CN110412629A - 基于gnss信号模拟节点的定位方法及定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法及定位系统。定位方法应用于定位系统，定位系统包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点。GNSS授时接收机接收每个导航卫星的卫星信号，向数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递；数据处理服务器接收并处理星历，将处理后的星历传输给GNSS信号模拟节点，并通过光纤对GNSS信号模拟节点进行授时；GNSS信号模拟节点接收处理后的星历，根据处理后的星历以及当前历元、GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，从而使需要定位导航的设备可以接收到模拟卫星信号，以根据模拟卫星信号进行定位。

Description

基于GNSS信号模拟节点的定位方法及定位系统

技术领域

本发明实施例涉及GNSS定位技术领域，尤其涉及一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法及定位系统。

背景技术

在室外环境中，车载导航设备可通过接收全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System，GNSS)的卫星信号，并结合电子地图确定车辆的具体位置，但是，当车辆驶入隧道、车库等GNSS信号遮挡严重的室内空间中时，车载导航设备无法正常捕获卫星信号，从而导致定位失败。

目前，为实现在室内环境中也能利用GNSS进行定位导航，通常采用GNSS信号转发器，其中，GNSS信号转发器由室外GNSS接收天线、低损耗电缆、室内GNSS发射天线和GNSS卫星导航信号控制器四部分组成，工作原理是：GNSS信号转发器将接收到的室外卫星导航信号，经过放大、滤波等处理后，实时无线转发到室内，室内普通GNSS接收机可正常接收转发信号实现定位。

但是，由于信号在电缆中传输时存在信号的衰减及在传输过程中会引入噪声的问题，因此，GNSS信号转发器定位仅适用于仅需要单个或少数室内GNSS发射天线且电缆短距离布设的场景。当在信号遮挡严重的大范围的室内空间采用GNSS信号转发器定位时，例如，隧道内，存在信号衰减严重，无法定位的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法及定位系统，实现了GNSS信号遮挡严重的环境中在不改变GNSS接收终端的前提下利用GNSS模拟信号定位。

第一方面，本发明实施例提供一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法，应用于基于GNSS信号模拟节点的定位系统，所述定位系统包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点；其中，

所述GNSS授时接收机接收多个导航卫星的卫星信号，向所述数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递，以使数据处理服务器的时间与卫星钟时间同步，其中，所述导航卫星包括以下至少一种：GPS卫星、北斗卫星；

所述数据处理服务器接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点之间时间同步；

所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为所述导航卫星上卫星钟当前指示的时间，所述模拟卫星信号用于使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

在一些实施例中，所述数据处理服务器接收所述星历之后，还包括：

将所述星历保存到总星历中，所述总星历中包括所有导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述数据处理服务器保存所述星历，包括：

根据所述星历更新总星历中与所述星历对应的导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述数据处理服务器未接收到所述星历时，所述数据处理服务器获取可见星的星历，包括：

根据所述总星历中任一导航卫星的星历以及所述数据处理服务器的位置坐标，确定所述导航卫星在当前历元时以所述数据处理服务器为原点的站心坐标系中的仰角；

若所述仰角大于或等于预设的高度截止角，获取所述导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点根据所述处理后的星历以及当前模拟节点的历元时刻、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，包括：

根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻；

根据所述处理后的星历以及所述模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数；

根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

在一些实施例中，根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距，包括：

根据所述处理后的星历，计算模拟伪距误差；

根据所述GNSS信号模拟节点的位置坐标和所述导航卫星的位置坐标，获得模拟真距；

根据所述模拟真距和所述模拟伪距误差，获得所述模拟伪距。

在一些实施例中，根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号，包括：

根据所述模拟伪距与所述控制参数，生成中频数字信号；

对所述中频数字信号进行数模转换与射频调制，获得并播发所述模拟卫星信号。

第二方面，本发明实施例提供一种基于GNSS信号模拟节点的定位系统，包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点；其中，

所述GNSS授时接收机，用于接收多个导航卫星的卫星信号，向所述数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递，以使数据处理服务器的时间与卫星钟时间同步，其中，所述导航卫星包括以下至少一种：GPS卫星、北斗卫星；

所述数据处理服务器，用于接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点之间时间同步；

所述GNSS信号模拟节点，用于接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为所述导航卫星上卫星钟当前指示的时间，所述模拟卫星信号用于使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

在一些实施例中，所述数据处理服务器接收所述星历之后，还用于：

将所述星历保存到总星历中，所述总星历中包括所有导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述数据处理服务器将所述星历保存到总星历中时，具体用于：

根据所述星历更新总星历中与所述星历对应的导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述数据处理服务器未接收到所述星历时，所述数据处理服务器获取可见星的星历，包括：

根据所述总星历中任一导航卫星的星历以及所述数据处理服务器的位置坐标，确定所述导航卫星在当前历元时以所述数据处理服务器为原点的站心坐标系中的仰角；

若所述仰角大于或等于预设的高度截止角，获取所述导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点根据所述处理后的星历以及当前模拟节点的历元时刻、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号时，具体用于：

根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻；

根据所述处理后的星历以及所述模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数；

根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距时，具体用于：

根据所述处理后的星历，计算模拟伪距误差；

根据所述GNSS信号模拟节点的位置坐标和所述导航卫星的位置坐标，获得模拟真距；

根据所述模拟真距和所述模拟伪距误差，获得所述模拟伪距。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号时，具体用于：

根据所述模拟伪距与所述控制参数，生成中频数字信号；

对所述中频数字信号进行数模转换与射频调制，获得并播发所述模拟卫星信号。

在一些实施例中，所述多个GNSS信号模拟节点之间距离相等。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现发明实施例第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种程序产品，所述程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在可读存储介质中，基于GNSS信号模拟节点的定位系统中的至少一个处理器可以从所述可读存储介质读取所述计算机程序，所述至少一个处理器执行所述计算机程序使得电子设备实施本申请发明实施例第一方面任一项所述的方法。

本发明实施例提供一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法及定位系统，基于GNSS信号模拟节点的定位系统中的所述接收机接收GPS或北斗的卫星信号，并向所述数据处理服务器传输星历；所述数据处理服务器接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并向各模拟节点授时；所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为数据处理服务器向GNSS信号模拟器所授时间星历，所述模拟卫星信号用于通用的GPS或北斗卫星信号接收设备。使得基于GNSS信号模拟节点的定位系统可以生成并播发模拟卫星信号，从而使需要定位导航的设备可以接收到模拟卫星信号，使需要定位导航的设备可以接收到模拟卫星信号，以根据模拟卫星信号进行定位。该定位系统结构简单，易于设计，设计成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位方法的信令图；

图2为本发明另一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位方法的信令流程图；

图3为本发明一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的GNSS信号模拟节点的硬件结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的应用场景示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1为本发明一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位方法的信令流程图。本发明实施例的方法应用于基于GNSS信号模拟节点的定位系统，该定位系统包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点。如图1所示，本实施例的方法可以包括：

S101、GNSS授时接收机接收多个导航卫星的卫星信号。

其中，导航卫星包括以下至少一种：GPS卫星、北斗卫星。

本实施例中，在利用导航卫星导航时，一般需要至少3+N颗导航卫星，其中N指星座个数，其中，本发明实施例不限制导航星座的种类，例如，导航星座可以是全球定位系统(Global Positioning System，GPS)星座，北斗卫星导航系统(BeiDou NavigationSatellite System，BDS)星座，因此，需要使接收机可以接收北斗卫星和GPS卫星的卫星信号，其中，GNSS授时接收机接收到的卫星信号对应的导航卫星为在当前历元下的可见星，当前历元为导航卫星上的卫星钟显示的时间。其中，GNSS授时接收机例如可以为可以接收GPSL1和BDS B1的双频点GNSS接收机，该接收机带接收天线。

S102、GNSS授时接收机向所述数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递，以使数据处理服务器的时间与卫星钟时间同步。相应的，所述数据处理服务器接收所述星历。

本实施例中，GNSS授时接收机通过接收到的导航卫星的卫星信号，获取导航卫星的星历，将每个导航卫星的星历传输给数据处理服务器。其中，每个星历中包括对应的导航卫星的运行轨道参数等信息。需要说明的是，本发明实施例不限定接收机将星历传输给数据处理服务器时的传输方式，传输方式例如可以是有线传输、无线传输、比特传输。

另外，GNSS授时接收机还可以对数据处理服务器进行授时，使数据处理服务器的时间与导航卫星上的卫星钟的时间同步。

S103、所述数据处理服务器处理所述星历。

本实施例中，数据处理服务器对接收到的星历进行格式转换，使处理后的星历适用于GNSS信号模拟节点，即GNSS信号模拟节点可以获得处理后星历中的信息。

S104、数据处理服务器将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点之间时间同步。相应的，所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历。

本实施例中，数据处理服务器将处理后的星历发送给各GNSS信号模拟节点，并且，数据处理服务器对各GNSS信号模拟节点进行授时，以使各GNSS信号模拟节点之间时间同步，且使各GNSS信号模拟节点的时间与导航卫星上的卫星钟的时间同步。其中，数据处理服务器例如可以通过光纤将处理后的星历发送给各GNSS信号模拟节点以及对各GNSS信号模拟节点进行授时。另外，数据处理服务器例如还可以通过有线传输、无线传输、比特传输的方式将处理后的星历发送给各GNSS信号模拟节点。

需要说明的是，数据处理服务器例如是按照一定的频率通过光纤对各GNSS信号模拟节点进行授时。

S105、GNSS信号模拟节点根据处理后的星历以及当前历元、GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号。

其中，模拟卫星信号用于使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

本实施例中，多个GNSS信号模拟节点例如设置在信号遮挡严重的狭长室内空间，如走廊和隧道。在设置多个GNSS信号模拟节点时，可以等距离的设置多个GNSS信号模拟节点。例如，对于距离较长的隧道，在隧道内沿隧道等距离的设置多个GNSS信号模拟节点，实现隧道内利用GNSS定位。

对于任一GNSS信号模拟节点，该GNSS信号模拟节点根据其位置坐标以及处理后的星历、当前历元生成的模拟卫星信号，其中，每个GNSS信号模拟节点的位置坐标是与GNSS卫星相同坐标框架下的地心地固位置坐标，例如，对于GPS卫星，信号模拟节点的位置坐标处于WGS84框架；对于北斗卫星，信号模拟节点的位置坐标处于BDCS框架。

每个GNSS信号模拟节点生成模拟卫星信号后，播发该模拟卫星信号，以使设置在设备上的接收终端接收该模拟卫星信号，从而进行定位。其中，设备是通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备。例如，行驶在隧道中车辆上安装的GNSS接收终端接收该模拟卫星信号，根据该模拟卫星信号对该车辆进行定位导航。其中，GNSS信号模拟节点通过设置在GNSS信号模拟节点上的播发天线播发该模拟卫星信号。

本实施例，基于GNSS信号模拟节点的定位系统中的所述接收机接收GPS或北斗卫星信号，根据每个所述卫星信号向所述数据处理服务器传输星历；所述数据处理服务器接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点；所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为所述星历数据处理服务器向各GNSS信号模拟节点所授时间，所述模拟卫星信号用于应用场景内GNSS接收设备。使得基于GNSS信号模拟节点的定位系统可以生成并播发模拟卫星信号，从而使需要定位导航的设备可以接收到模拟卫星信号，以根据模拟卫星信号进行定位。并且，该定位系统结构简单，易于设计，设计成本低。

在一些实施例中，S102之后，所述定位方法还包括：

S106、数据处理服务器将所述星历保存到总星历中，所述总星历中包括所有导航卫星的星历。

本实施例中，数据处理服务器在接收到任一导航卫星在当前历元的星历时，将该星历保存到总星历中与该星历对应的导航卫星的星历中，其中，总星历中包括所有导航卫星的星历。从而在数据处理服务器不能接收GNSS授时接收机传输的星历时，根据保存的导航卫星的星历，使GNSS信号模拟节点生成并播发模拟卫星信号。

在一些实施例中，S106的一种可能的实现方式为：根据所述星历更新总星历中与所述星历对应的导航卫星的星历。

本实施例中，在数据处理服务器接收到星历时，通过该星历更新已在数据处理服务器中保存的与该星历对应的到导航卫星的星历。即，如果当前历元接收到的其中一颗导航卫星的星历与总星历中该导航卫星的星历有所不同，则将所述所有导航卫星总星历中该导航卫星的星历更新为接收到的该导航卫星的星历。

本实施例，在数据处理服务器中可以更新总星历，使总星历中每颗导航卫星的星历为最新的星历，提高了总星历的时效性。在GNSS授时接收机无法接收导航卫星的卫星信号或数据处理服务器无法接收GNSS授时接收机传输的星历时，根据总星历生成并播发的模拟卫星信号更接近真实的卫星信号，从而使根据该模拟卫星信号定位时定位更准确。

在一些实施例中，在GNSS授时接收机无法接收导航卫星的卫星信号或数据处理服务器无法接收GNSS授时接收机传输的星历时，S103的一种可能的实现方式为：

S1031、根据所述总星历中任一导航卫星的星历以及所述数据处理服务器的位置坐标，确定所述导航卫星在当前历元时以所述数据处理服务器为原点的站心坐标系中的仰角。

本实施例中，对于任一导航卫星，根据数据处理服务器中保存的该导航卫星的星历可以推算出该导航卫星在当前历元下的星历，其中，该推算出的星历接近导航卫星在当前历元的真实星历。根据推算出的星历以及数据处理服务器的位置坐标，确定该导航卫星以数据处理服务器为原点的站心坐标系中的仰角。

S1032、若所述仰角大于或等于预设的高度截止角，获取所述导航卫星的星历。

本实施例中，对任一导航卫星，若该导航卫星的仰角大于或等于预设的高度截止角，说明该导航卫星在当前历元下是可见星，因此，数据处理服务器获得该导航卫星在当前历元时的星历。

数据处理服务器获得所有可见星在当前历元时的星历后，对星历的格式进行转换，以使GNSS信号模拟节点可以识别转换后的星历。

本实施例，数据处理服务器根据保存的每颗导航卫星的星历可以推算该导航卫星在当前历元的位置，并根据推算出的导航卫星在当前历元的位置进行可见星判断，从而将推算出的在当前历元时可见星的星历发送给GNSS信号模拟节点，使GNSS信号模拟节点可以生成模拟卫星信号，使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

图2为本发明另一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位方法的信令流程图。在上述各实施例的基础上，本实施例的方法包括：

S201、GNSS授时接收机接收多个导航卫星的卫星信号。

S202、GNSS授时接收机向所述数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递，以使数据处理服务器的时间与卫星钟时间同步。相应的，所述数据处理服务器接收所述星历。

S203、数据处理服务器处理星历。

S204、数据处理服务器将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点之间时间同步。相应的，所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历。

本实施例中，S201-S204的描述可参考S101-S104，此处不再赘述。

S205、GNSS信号模拟节点根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻。

本实施例中，对于任意一个可见导航卫星来说，数据处理服务器将该导航卫星的星历传输给每个GNSS信号模拟节点。由于处理后的星历中包括导航卫星的运行轨道参数等信息，因此，根据处理后的星历中包括的导航卫星的运行轨道参数等信息以及每个GNSS信号模拟节点接收到处理后的星历的时间、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，可以确定出该导航卫星位置，例如，可以确定该导航卫星在地心地固坐标系(Earth-Centered,Earth-Fixed，ECEF)的位置坐标。

对于任一GNSS信号模拟节点，在导航卫星的位置坐标确定之后，根据该GNSS信号模拟节点的位置坐标、该GNSS信号模拟节点的当前历元以及导航卫星的位置坐标确定该GNSS信号模拟节点播发模拟卫星信号的时刻。

S206、根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数。

本实施例中，对于任一GNSS信号模拟节点，在确定导航卫星的位置坐标后，根据处理后的星历以及该GNSS信号模拟节点的位置坐标、导航卫星的位置坐标，计算该GNSS信号模拟节点与导航卫星的模拟伪距和控制参数。其中，控制参数例如可以包括信号幅度，载波频率、载波相位、码速率、码相位，根据所述模拟卫星信号发射时刻，计算码速率、码相位；根据导航卫星的位置坐标与GNSS信号模拟节点位置坐标，计算导航卫星与GNSS信号模拟节点相对运动的多普勒频移参数，进而计算载波频率、载波相位。信号幅度用于指示生成的模拟卫星信号的强度，由于导航卫星的卫星信号的强度较弱，因此，需要通过信号幅度设置模拟卫星信号的强度，使模拟卫星信号的强度接近导航卫星的卫星信号的强度，从而使接收终端可以识别模拟卫星信号。其中，信号幅度的由实际需要进行设定，本发明实施例对此不限定。

S207、根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

本实施例中，对于任一GNSS信号模拟节点，根据模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

本实施例，定位系统中的GNSS信号模拟节点在接收到处理后的星历后，根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻；根据所述处理后的星历以及所述模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数；根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。使得基于GNSS信号模拟节点的定位系统可以生成模拟卫星信号，并在模拟卫星信号的播发时刻播发模拟卫星信号，使需要定位导航的设备可以接收到模拟卫星信号，以根据模拟卫星信号进行定位。

在一些实施例中，S206中计算模拟伪距的一种可能的实现方式为：

S2061、根据所述处理后的星历，计算模拟伪距误差。

本实施例中，由于安装在需要定位的设备上的导航终端，例如，车载导航终端，在接收到导航卫星的卫星信号后，进行定位计算时，会自动对计算出的伪距观测值进行修正，因此，在本发明实施例中计算模拟伪距时需要考虑伪距误差，从而在导航终端根据模拟卫星信号进行定位计算时，计算得到的定位结果更准确。

伪距误差可以根据处理后的星历计算获得，伪距误差包括卫星钟差、电离层延迟、对流层延迟等误差延迟。其中，计算伪距误差的方法例如可以是根据GPS和BDS的ICD文件中公开的误差模型计算伪距误差，卫星钟差例如采用多项式模型计算获得，电离层延迟例如采用Klobuchar 8参数模型计算获得，对流层延迟例如采用Hopfield模型计算获得。

S2062、根据所述GNSS信号模拟节点的位置坐标和所述导航卫星的位置坐标，获得模拟真距。

本实施例中，对于任意一个可见星来说，数据处理服务器将与该可见星对应的处理后的星历传输给每个GNSS信号模拟节点。GNSS信号模拟节点接收到该处理后的星历后，由于可见星的时间与GNSS信号模拟节点的时间是同步的，且在该处理后的星历中还包括该可见星播发卫星信号时的时间。因此，每个GNSS信号模拟节点根据当前历元和该可见星播发卫星信号的时间，可以计算出从该可见星播发卫星信号到每个GNSS信号模拟节点接收到处理后的星历之间的时间，再根据卫星信号和星历的传输速率，计算每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的模拟真距。该模拟真距为计算获得的每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的真实距离。

S2063、根据模拟真距和所述模拟伪距误差，获得所述模拟伪距。

本实施例中，根据模拟真距和伪距误差，获得所述模拟伪距，由于模拟伪距中包括伪距误差，因此，在导航终端根据由该模拟伪距生成的模拟卫星信号进行定位计算时，计算得到的每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的距离更加接近每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的真实距离，从而使定位更准确。

本实施例，在计算模拟伪距时，根据处理后的星历，计算伪距误差，根据GNSS信号模拟节点的位置坐标和导航卫星的位置坐标，获得模拟真距，从而根据伪距误差和模拟真距获得模拟伪距。在模拟伪距中考虑到伪距误差，可以使导航终端计算得到的每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的距离更加接近每个GNSS信号模拟节点与该可见星之间的真实距离，从而使定位更准确。

在一些实施例中，S207的一种可能的实现方式为：

S2071、根据所述模拟伪距与所述控制参数，生成中频数字信号。

S2072、对所述中频数字信号进行数模转换与射频调制，获得并播发所述模拟卫星信号。

本实施例中，根据模拟伪距进行伪码调制和载波调制，生成中频数字信号，然后对模拟中频数字信号进行数模转换将中频数字信号转换为中频模拟信号，然后，经过射频调制，即上变频后获得射频信号，即模拟卫星信号，GNSS信号模拟节点播发模拟卫星信号。

本实施例，GNSS信号模拟节点获得处理后的星历后，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标；根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距；根据所述处理后的星历、所述当前历元以及所述模拟伪距生成并播发模拟卫星信号。GNSS信号模拟节点根据与可见星对应的处理后的星历以及当前历元、GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，使得模拟卫星信号更加接近导航卫星播发的卫星信号，从而提高定位精度。

图3为本发明一实施例提供的基于GNSS信号模拟节点的定位系统的结构示意图，如图3所示，本实施例的定位系统包括：GNSS授时接收机31、数据处理服务器32以及多个GNSS信号模拟节点33。其中，

所述GNSS授时接收机31，用于接收多个导航卫星的卫星信号，向所述数据处理服务器32传输星历，并对数据处理服务器32进行实时时间传递，以使数据处理服务器32的时间与卫星钟时间同步，其中，所述导航卫星包括以下至少一种：GPS卫星、北斗卫星；

所述数据处理服务器32，用于接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点33，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点33进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点33之间时间同步；

所述GNSS信号模拟节点33，用于接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点33的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为所述导航卫星上卫星钟当前指示的时间，所述模拟卫星信号用于使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

在一些实施例中，所述数据处理服务器32在接收所述星历之后，还用于：

将所述星历保存到总星历中，所述总星历中包括所有导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述数据处理服务器32将所述星历保存到总星历中时，具体用于：

所述数据处理服务器32根据所述星历更新所述总星历中与所述星历对应的导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点33根据所述处理后的星历以及当前模拟节点的历元时刻、所述GNSS信号模拟节点33的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号时，具体用于：

根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点33的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻；

根据所述处理后的星历以及所述模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点33与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数；

根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

在一些实施例中，所述数据处理服务器未接收到所述星历时，所述数据处理服务器32处理所述星历时，具体用于：

根据所述总星历中任一导航卫星的星历以及所述数据处理服务器32的位置坐标，确定所述导航卫星在当前历元时以所述数据处理服务器32为原点的站心坐标系中的仰角；

若所述仰角大于或等于预设的高度截止角，获得所述导航卫星的星历。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点33根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点33的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点33与所述导航卫星的模拟伪距时，具体用于：

根据所述处理后的星历，计算模拟伪距误差；

根据所述GNSS信号模拟节点33的位置坐标和所述导航卫星的位置坐标，获得模拟真距；

根据所述模拟真距和所述模拟伪距误差，获得所述模拟伪距。

在一些实施例中，所述GNSS信号模拟节点33根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号时，具体用于：

根据所述模拟伪距与所述控制参数，生成中频数字信号；

对所述中频数字信号进行数模转换与射频调制，获得并播发所述模拟卫星信号。

本实施例的定位装置，可以用于执行上述各方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在一些实施例中，如图3所示，所述多个GNSS信号模拟节点33之间距离相等。

本实施例中，设置相邻GNSS信号模拟节点的距离时需考虑定位精度指标以及多个GNSS信号模拟节点播发的模拟卫星信号之间的干扰，例如，在隧道内时，由于隧道内多径效应严重，使得车载导航终端对各节点之间信号干扰的多径效应误差较大，因此，需要相邻的GNSS信号模拟节点保持一定的距离。并且，由于定位精度指标一般为米级，GNSS信号模拟节点的布设距离一般在10米至50米左右，一般的，在隧道内时，合理布设距离一般在30米左右。

图4为本发明一实施例提供的GNSS信号模拟节点的硬件结构示意图。如图4所示，GNSS信号模拟节点的硬件包括：数字信号模拟模块41、数模转换模块42、射频(RadioFrequency，RF)转换模块43和天线模块44。其中，

数字信号模拟模块41，用于根据模拟伪距生成中频数字信号，其中，数字信号模拟模块41例如可以基于ARM开发板的数字信号模拟模块。数模转换模块42，用于将中频数字信号转换成中频模拟信号。RF转换模块43，用于将中频模拟信号上变频到射频信号，即模拟卫星信号。天线模块44，用于播播发频信号。

在一些实施例中，继续如图4所示，GNSS信号模拟节点的硬件还可以包括：传输速率调控模块45。在一些实施例中，继续如图4所示，GNSS信号模拟节点的硬件还可以包括：温补晶振模块46。

传输速率调控模块45，用于调控数字信号模拟模块41的生成的中频数字信号量与数模转换模块42的采样率。其中，传输速率调控模块45例如可以为基于FPGA的传输速率调控模块。温补晶振模块46作为外部时钟对数字信号模拟模块41生成的中频数字信号的数据量与数模转换模块42转换的中频数字信号的数据量同步传送进行精准控制，并且，还可以解决温漂和稳定性问题。通过传输速率调控模块45和温补晶振模块46实现中频数字信号生成率和中频模拟信号采样率的匹配，使生成的模拟卫星信号更接近导航卫星播发的卫星信号，从而提高定位精度。

图5为本发明一实施例提供的应用场景示意图。本实施例以将基于GNSS信号模拟节点的定位系统应用在隧道中为例进行说明，如图5所示，多个GNSS信号模拟节点沿隧道等距离设置，每个GNSS信号模拟节点生成并播发模拟卫星信号，行驶在隧道中的车辆实时接收与其距离最近的GNSS信号模拟节点生成并播发模拟卫星信号，根据接收到的模拟卫星信号进行定位。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于GNSS信号模拟节点的定位方法，其特征在于，应用于基于全球导航卫星系统定位GNSS信号模拟节点的定位系统，所述定位系统包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点；其中，

所述GNSS授时接收机接收多个导航卫星的卫星信号，向所述数据处理服务器传输星历，并对数据处理服务器进行实时时间传递，以使数据处理服务器的时间与卫星钟时间同步，其中，所述导航卫星包括以下至少一种：GPS卫星、北斗卫星；

所述数据处理服务器接收并处理所述星历，将处理后的星历传输给所述GNSS信号模拟节点，并通过光纤对所述GNSS信号模拟节点进行授时，以使所述多个GNSS信号模拟节点之间时间同步；

所述GNSS信号模拟节点接收所述处理后的星历，根据所述处理后的星历以及当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，所述当前历元为所述导航卫星上卫星钟当前指示的时间，所述模拟卫星信号用于使通过导航卫星的卫星信号进行定位的设备定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据处理服务器接收所述星历之后，还包括：

将所述星历保存到总星历中，所述总星历中包括所有导航卫星的星历。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据处理服务器将所述星历保存到总星历中，包括：

根据所述星历更新所述总星历中与所述星历对应的导航卫星的星历。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据处理服务器未接收到所述星历时，所述数据处理服务器处理所述星历，包括：

根据所述总星历中任一导航卫星的星历以及所述数据处理服务器的位置坐标，确定所述导航卫星在当前历元时以所述数据处理服务器为原点的站心坐标系中的仰角；

若所述仰角大于或等于预设的高度截止角，获得所述导航卫星的星历。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述GNSS信号模拟节点根据所述处理后的星历以及当前模拟节点的历元时刻、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，生成并播发模拟卫星信号，包括：

根据所述处理后的星历以及所述当前历元、所述GNSS信号模拟节点的位置坐标，确定所述导航卫星的位置坐标与模拟卫星信号的播发时刻；

根据所述处理后的星历以及所述模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距以及控制参数；

根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述处理后的星历以及所述GNSS信号模拟节点的位置坐标、所述导航卫星的位置坐标、模拟卫星信号播发时刻，计算所述GNSS信号模拟节点与所述导航卫星的模拟伪距，包括：

根据所述处理后的星历，计算模拟伪距误差；

根据所述GNSS信号模拟节点的位置坐标和所述导航卫星的位置坐标，获得模拟真距；

根据所述模拟真距和所述模拟伪距误差，获得所述模拟伪距。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述模拟伪距以及所述控制参数，生成并播发模拟卫星信号，包括：

根据所述模拟伪距与所述控制参数，生成中频数字信号；

对所述中频数字信号进行数模转换与射频调制，获得并播发所述模拟卫星信号。

8.一种基于GNSS信号模拟节点的定位系统，其特征在于，包括：GNSS授时接收机、数据处理服务器以及多个GNSS信号模拟节点，用于执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述多个GNSS信号模拟节点之间距离相等。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序；所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的基于GNSS信号模拟节点的定位方法。