所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測各個CSS錨節(jié)點發(fā)出的通信信號，采用SDS-TWR獲取所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離，并采用卡爾曼濾波器對所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離值進行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位系統(tǒng)的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(5)；SDS-TWR即對稱雙面雙向測距；

步驟(5)、所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，通過對室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進行融合、切換和集成，從而完成室內(nèi)外的平滑過渡，以提高所示定位系統(tǒng)的定位精度；并轉(zhuǎn)入步驟(6)，

步驟(6)、定位結(jié)果顯示模塊將GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)、CSS通信信號定位數(shù)據(jù)或步驟(5)融合模塊輸出的融合、切換和集成定位數(shù)據(jù)，來顯示室內(nèi)外定位結(jié)果，返回步驟(1)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所提出的一種CSS與GPS相結(jié)合的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)及定位方法，基于CSS定位節(jié)點，可以大大減小定位系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度問題，通過對CSS定位數(shù)據(jù)進行卡爾曼濾波處理優(yōu)化提高的室內(nèi)定位精度，通過結(jié)合GPS衛(wèi)星導航實現(xiàn)一體化的室內(nèi)外定位功能，通過室內(nèi)外定位融合切換模塊處理室外的衛(wèi)星定位和室內(nèi)的CSS定位數(shù)據(jù)，使得室內(nèi)外導航定位數(shù)據(jù)平滑過渡，解決了以往移動設備在大型建筑內(nèi)無法定位或定位精度低的問題，特別為倉庫存儲、室內(nèi)導航、車庫尋位等提供更準確的位置服務。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)中各個模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)定位方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

本發(fā)明的整體思路是采用基于GPS衛(wèi)星室外定位方案和基于CSS的室內(nèi)定位方案，實現(xiàn)室內(nèi)外無縫定位功能。本發(fā)明包括兩種定位方法，即：基于GPS衛(wèi)星導航定位方法和基于CSS室內(nèi)定位方法；室外導航模塊搭載于車載導航中，而室內(nèi)定位模塊搭載于室內(nèi)CSS定位模塊接收機上。

本發(fā)明的目的在于提供一種集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)，如圖1所示，包括：一室外GPS衛(wèi)星定位模塊、一室內(nèi)CSS定位模塊、一室內(nèi)外定位融合切換模塊及一定位結(jié)果顯示模塊；

所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊用于通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外空間定位，其體系已經(jīng)非常完善，輸出的是GPS衛(wèi)星導航信號定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)CSS定位模塊采用基于SDS-TWR(對稱雙面雙向測距)進行室內(nèi)測距過程，再利用卡爾曼濾波對定位測距數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，最后采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位模塊的室內(nèi)位置，輸出的是CSS信號定位數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，建立基于所述GPS衛(wèi)星導航信號定位數(shù)據(jù)與CSS定位數(shù)據(jù)的融合模型，對室內(nèi)外定位方式進行融合；

所述定位結(jié)果顯示模塊，在室外通過二維電子地圖而在室內(nèi)則通過室內(nèi)平面圖來顯示室內(nèi)外定位結(jié)果。

進一步地，在本實例中，為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員了解發(fā)明所提出的一種集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外停車定位的定位系統(tǒng)，還提供一種集成GPS衛(wèi)星導航與CSS技術(shù)的室內(nèi)外無縫定位的定位方法，如圖2所示，按照如下步驟實現(xiàn)：

步驟(1)、根據(jù)室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到GPS導航衛(wèi)星信號的強度或室內(nèi)CSS定位模塊接收到的CSS通信信號的強度，選擇該定位系統(tǒng)的定位方式；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導航衛(wèi)星信號較強，則轉(zhuǎn)入步驟(2)；若所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設的CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號較強，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；若所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊接收到的GPS導航衛(wèi)星信號強度與所述室內(nèi)CSS定位模塊接收到室內(nèi)布設的CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號強度相同，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

步驟(2)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(3)、所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測各個CSS錨節(jié)點發(fā)出的通信信號，采用SDS-TWR(對稱雙面雙向測距)獲取所述定位系統(tǒng)與各個CSS錨節(jié)點的距離，并采用卡爾曼濾波器對所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離值進行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)CSS定位模塊的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、所述室外GPS衛(wèi)星定位模塊通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行室外定位，輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)；所述室內(nèi)CSS定位模塊檢測各個CSS錨節(jié)點發(fā)出的通信信號，采用SDS-TWR獲取所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離，并采用卡爾曼濾波器對所獲取的所述室內(nèi)CSS定位模塊與各個CSS錨節(jié)點的距離值進行濾波優(yōu)化處理，再采用幾何三邊定位算法獲取室內(nèi)定位系統(tǒng)的室內(nèi)位置，輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，完成室內(nèi)空間定位，并轉(zhuǎn)入步驟(5)；SDS-TWR即對稱雙面雙向測距；

步驟(5)、所述室內(nèi)外定位融合切換模塊，通過對室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進行融合、切換和集成，從而完成室內(nèi)外的平滑過渡，以提高所示定位系統(tǒng)的定位精度；并轉(zhuǎn)入步驟(6)，

步驟(6)、定位結(jié)果顯示模塊將GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)、CSS通信信號定位數(shù)據(jù)或步驟(5)融合模塊輸出的融合、切換和集成定位數(shù)據(jù)，來顯示室內(nèi)外定位結(jié)果，返回步驟(1)。

本發(fā)明實施例適用流程如下：當汽車在室外環(huán)境下行駛時，此刻室外衛(wèi)星GPS定位模塊接收到的是GPS導航衛(wèi)星信號，則通過車載導航進行室外行駛導航，輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)；當汽車即將駛?cè)氲叵萝噹鞎r，若所述室外衛(wèi)星GPS定位模塊接收到的GPS導航衛(wèi)星信號且所述室內(nèi)CSS定位模塊接收端接收到室內(nèi)布設的CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號，此刻所述室外GPS衛(wèi)星導航模塊輸出GPS衛(wèi)星導航信號的定位數(shù)據(jù)，與此同時所述室內(nèi)CSS定位模塊接受端開始輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，所述室內(nèi)外定位融合切換模塊對室內(nèi)和室外定位數(shù)據(jù)進行融合、切換和集成，完成室內(nèi)外的導航定位數(shù)據(jù)的平滑過渡；當汽車完全駛?cè)氲叵峦＼噲鰞?nèi)部時，所述室內(nèi)CSS定位模塊接收端檢測到各個CSS錨節(jié)點發(fā)出的CSS通信信號，通過濾波處理及定位算法，最后輸出CSS通信信號定位數(shù)據(jù)，完成車庫內(nèi)汽車定位功能。

以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所做的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。