[发明专利]一种基于时间修正的自主定位导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子信号领域中的定位导航技术，特别是一种基于时间修正的定位导航系统。 

背景技术

定位导航技术除了应用于航天、军事及其它特殊行业外，也逐步走向人们的日常生活。目前定位导航技术主要有GPS导航定位和惯性导航定位，这两种定位方式对硬件的需求是不一样的。现在市面上的导航产品当用户进入卫星信号盲区时，如城市中的高楼密集处、桥洞、隧道等，要么是使用惯性导航，要么是无法进行导航。使用惯性导航的话，就需要在导航设备中增加惯性元件及惯性导航算法，在成本和设备体积上都要付出相应的代价。而且目前，GPS导航和惯性导航的配套使用在实现上还有较多的技术问题需要解决。 

需要指出的是，在一般情况下，城市里的卫星信号盲区范围不会太大。比如说，隧道、桥洞等一般不会太长，高楼林立的信号盲区会比较多，但每一处的范围也不大，驾车的话穿过只需几分钟时间。在这种情况下，用增加惯性元件的方式转换到惯性导航所付出的成本和所起到的效果是很不匹配的，体积上对于便携式导航设备也是难以接受的。而如果无法进行导航的话，导航设备就会报错，在城市里经常会出现小范围的信号盲区，则导航设备就会频繁报错，用户体验很差。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于城市的、定位精确的一种基于时间修正的定位导航系统。 

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于时间修正的自主定位导航系统，包括中央处理器、全球定位系统芯片组、上层应用模块，所述中央处理器为整个系统的主控制运行模块，联结到所述全球定位系统芯片组，所述全球定位系统芯片组实现在全球定位系统信号正常情况下的接收机定位，并通过串口输出编码信号，所述上层应用模块是实现导航的地图软件以及基于定位结果对用户进行多元化服务的软件，还包括判断模块、信息存储模块以及信息处理模块，所述判断模块接收全球定位系统芯片组发来的信号，并判断全球定位系统芯片组输出的信号是否正常，若正常则直接将该信号输出给上层应用模块，并同时保存该信号至该信息存储模块，若信号异常则转向信息处理模块，所述信息处理模块输入端连接到所述信息存储模块，所述信息处理模块实现对星历、历书、时钟修正参数钟漂、钟差、多普勒频移的处理和预测，并根据这些信号计算出接收机的位置、速度、时间，并把结果编码后向上层应用模块输出。 

该发明可进一步具体为： 

所述全球定位系统芯片组包括一个小中央处理器、射频处理模块、基带处理模块、内存及相关的定位软件、编码串口输出，以及天线、放大器，所述小中央处理器、射频处理模块、基带处理模块、内存及相关的定位软件、编码串口输出依次串联，小中央处理器同时与内存及相关的定位软件相联，天线、放大器联结到所述射频处理模块。 

所述判断模块首先解析全球定位系统芯片组输出的编码信息，然后判断标志性参数是否正常，最后根据判断结果选择下一步的操作，若标志性参数正常，直接将全球定位系统芯片组串口输出的信号输出给上层应用模块以及信息存储模块，若标志性参数不正常，则将全球定位系统芯片组串口输出的信号输出给信息处理模块。 

所述信息处理模块通过所述信息存储模块存储的相关卫星星历和外推得到的卫星信号在信号异常时的发射时间，以及仍能继续接收到的卫星信号的发射时间，算出各颗卫星的位置和速度，同时获得卫星钟差修正，结合信号异常前最接近时刻的接收机的位置以及下述计算出的接收机的位置信息，可以得出相关卫星到接收机的仰角、方位角；通过钟漂处理的修正后的接收机系统时间和所述卫星钟差修正计算得出各颗卫星的信号传播时间，乘上光速后得到各颗卫星到接收机之间的伪距；再结合上一步算出的各颗卫星位置和速度，计算得到接收机的位置；最后再把得到的接收机的位置进行置信区间的验证，当验证结果可信时，就把得到的结果编码后输出，传给上层应用模块。 

在计算接收机位置时，可以根据精度的控制对超过四颗的卫星信号根据精度衰减因子进行选择，首先通过信号异常前接收机位置、相关卫星的仰角方位角来计算卫星组合的精度衰减因子，然后根据得出的各个卫星组合的精度衰减因子来判断是否需要根据精度衰减因子选星，若是各个组合的精度衰减因子差别很大，则选一个最佳的卫星组合来定位；若各个组合的精度衰减因子差别不大，则把所有的卫星都用上，用卡尔曼滤波法或最小二乘法进行定位；若有些组合精度衰减因子较差有些较好，则把所有较好的组合的相关卫星都用上。