一種都市環(huán)境中的組合定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種都市環(huán)境中的組合定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星導(dǎo)航定位是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供位置、速度及時(shí)間等信息來完成對(duì)各種目標(biāo)的定位、導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)以及管理，它是利用若干顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星組成衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，綜合了傳統(tǒng)天文導(dǎo)航定位和地面無線電導(dǎo)航定位的優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)設(shè)置在太空中的無線電導(dǎo)航臺(tái)，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，為用戶提供其所在海拔高度和地理經(jīng)瑋度。
[0003]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigat1n Satellite System，簡(jiǎn)稱GNSS)就是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，GNSS系統(tǒng)包含了美國(guó)的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)、中國(guó)的北斗系統(tǒng)、歐盟的GALIL⑶系統(tǒng)，可用的衛(wèi)星數(shù)目達(dá)至IjlOO顆以上。對(duì)于GNSS系統(tǒng)而言，它的定位精度、可用性和可靠性都與所能觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目和衛(wèi)星星座的幾何圖形結(jié)構(gòu)有關(guān)，在人氣聚集的都市環(huán)境中，所能觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目和衛(wèi)星的幾何圖形結(jié)構(gòu)通常都不理想，難以滿足精密定位的需求。由于GNSS這些因素的限制，使得單純的GNSS系統(tǒng)尚不能滿足復(fù)雜都市環(huán)境中的精密定位要求。
[0004]我國(guó)數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)DTMB，擁有獨(dú)立的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。由于該標(biāo)準(zhǔn)下信號(hào)幀與絕對(duì)時(shí)間嚴(yán)格同步，所以在信號(hào)接收端可以通過信號(hào)幀幀頭信息得到發(fā)射站發(fā)射信號(hào)的絕對(duì)時(shí)間，這就為利用DTMB信號(hào)進(jìn)行偽距測(cè)量提供了可能。利用數(shù)字電視信號(hào)定位無需改變現(xiàn)有的數(shù)字電視信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)施，并且不像GNSS導(dǎo)航定位系統(tǒng)，數(shù)字電視信號(hào)不受電離層傳播延遲的影響；同時(shí)，由于數(shù)字電視信號(hào)的高能量和低占空比，使得信號(hào)處理要求降低，處理設(shè)備減少，功耗也隨之降低。因此，DTMB信號(hào)是輔助GNSS系統(tǒng)在都市環(huán)境中提供可靠的無縫定位的一種良好選擇。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種基于GPS衛(wèi)星信號(hào)、北斗衛(wèi)星信號(hào)和DTMB信號(hào)的組合導(dǎo)航定位裝置，實(shí)現(xiàn)都市環(huán)境中的無縫定位。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種都市環(huán)境中的組合定位裝置，包括GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、DTMB信號(hào)接收模塊、定位解算模塊、定位顯示模塊；
[0008]所述DTMB信號(hào)接收模塊包括接收天線、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊以及DTMB偽距測(cè)量模塊，所述接收天線依次連接信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、DTMB偽距測(cè)量模塊；
[0009]所述DTMB偽距測(cè)量模塊包括FIR濾波器、PN序列發(fā)生器、乘法器、捕獲單元、跟蹤單元、控制時(shí)鐘源，所述數(shù)據(jù)采樣模塊連接所述FIR濾波器，所述FIR濾波器接入所述乘法器，所述乘法器依次連接所述捕獲單元、跟蹤單元，所述捕獲單元、跟蹤單元連接所述控制時(shí)鐘源，所述控制時(shí)鐘源連接PN序列發(fā)生器，所述PN序列發(fā)生器分別連接乘法器、跟蹤單元；
[0010]所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)并輸出GPS衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)并輸出北斗衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述DTMB信號(hào)接收模塊用于接收DTMB信號(hào)并輸出DTMB偽距測(cè)量值；
[0011]所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和DTMB信號(hào)接收模塊輸出端連接所述定位解算模塊，所述定位解算模塊輸出用戶三維坐標(biāo)，所述定位顯示模塊對(duì)用戶三維坐標(biāo)進(jìn)行顯示。
[0012]進(jìn)一步的，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊采用能夠同時(shí)接收處理北斗信號(hào)和GPS信號(hào)的雙?；蚨嗄Ｐl(wèi)星接收器。
[0013]進(jìn)一步的，所述定位解算模塊包含卡爾曼濾波器。
[0014]本實(shí)用新型使用我國(guó)DTMB標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射站作為GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的偽衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)，數(shù)字電視信號(hào)不受發(fā)射機(jī)多普勒效應(yīng)、電離層傳播延遲以及調(diào)制到信號(hào)上的數(shù)據(jù)的影響，使得系統(tǒng)定位精度更高;數(shù)字電視信號(hào)頻率低，數(shù)字電視發(fā)射塔發(fā)射功率相對(duì)較大，相比于衛(wèi)星信號(hào)更容易進(jìn)入都市樓宇和室內(nèi)區(qū)域，配合GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在都市環(huán)境中的無縫定位。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為DTMB數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3為DTMB信號(hào)接收模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例
[0020]一種都市環(huán)境中的組合定位裝置，如圖1所示，包括GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、DTMB信號(hào)接收模塊、定位解算模塊、定位顯示模塊;所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊采用能夠同時(shí)接收處理北斗信號(hào)和GPS信號(hào)的多模衛(wèi)星接收器GYM-1010-B，它可以同時(shí)支持北斗二代、GPS、L1衛(wèi)星信號(hào)；
[0021]所述DTMB信號(hào)接收模塊包括接收天線、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊以及DTMB偽距測(cè)量模塊，所述接收天線依次連接信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、DTMB偽距測(cè)量模塊；
[0022]所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)并輸出GPS衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)并輸出北斗衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述DTMB信號(hào)接收模塊用于接收DTMB信號(hào)并輸出DTMB偽距測(cè)量值；
[0023]所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和DTMB信號(hào)接收模塊輸出端連接所述定位解算模塊，所述定位解算模塊輸出用戶三維坐標(biāo)，所述定位顯示模塊對(duì)用戶三維坐標(biāo)進(jìn)行顯示。
[0024]由于GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊已經(jīng)在導(dǎo)航定位系統(tǒng)中廣泛使用，不屬于本實(shí)用新型論述的重點(diǎn)。
[0025]DTMB數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示，它采用一種復(fù)幀結(jié)構(gòu)，共有四層構(gòu)成，分別為信號(hào)幀、超幀、分幀和日幀。信號(hào)幀為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，包含幀頭和幀體，幀頭部分由P N序列構(gòu)成，幀體包含3780個(gè)符號(hào)，其中有3744個(gè)符號(hào)數(shù)據(jù)，36個(gè)符號(hào)系統(tǒng)信息;超幀包含首幀和信號(hào)幀，首幀為第一幀，共有255個(gè)信號(hào)幀，信號(hào)幀號(hào)(FN)被編碼到當(dāng)前信號(hào)幀的幀同步PN偽碼序列中；分幀是由480個(gè)超幀構(gòu)成；日幀是幀結(jié)構(gòu)的頂層，由1440個(gè)分幀組成，以24小時(shí)為周期進(jìn)行復(fù)位。
[0026]所述DTMB信號(hào)接收模塊組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，所述DTMB偽距測(cè)量模塊包括FIR濾波器、PN序列發(fā)生器、乘法器、捕獲單元、跟蹤單元、控制時(shí)鐘源，所述數(shù)據(jù)采樣模塊連接所述FIR濾波器，所述FIR濾波器接入所述乘法器，所述乘法器依次連接所述捕獲單元、跟蹤單元，所述捕獲單元、跟蹤單元連接所述控制時(shí)鐘源，所述控制時(shí)鐘源連接PN序列發(fā)生器，所述PN序列發(fā)生器分別連接乘法器、跟蹤單元。所述DTMB偽距測(cè)量模塊是利用PN偽碼的自相關(guān)特性，通過測(cè)量本地準(zhǔn)碼與信號(hào)的相關(guān)峰值位置來確定信號(hào)到達(dá)時(shí)間。經(jīng)過數(shù)據(jù)采樣模塊采樣后的數(shù)字電視信號(hào)經(jīng)FIR濾波器后，在乘法器中與本地PN序列發(fā)生器產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，所述捕獲單元調(diào)整控制時(shí)鐘源，用以調(diào)整PN序列發(fā)生器產(chǎn)生的本地PN碼的頻率和相位，捕獲有用信號(hào)。一旦捕獲到有用信號(hào)，立即啟動(dòng)跟蹤單元，用以調(diào)整控制時(shí)鐘源，使本地PN序列發(fā)生器與輸入信號(hào)保持精確同步。
[0027]發(fā)射站發(fā)射DTMB標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視信號(hào)，DTMB信號(hào)接收模塊接收到此信號(hào)后進(jìn)行信號(hào)捕獲，捕獲到數(shù)字電視信號(hào)后，用本地產(chǎn)生的復(fù)現(xiàn)碼(即本地產(chǎn)生的同樣結(jié)構(gòu)的PN偽碼序列)對(duì)捕獲到的信號(hào)進(jìn)行幀同步處理。一旦達(dá)到幀同步，根據(jù)DTMB標(biāo)準(zhǔn)就能準(zhǔn)確知道數(shù)字電視信號(hào)的信號(hào)幀號(hào)。由于不同幀頭模式的初始相位是已知的，那么本地產(chǎn)生所確定的信號(hào)幀號(hào)的下一個(gè)初始相位模式的復(fù)現(xiàn)碼，利用此復(fù)現(xiàn)碼與接收到的PN偽碼進(jìn)行相關(guān)處理，根據(jù)相關(guān)峰所處的時(shí)間點(diǎn)得到一個(gè)接收機(jī)與發(fā)射站的時(shí)間差值，即可以得到DTMB信號(hào)偽距測(cè)量值。當(dāng)DTMB信號(hào)接收模塊同時(shí)接收四個(gè)發(fā)射站發(fā)射的數(shù)字電視信號(hào)，那么可以得到四個(gè)DTMB偽距測(cè)量值。利用這四個(gè)DTMB偽距測(cè)量值可以得到包含用戶三維位置信息(xu，yu，zu)和用戶終端與發(fā)射塔系統(tǒng)時(shí)鐘誤差四個(gè)未知參數(shù)的非線性定位方程組，通過定位解算模塊進(jìn)行解算處理，從而完成整個(gè)定位過程。所述定位解算模塊對(duì)非線性定位方程組進(jìn)行卡爾曼濾波處理，將非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題來進(jìn)行處理。
[0028]當(dāng)然實(shí)際中，DTMB信號(hào)定位是配合GPS和/或北斗定位來進(jìn)行使用的，當(dāng)用戶終端接收到GPS和北斗衛(wèi)星數(shù)目少于4顆時(shí)，所需的數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)定位解算，這是就需要通過DTMB信號(hào)接收模塊接收數(shù)字信號(hào)發(fā)射塔發(fā)射的數(shù)字信號(hào)，對(duì)定位解算所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，來最終實(shí)現(xiàn)都市環(huán)境中的無縫定位。
[0029]顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種都市環(huán)境中的組合定位裝置，包括GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊，其特征在于:還包括北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、DTMB信號(hào)接收模塊、定位解算模塊、定位顯示模塊； 所述DTMB信號(hào)接收模塊包括接收天線、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊以及DTMB偽距測(cè)量模塊，所述接收天線依次連接信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、DTMB偽距測(cè)量模塊； 所述DTMB偽距測(cè)量模塊包括FIR濾波器、PN序列發(fā)生器、乘法器、捕獲單元、跟蹤單元、控制時(shí)鐘源，所述數(shù)據(jù)采樣模塊連接所述FIR濾波器，所述FIR濾波器接入所述乘法器，所述乘法器依次連接所述捕獲單元、跟蹤單元，所述捕獲單元、跟蹤單元連接所述控制時(shí)鐘源，所述控制時(shí)鐘源連接PN序列發(fā)生器，所述PN序列發(fā)生器分別連接乘法器、跟蹤單元； 所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)并輸出GPS衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)并輸出北斗衛(wèi)星偽距測(cè)量值，所述DTMB信號(hào)接收模塊用于接收DTMB信號(hào)并輸出DTMB偽距測(cè)量值； 所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和DTMB信號(hào)接收模塊輸出端連接所述定位解算模塊，所述定位顯示模塊用于將所述定位顯示模塊輸出的用戶三維坐標(biāo)進(jìn)行顯不O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的都市環(huán)境中的組合定位裝置，其特征在于:所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊采用能夠同時(shí)接收處理北斗信號(hào)和GPS信號(hào)的雙模或多模衛(wèi)星接收器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的都市環(huán)境中的組合定位裝置，其特征在于:所述定位解算模塊包含卡爾曼濾波器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種都市環(huán)境中的組合定位裝置，涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領(lǐng)域，包括GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、DTMB信號(hào)接收模塊、定位解算模塊、定位顯示模塊；所述GPS衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊和DTMB信號(hào)接收模塊輸出端連接所述定位解算模塊，所述定位解算模塊輸出用戶三維坐標(biāo)，所述定位顯示模塊對(duì)用戶三維坐標(biāo)進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型使用我國(guó)DTMB標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射站作為GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的偽衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)，數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射塔分布廣泛，信號(hào)強(qiáng)度也相對(duì)更強(qiáng)，相對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)更容易進(jìn)入都市樓宇和室內(nèi)區(qū)域，配合GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在都市環(huán)境中的無縫定位。
【IPC分類】G01S19/48, G01S5/02
【公開號(hào)】CN205384374
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620074598
【發(fā)明人】田安紅, 付承彪, 寧德瓊, 張順吉, 杜常, 崔麗梅
【申請(qǐng)人】曲靖師范學(xué)院
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日