[发明专利]一种基于转发节点的隧道定位系统及方法在审

专利信息
申请号: 201811160975.5 申请日: 2018-09-30
公开(公告)号: CN109100746A 公开(公告)日: 2018-12-28
发明(设计)人: 江鹏;韩震;张宇 申请(专利权)人: 武汉大学
主分类号: G01S19/03 分类号: G01S19/03;G01S19/37
代理公司: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 张火春
地址: 430072 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 转发节点 数据处理中心 数据处理模块 隧道定位系统 运行轨迹 布设 隧道 北斗卫星信号 定位导航服务 时间同步模块 多普勒频移 秒脉冲信号 北斗卫星 车载导航 接收终端 解调数据 信号连接 室内外 推算 延迟 发送 发射
【权利要求书】:

1.一种基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

包括均匀布设于隧道内的若干转发节点和布设于隧道外的数据处理中心,数据处理中心与各转发节点、以及各转发节点之间均信号连接;

所述数据处理中心至少包括本地GPS/北斗接收机、时间同步模块和数据处理模块;其中:

本地GPS/北斗接收机用来实时接收并解调卫星信号获得报文信息;

时间同步模块用来驯服本地晶振,并输出PPS基准秒脉冲信号,以保证各转发节点与卫星时钟同步;

数据处理模块用来通过网络获取卫星星历,并结合解算的报文信息获得卫星的轨道信息和运行状态,即伪距信息,之后将报文信息、伪距信息以及PPS基准秒脉冲信号发送给各转发节点;

所述转发节点用来根据数据处理模块发送的数据,实时推算GPS/北斗卫星信号在当前转发节点处的延迟和多普勒频移,并模拟在轨GPS/北斗卫星的运行轨迹,并将模拟的运行轨迹发射给车载导航接收终端。

2.如权利要求1所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

所述转发节点至少包括顺次相连的ARM处理器、FPGA芯片和射频调制模块,ARM处理器和FPGA芯片通过FSMC接口通信;其中:

ARM处理器至少用来利用PPS基准秒脉冲信号进行时钟同步,并根据报文信息、伪距信息以及所在转发节点与卫星的相对距离,实时计算卫星信号的延迟和多普勒频移,以及推算卫星信号的频率、当前转发节点与本地GPS/北斗接收机之间信号的相位控制字,并将计算和推算出的导航电文发送给对应的基带单元;

所述FPGA芯片设计有与各GPS/北斗卫星分别对应的若干基带单元,所述基带单元用来将ARM处理器输出的导航电文与C/A码、P码调制生成基带信号,并发送至射频调制模块;

所述射频调制模块用来对基带信号进行QPSK扩频调制获得卫星调制信号,并发射给车载导航接收终端。

3.如权利要求2所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

所述卫星信号的延迟采用公式计算,其中,lGPS表示卫星坐标;l0表示本地GPS/北斗接收机坐标,c为光速。

4.如权利要求2所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

所述相位控制字采用公式计算,其中,φi为第i个转发节点的相位控制字;fc为载波频率;di为第i个转发节点与本地GPS/北斗接收机的相对距离,该相对距离预先标定。

5.如权利要求1所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

若干转发节点的布设方案为:

隧道内每隔相同间隔划分一个定位小区,每个定位小区中心处布设一转发节点,所述相同间隔为15米~30米。

6.如权利要求1所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

还包括安全监控模块,用来从各转发节点处获取车辆的号牌、位置与速度信息,并通过互联网提供给交通运输管理端。

7.如权利要求6所述的基于转发节点的隧道定位系统,其特征在于:

所述安全监控模块还用来当转发节点监控到隧道内发生危险时,向交通运输管理端发送报警信息。

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