基于多径利用的北斗与超宽带室内外衔接处定位目标方法与流程

技术特征：
1.一种基于多径利用的北斗与超宽带室内外衔接处定位目标方法，其特征在于，包括：(1)将大地坐标转换为平面坐标：先选定室内外衔接处一参考点p，精确测试其北斗位置信息，计算出对应的室内超宽带基站点的位置坐标，其中，该室内外衔接处的室外坐标系采用大地坐标系，室内坐标系采用平面坐标系；在大地坐标系下，将参考点p的位置用大地经度l、大地纬度b和大地高度h表示，并采用高斯投影法将大地坐标转换为平面坐标(x,y)，以实现坐标统一；(2)获取不同信号的波达时间：2a)根据北斗卫星发射直达波信号的时间t1和导航接收机接收直达波信号的时间t2，得到北斗卫星对应的直达波信号的波达时间τ
a
；2b)根据超宽带基站发射直达波信号的时间t
l1
和导航接收机接收直达波信号的时间t
r1
，得到超宽带基站对应的直达波信号的波达时间τ
b
；2c)根据超宽带基站发射一阶多径信号的时间t
l2
和导航接收机接收一阶多径信号的时间t
r2
，得到超宽带基站对应的一阶多径信号的波达时间τ
c
；(3)建立城市环境下室内外衔接处目标几何定位模型：3a)在平面坐标系中定义北斗卫星位置q1、超宽带基站位置q2和导航接收机位置a：q1＝[r
x1
,r
y1
]，q2＝[r
x2
,r
y2
]，a＝[a
x
,a
y
]，其中，r
x1
是北斗卫星的横坐标，r
y1
是北斗卫星的纵坐标；r
x2
是超宽带基站的横坐标，r
y2
是超宽带基站的纵坐标；a
x
是导航接收机的横坐标，a
y
是导航接收机的纵坐标；3b)在平面坐标系中对反射轴信息进行初始化，即根据超宽带基站位置关于反射轴x轴的对称位置，得到基站关于反射轴x轴的虚拟超宽带基站的位置点p1：p1＝[d
x1
,d
y1
]；其中，d
x1
是虚拟超宽带基站的横坐标，d
y1
是虚拟超宽带基站的纵坐标。3c)根据北斗卫星位置q1、超带宽基站位置q2、虚拟超带宽基站位置p1和导航接收机位置a以及不同信号的波达时间τ
a
、τ
b
、τ
c
，建立数学模型表达式：其中，式＜1＞是以北斗卫星q1的位置为圆心，以北斗卫星q1到导航接收机距离为半径的圆；式＜2＞是以超宽带基站q2的位置为圆心，以超宽带基站q2到导航接收机距离为半径的圆；式＜3＞是以虚拟超宽带基站p1的位置为圆心，以虚拟超带宽基站p1到导航接收机距离为半径的圆；c为电磁波在空间中的传播速度，[t
x
,t
y
]为要测量的目标位置；(4)将(2)中得到的北斗卫星对应的直达波信号的波达时间τ
a
、超宽带基站对应的直达波信号的波达时间τ
b
、超宽带基站对应的一阶多径信号的波达时间τ
c
分别带入3c)中建立的
数学模型中进行联立求解，得到其三个几何模型即三个不同圆的相交点，该点为目标的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述(1)中将大地坐标转换为平面坐标(x,y)通过如下公式进行：如下公式进行：式中，x为参考点p对应的维度，b’为参考点p对应的子午线弧长，n为参考点p对应的卯酉圈子午线半径，b为参考点p对应的经度，e'为椭圆的第二偏心率，l＝l
‑
l0为精度差，l为大地经度，l0为3度带中央子午线的经度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述2a)中得到的北斗卫星对应的直达波信号的波达时间τ
a
，表示如下：τ
a
＝t2‑
t1，式中，t1是北斗卫星信号发射直达波信号的时间，t2是导航接收机接收直达波信号的时间。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述2b)中得到的超宽带基站对应的直达波信号的波达时间τ
b
，表示如下：τ
b
＝t
r1
‑
t
l1
，式中，t
l1
是超宽带基站发射直达波信号的时间，t
r1
是导航接收机接收直达波信号的时间。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述2c)中得到的超宽带基站对应的一阶多径信号的波达时间τ
c
，表示如下：τ
c
＝t
r2
‑
t
l2
，式中，t
l2
是超宽带基站发射直达波信号的时间，t
r2
是导航接收机接收一阶多径信号的时间。

技术总结
本发明公开了一种基于多径利用的北斗与超宽带室内外衔接处定位目标方法，主要解决现有技术在多径环境下对点目标定位不准确的问题。其实现方案是：采用高斯投影法将大地坐标系转换为平面坐标系，实现坐标统一；建立城市环境下室内外衔接处目标几何定位模型；分别获取北斗卫星对应对的直达波信号的波达时间，超宽带基站对应的直达波信号的波达时间，超宽带基站对应的一阶多径信号的波达时间；将这些时间信息分别带入已经建立好的几何定位模型中，得到三个圆方程，并对其进行联立求解，得到这三个圆的相交点即为目标的位置。本发明能有效利用多径信息，所建立的几何定位模型简单，成本低，提高了定位精度，可用于对室内外衔接处目标的定位。目标的定位。目标的定位。


技术研发人员：张娟 王兆慧 张林让 唐世阳
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/10/23