專(zhuān)利名稱(chēng)：基于gnss的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)基于位置信息的服務(wù)LBS (Location Based Service)的需求逐漸提高，在未來(lái)的LBS中必然要求定位服務(wù)不會(huì)隨著位置的變化而中斷，這就要求對(duì)用戶(hù)的定位服務(wù)可以在室內(nèi)外兩種環(huán)境下平滑的切換，以保證定位服務(wù)無(wú)縫覆蓋。目前的無(wú)線電定位技術(shù)主要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同而分為室內(nèi)定位和室外定位兩種。室外定位服務(wù)主要是由全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS (Global Navigation Satellite System) 提供，目前已經(jīng)相當(dāng)成熟。在室內(nèi)定位技術(shù)方面，已經(jīng)有諸如組合導(dǎo)航、UffB定位、AGPS、高靈敏度GPS及WLAN定位等技術(shù)，但是這些定位方法都有局限性。組合導(dǎo)航技術(shù)主要是基于慣性導(dǎo)航，累積誤差的存在和高昂的成本使其應(yīng)用前景并不明朗；UWB系統(tǒng)在理論上具有最好的定位精度，但其信號(hào)的射頻特性決定了其在復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境下無(wú)法應(yīng)用；AGPS和高靈敏度GPS技術(shù)復(fù)雜，且僅能解決“淺室內(nèi)環(huán)境”的定位問(wèn)題。目前比較主流的研究方向是在各類(lèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的體制下，如WLAN、藍(lán)牙或ZigBee等，基于接收信號(hào)強(qiáng)度RSS (Received Signal Strength)的指紋定位技術(shù)。但該技術(shù)基于民用的WLAN系統(tǒng)，無(wú)法滿足如軍用，警用等特殊領(lǐng)域的需求。現(xiàn)有同時(shí)滿足室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位服務(wù)，需要用戶(hù)同時(shí)擁有兩套體制下的接收機(jī)，從而產(chǎn)生室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有同時(shí)滿足室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位服務(wù)，需要用戶(hù)同時(shí)擁有兩套體制下的接收機(jī)，從而產(chǎn)生室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的問(wèn)題，提供一種基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法?；贕NSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，它包括具體過(guò)程如下在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)，N為大于I的整數(shù)；所述N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)向外廣播的信號(hào)在調(diào)制特性上與相應(yīng)的GNSS信號(hào)保持一致，N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)信號(hào)同樣采用擴(kuò)頻通信體制，其采用的擴(kuò)頻序列是GNSS系統(tǒng)接口控制文檔ICD中預(yù)留的擴(kuò)頻序列，保證與衛(wèi)星信號(hào)擴(kuò)頻碼同族但不重合；GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)的信息幀由定位用信息幀和LBS用信息幀組成，定位用信息幀實(shí)現(xiàn)基本的定位服務(wù)，LBS用信息幀實(shí)現(xiàn)LBS與短信息的廣播服務(wù)；在定位過(guò)程中，當(dāng)采用室外定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果參與定位的可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量小于4個(gè)，則切換到室內(nèi)指紋定位方式進(jìn)行定位；當(dāng)采用室內(nèi)指紋定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果判斷用戶(hù)離開(kāi)室內(nèi)環(huán)境，則切換到室外定位方式進(jìn)行定位。
本發(fā)明所述的定位方法在定位過(guò)程中，室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境定位的切換包括室外衛(wèi)星定位向室內(nèi)指紋定位的過(guò)渡和室內(nèi)指紋定位向室外衛(wèi)星定位的過(guò)渡；室外衛(wèi)星定位向室內(nèi)指紋定位的切換條件是判斷可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量是否小于4個(gè)，如果是，則進(jìn)行室外衛(wèi)星定位服務(wù)切換到室內(nèi)指紋定位服務(wù)；否，則保持室外衛(wèi)星定位服務(wù)。室內(nèi)指紋定位向室外衛(wèi)星定位的切換條件是根據(jù)定位信息的結(jié)果判斷用戶(hù)是否離開(kāi)室內(nèi)環(huán)境，如果是，則進(jìn)行室內(nèi)指紋定位服務(wù)切換到室外衛(wèi)星定位服務(wù)；否，則保持室內(nèi)指紋定位服務(wù)。本發(fā)明使用戶(hù)在室內(nèi)、室外環(huán)境下用同一部接收機(jī)通過(guò)在室內(nèi)環(huán)境用室內(nèi)指紋定位、在室外環(huán)境用室外衛(wèi)星定位，室內(nèi)、室外的定位通過(guò)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位的無(wú)縫定位切換?，F(xiàn)有的GNSS接收機(jī)僅需升級(jí)軟件即可獲得無(wú)縫定位能力。主要技術(shù)指標(biāo)包括室內(nèi)與室外切換時(shí)間小于ls，室內(nèi)定位精度小于3米。


圖I為本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的示意圖，I為GNSS衛(wèi)星，2為GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)，3為GNSS系統(tǒng)定位的接收機(jī)，4為室內(nèi)、室外實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的位置示意；圖2為室內(nèi)定位節(jié)點(diǎn)信息幀的組成示意圖，圖3為本發(fā)明所述方法在定位過(guò)程中實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外定位的切換原理示意圖；圖4為具體實(shí)施方式
三中公共信息廣播服務(wù)的示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，它包括具體過(guò)程如下在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)2，N為大于I的整數(shù)；所述N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)2向外廣播的信號(hào)在調(diào)制特性上與相應(yīng)的GNSS信號(hào)保持一致，N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)2信號(hào)同樣采用擴(kuò)頻通信體制，其采用的擴(kuò)頻序列是GNSS系統(tǒng)接口控制文檔ICD中預(yù)留的擴(kuò)頻序列，保證與衛(wèi)星信號(hào)擴(kuò)頻碼同族但不重合；GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)2的信息幀由定位用信息幀和LBS用信息幀組成，定位用信息幀實(shí)現(xiàn)基本的定位服務(wù)，LBS用信息幀實(shí)現(xiàn)LBS與短信息的廣播服務(wù)；在定位過(guò)程中，當(dāng)采用室外定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果參與定位的可見(jiàn)衛(wèi)星I數(shù)量小于4個(gè)，則切換到室內(nèi)指紋定位方式進(jìn)行定位；當(dāng)采用室內(nèi)指紋定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果判斷用戶(hù)離開(kāi)室內(nèi)環(huán)境，則切換到室外定位方式進(jìn)行定位。本實(shí)施方式所述的定位方法中，在射頻特性上，使GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)向外廣播的信號(hào)在調(diào)制特性上與相應(yīng)的GNSS信號(hào)保持一致，例如當(dāng)選用GPS提供室外定位服務(wù)時(shí)，則GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)信號(hào)頻率為I. 57542GHz，BPSK調(diào)制；當(dāng)采用Galileo系統(tǒng)或北斗提供室外定位服務(wù)時(shí)，則GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)采用相應(yīng)的BOC調(diào)制方式。本實(shí)施方式所述的定位方法中，在編碼方式上，GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)的信號(hào)編碼符合GNSS系統(tǒng)I⑶的要求，以便使接收機(jī)可以在同一信號(hào)體制之下分別完成室內(nèi)和室外的定位任務(wù)，且不需要增加額外的硬件設(shè)備。接收機(jī)僅需要在原有的硬件基礎(chǔ)上安裝新的軟件模塊即可為滿足室內(nèi)定位的需求。本實(shí)施方式使用戶(hù)在室內(nèi)、外環(huán)境下僅需要一部接收機(jī)便可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫定位，現(xiàn)有的GNSS接收機(jī)僅需升級(jí)軟件即可獲得無(wú)縫定位能力。采用本實(shí)施方式所述的定位方法實(shí)現(xiàn)定位，室內(nèi)與室外切換時(shí)間小于ls，室內(nèi)定位精度小于3米。GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)信號(hào)由于采用指紋定位技術(shù)，GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)不再需要傳輸衛(wèi)星星歷、歷數(shù)和各類(lèi)校正參數(shù)，在GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)的信息幀中，這些節(jié)省下的空間將用于滿足場(chǎng)景地圖、指紋圖和短信息等數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?br> 具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法的進(jìn)一步限定,所述定位用信息幀包括煙火信號(hào)信息、電子地圖傳遞信息和指紋圖傳遞信息。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法的進(jìn)一步限定,所述LBS用信息幀包括公共信息廣播服務(wù)信息和短信息傳遞服務(wù)信息。GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)的信息幀分為如下兩類(lèi)第一類(lèi)是用于基本的定位服務(wù)的定位服務(wù)幀，其中包括用于給接收機(jī)測(cè)量RSS值的短小的數(shù)據(jù)幀，它會(huì)像WLAN系統(tǒng)中的“煙火信號(hào)”一樣，每隔一段時(shí)間廣播一次；用于傳遞導(dǎo)航圖和RSS指紋圖的數(shù)據(jù)幀會(huì)有更大的長(zhǎng)度，該數(shù)據(jù)幀會(huì)根據(jù)需要，被更多的安排由靠近室內(nèi)場(chǎng)景入口處的指紋定位節(jié)點(diǎn)發(fā)送。第二類(lèi)數(shù)據(jù)幀是為完成LBS業(yè)務(wù)和短信業(yè)務(wù)而設(shè)置的。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
二所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法的進(jìn)一步限定，所述煙火信號(hào)信息的信息幀的格式為
權(quán)利要求
1.基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，其特征是，它包括具體過(guò)程如下 在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)(2)，N為大于I的整數(shù)；所述N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)⑵向外廣播的信號(hào)在調(diào)制特性上與相應(yīng)的GNSS信號(hào)保持一致，N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)(2)信號(hào)同樣采用擴(kuò)頻通信體制，其采用的擴(kuò)頻序列是GNSS系統(tǒng)接口控制文檔I⑶中預(yù)留的擴(kuò)頻序列，保證與衛(wèi)星信號(hào)擴(kuò)頻碼同族但不重合； GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)(2)的信息幀由定位用信息幀和LBS用信息幀組成，定位用信息幀實(shí)現(xiàn)基本的定位服務(wù)，LBS用信息幀實(shí)現(xiàn)LBS與短信息的廣播服務(wù)； 在定位過(guò)程中，當(dāng)采用室外定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果參與定位的可見(jiàn)衛(wèi)星(I)數(shù)量小于4個(gè)，則切換到室內(nèi)指紋定位方式進(jìn)行定位；當(dāng)采用室內(nèi)指紋定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果判斷用戶(hù)離開(kāi)室內(nèi)環(huán)境，則切換到室外定位方式進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，其特征在于，所述定位用信息幀包括煙火信號(hào)信息、電子地圖傳遞信息和指紋圖傳遞信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，其特征在于，所述LBS用信息幀包括公共信息廣播服務(wù)信息和短信息傳遞服務(wù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，其特征在于，所述煙火信號(hào)信息的信息幀的格式為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，其特征在于，所述公共信息廣播服務(wù)信息的信息幀的格式為
全文摘要
基于GNSS的指紋定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外環(huán)境無(wú)縫切換的定位方法，涉及衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有同時(shí)滿足室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位服務(wù)，需要用戶(hù)同時(shí)擁有兩套體制下的接收機(jī)，從而產(chǎn)生室內(nèi)、室外兩種環(huán)境下的定位難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的問(wèn)題。本發(fā)明的定位方法在室內(nèi)引入N個(gè)GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)；GNSS指紋定位節(jié)點(diǎn)的信息幀由定位用信息幀和LBS用信息幀組成；在定位過(guò)程中，當(dāng)采用室外定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果參與定位的可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量小于4個(gè)，則切換到室內(nèi)指紋定位方式進(jìn)行定位；當(dāng)采用室內(nèi)指紋定位方式實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果判斷用戶(hù)離開(kāi)室內(nèi)環(huán)境，則切換到室外定位方式進(jìn)行定位。適用于衛(wèi)星定位導(dǎo)航領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102883393SQ20121038699
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者韓帥, 鄒德岳, 孟維曉, 陳雷, 劉恩曉, 馬若飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)