一种卫星信号无效时导航定位的方法与流程

本发明涉及自主定位技术领域，具体为一种卫星信号无效时导航定位的方法。

背景技术：

针对用全球定位系统进行自主导航存在信号遮挡或者高动态运动而导致的信号失效的问题，提出协作伪卫星技术，通过车辆间的协作达到相互共享卫星信息，减少导航误差，提高定位精度和导航鲁棒性，改善了室外导航对卫星信号的依赖性，可以得到与昂贵复杂导航系统同样的导航功效。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种卫星信号无效时导航定位的方法，其步骤为：a.模块安装位置为非屏蔽区域，即中国移动或中国联通gsm信号覆盖区域；b.模块需要配备能够正常使用的sim手机卡；c.模块通过rs485或rs232接口与设备控制器进行通信，读取控制器内部参数，因此控制器应具有相关接口并提供通信协议；d.监控系统需部署在面向公网的服务器上，随着监控终端的增多，对服务器的性能和网络性能要求会逐渐提高；现场应配有功率不小于10w的开关电源，电压范围5～24v。

优选的，所述步骤c中远程终端为带有rs485或rs232接口的控制板、带有安装孔、电源输入端子、通信接口端子和sim卡卡槽。

优选的，所述步骤c中远程终端能够利用sim卡通过gprs信号与服务器进行数据通信。

优选的，所述步骤d中服务器端模块用于服务器唤醒远程终端。

优选的，所述服务器端管理系统包括用户管理、终端管理、远程上线和远程调试，具体为：用户管理是对用户信息、设备进行管理；终端管理是在模块下发时以sim卡号作为唯一识别码；远程上线是用于远程唤醒离线的终端；远程调试是根据现场控制系统界面设计远程监控画面，可以将本地设备的参数提取查看，可以对本地设备参数远程修改。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明一种卫星信号无效时导航定位的方法，卫星信号失锁时，多车协作的伪卫星系统重构方案可以提高定位精度和导航鲁棒性。主车通过与另一车的协作，利用其所接收的卫星信号辅助导航，此时协作车辆作为伪卫星(vs)，与此同时主车可以利用所在环境的特征陆标在线建立环境地图，用以辅助伪卫星导航，即通过车辆间的协作达到相互共享卫星信息，减少导航误差，实现精确导航的目的。

附图说明

图1为协作自主车示意图；

图2为自主车2的轨迹图；

图3为常规导航方案定位误差随时间变化数值图；

图4为伪卫星方案定位误差随时间变化数值图；

图5为常规导航及伪卫星辅助导航速度误差图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种卫星信号无效时导航定位的方法，其步骤为：

a.模块安装位置为非屏蔽区域，即中国移动或中国联通gsm信号覆盖区域；

b.模块需要配备能够正常使用的sim手机卡；

c.模块通过rs485或rs232接口与设备控制器进行通信，读取控制器内部参数，因此控制器应具有相关接口并提供通信协议；

d.监控系统需部署在面向公网的服务器上，随着监控终端的增多，对服务器的性能和网络性能要求会逐渐提高；

e.现场应配有功率不小于10w的开关电源，电压范围5～24v。

所述步骤c中远程终端为带有rs485或rs232接口的控制板、带有安装孔、电源输入端子、通信接口端子和sim卡卡槽。

所述步骤c中远程终端能够利用sim卡通过gprs信号与服务器进行数据通信。

所述步骤d中服务器端模块用于服务器唤醒远程终端。

所述服务器端管理系统包括用户管理、终端管理、远程上线和远程调试，具体为：用户管理是对用户信息、设备进行管理；终端管理是在模块下发时以sim卡号作为唯一识别码；远程上线是用于远程唤醒离线的终端；远程调试是根据现场控制系统界面设计远程监控画面，可以将本地设备的参数提取查看，可以对本地设备参数远程修改。

下面我们通过仿真模拟进行了多次计算，参见各附图：

协作导航系统(cans)由资源共享的两辆车组成，每辆车上都装有gps/ins导航系统。目前，协作导航系统的研究趋势是利用编队车辆对未知环境进行探测，多车协作可以取得比单辆车更可靠的工作性能，减少定位误差，提高导航精度，参见图1，车1和车2以常速行驶，假设gps的伪距测量误差为不相关的高斯白噪声，两辆车分别处于不同的卫星信号情况下。车2沿两侧有高层建筑的街道行驶时，只有少数卫星可见。初始位置为纬度45度、经度126度，初始速度为东向速度5米/秒、北向速度0米/秒，仿真时间600秒。误差源设定如下：陀螺常值漂移1°/h，随机漂移0.1°/h，加速度计零偏10-4g，gps位置误差(10-4)°，里程计速度误差0.1m/s。

图2给出了车2的行驶轨迹，200s-400s时gps信号受到遮挡，信号失效时间为200秒；图3给出了常规导航方案在北向的定位误差曲线。在卫星信号受到遮挡时，常规导航方案的定位误差增大。图4给出了采取伪卫星辅助导航的北向定位误差曲线。可以看出在卫星信号受遮挡时段，如果伪卫星辅助导航可以将定位误差限制在误差允许的范围内。图5为常规导航方案北向速度误差和伪卫星辅助导航北向速度误差。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种卫星信号无效时导航定位的方法，其步骤为：a.模块安装位置为非屏蔽区域，即中国移动或中国联通GSM信号覆盖区域；b.模块需要配备能够正常使用的SIM手机卡；c.模块通过RS485或RS232接口与设备控制器进行通信，读取控制器内部参数，因此控制器应具有相关接口并提供通信协议；d.监控系统需部署在面向公网的服务器上，随着监控终端的增多，对服务器的性能和网络性能要求会逐渐提高；现场应配有功率不小于10W的开关电源，电压范围5～24V。本发明利用卫星工作原理，在移动车辆之间建立通信机制，模拟卫星定位方法建立起导航定位新方法。

技术研发人员：曹梦龙
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2017.05.12
技术公布日：2017.09.08