[发明专利]一种用于有遮挡条件下的室外小车定位方法

说明书

本发明公开了一种用于有遮挡条件下的室外小车定位方法。本发明基于GPS，用无人机作为媒介，将原本直线的信号传输通道变为可调折线，从而规避大部分障碍物，实现天地协同的定位；在时间维度对小车的位置进行计算，相当于在同一个地图上虚拟出不同时间的小车位置，从而达到多个观测点确定位置等价的效果。本发明以无人机作为媒介，规避了信号传播途中的大部分障碍物，实现全球全天候的定位工作，解决了GPS定位技术的局限性,实现室内、地下等有遮蔽场所(盲区)的目标定位。提高了定位精度，可以利用差分法定位，实现精度在2cm左右的定位。本发明所提供的方案可以完美地解决低成本和便携性需求，实现对特定目标对象全程的跟踪定位。

技术领域

本发明研究的基于GPS的天地协同的小车定位算法作用于机器人导航领域，通过提供一种用于有遮挡条件下的室外小车定位方法，即通过无人机和小车的协同，实现室外卫星通信有遮挡情况下的小车精准定位。

背景技术

GPS(Global Positioning System，全球定位系统)是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS自问世以来，就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最有前途的互联网业务之一。无论移动在室内还是室外环境下，快速准确地获得移动终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。所以，在各种不同的无线网络中快速、准确、稳定地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热点。无线定位技术领域可分为广域定位和短距离无线定位，广域定位可分为卫星定位和移动定位；短距离定位主要包括WLAN、RFID、UWB、蓝牙、超声波等。当前应用的主要无线定位技术与无线定位测量方法的关联状况如下图1。由图1可知，目前常用的室外定位方式有：一种是基于人造卫星的定位，一种是基于无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)的基站的定位。无线传感器网络是部署在传感监测区域内有传感探测、通信和事件处理能力的传感节点集合。近十年来在无线传感器网络领域的研究非常活跃，对于大多数无线传感器网络应用而言，确定节点和目标位置对其监测活动的进行至关重要。WSN的局限性是只能在一个部署了节点的区域内进行定位，无法实现广域定位。本文所研究的GPS可应用于室外广域定位。GPS是由空间部分、地面控制系统和用户设备这三个部分构成。其中，空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200千米的上空，均匀分布在6个轨道面上(每个4颗)，轨道倾角为55度。除此之外，还有3颗有源备份卫星在轨运行。地面控制系统是由监测站、主控制站和地面天线组成。用户设备部分就是GPS信号接收机。GPS定位的基本原理是根据告诉运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。GPS可以实现全球全天候的工作，其定位精度高、观测时间短，功能多应用广泛。

由于GPS技术的局限性，实现室内、地下等有遮蔽场所(盲区)的目标定位比较困难，更无法满足盲区内移动目标的三维坐标定位的要求。事实上，这个全球定位网络中到处都有盲区：商场、机场或者城市的摩天大楼间甚至地形本身都会阻断GPS卫星与接收器之间的信号通道。如图2可直观的看见GPS存在的视觉盲区.为了正确可靠地对移动目标进行精确定位，定位系统必须为整个系统提供足够精确、可靠的位置信息。

已有研究指出，通过GPS与WSN的结合，实现在GPS盲区的精准定位，然WSN网点的建立将耗费极大的成本且不适用于可移动的机器人，在区域上仍有局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于有遮挡条件下的室外小车定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1、通过无人机收集不同时刻的距离，计算出小车的坐标。其中分为计算定点小车的坐标和计算移动小车的坐标。