一種基于三點精準定位的導航系統及導航方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及導航領域，尤其設及一種基于Ξ點精準定位的導航系統及導航方法。
【背景技術】
[0002] 在日常生活中，便攜式的道路實時導航和監控越來越受到人們的普遍關注。如何 使用移動導航精準定位技術，讓定位變得更加輕便、更加準確和可靠已成為人們越來越強 烈的需求。W衛星為基礎的無線電導航系統，具有全能性、全球性、全天候、連續性、實時性 的導航、定位等功能，能為各類靜止或高速運動的用戶提供精密的瞬間Ξ維空間坐標、速度 矢量和精準定位等多種服務。但是，現有基于Ξ點精準定位的導航方法僅能廣泛應用于道 路導航定位系統，在公共區域內人們發生走失迷路或危險性跌倒、或遭綁架等緊急問題，無 法得到精準定位人所處的位置。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種基于Ξ點精準定位的導航系統及導航方法，從而解決 現有技術中存在的前述問題。
[0004] 為了實現上述目的，本發明所述基于Ξ點精準定位的導航系統，該系統包括：移動 終端、基站、無線熱點設備、衛星系統和中央控制系統，所述移動終端分別與所述基站和所 述無線熱點設備無線雙向通信； 陽〇化]所述移動終端，通過網絡通信將信息數據傳給基站；
[0006] 所述基站，向在基站發出的電磁波的有效范圍內的移動終端自動建立通信連接；
[0007] 所述無線熱點設備，在無線熱點設備的無線信號覆蓋區域，建立與所述移動終端 的無線通訊連接；
[0008] 所述衛星系統，存儲各個衛星的位置信息，并發送給中央控制系統；
[0009] 所述中央控制系統，通過接收基站和/或無線熱點設備發送的移動終端信息數據 和衛星位置信息，計算移動終端與至少Ξ個衛星間的距離，根據Ξ維空間的距離公式，得到 所述移動終端的Ξ維位置，將Ξ維位置換算成經締度和海拔高度，并發送給需求方，完成定 位導航；
[0010] 所述信息數據包括移動終端的通話時間、被叫的對象信息、移動終端中應用的無 線應用協議、移動終端的地理位置信息。 1] 優選地，移動終端中應用的無線應用協議包括GSM協議、GPRS協議和DMA協議。
[0012] 優選地，所述無線熱點設備工作時采用的2. 4曲Z頻段。
[0013] 本發明所述基于Ξ點精準定位的導航系統的導航方法，該方法包括：
[0014]S1，通過基站或無線熱點設備，獲取移動終端發送的信息數據；
[0015]S2,獲取任意Ξ個已知衛星到所述移動終端的距離，根據Ξ維空間的距離公式，列 出3個方程，然后求解3個方程，得到所述移動終端的Ξ維位置；
[0016]S3,將Ξ維位置換算成經締度和海拔高度，并發送給需求方，完成定位導航。
[0017] 優選地，步驟S2,具體按照下述步驟實現： 陽01引設移動終端所在的點位測點，測點的Ξ維坐標為（X，y，Z)，獲取Ξ個與測點A存在 關聯的Ξ個衛星的Ξ維坐標，測點與Ξ個已經衛星之間的線段長離分別為Pi，P2和P3， 設Pi= P 2,列出Ξ個觀測方程（1):
[0019] (1 )；
[0020] 其中，所述Gi、G2、G3分別表示Ξ個衛星應答詢問信號之后的觀測量，d1和d2分別 表示分別地面中屯、站到第一衛星和第二的距離，L表示移動終端所在的維度，化表示測站點 卯酉圈的曲率半徑，e表示楠球的偏屯、率，Z表示地球坐標系Z軸的量值；
[0021] 將觀測方程（1)改寫為方程（2):
[0022]
[002引設測站點的估計值為x0= (X。，y。，Z。)，因此，測站點矢量可表示方程組（3):
[0024]
陽02引巧
為式（4)，i= 1，2 ;fi(x，y，z)表示 編號為i的衛星在任意時刻的位置，Xu、yu和ZΜ表示編號為i的衛星的坐標矢量，ΔX，Δy，ΔZ分別表示測站點的Ξ維坐標系上X、y、ZΞ個方向的估計值； 陽026] 對式（4)進行泰勒級數展開，并去掉高次項得式妨： 陽犯 7] fi(x，y，z) =fi(x〇+Ax，y〇+Ay，z+Az) =fi(x，y〇，z〇)+auAx+anAy+anAz妨
[0028] 將式（5)代入方程（2)，得先行方程式化）
[0029] (6)；
[0030] 根據式（6)構建矩陣（7):
[0031] AδX二δP
[0034] 如果A1存化則AδX=δp分解可得：δX=A1δP，則可得到新的估計值X= Xe+δχ，將新的估計值作為測站估計點進行迭代計算，直到當δχ<ε時，停止計算，得到 測點的Ξ維坐標，其中，ε為常數； 陽〇3引其中Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23、Q31、Q32和Q33表不泰勒級數算法值，Η表不 測站點大地高，ΔΡι、ΔΡ2和ΔΡ3表示實際測得距離分別與Ξ個衛星到接收機天線的幾何 距離的差值，Ρ表示的是地球表面上的任意點。
[0036] 優選地，步驟S3中，將移動終端的Ξ維位置坐標通過十進制轉換法來換算經締 度。
[0037] 本發明的有益效果是：
[0038] 本發明是W移動導航系統為主的多種衛星導航系統結合、與衛星遙感系統和衛星 通信系統及數據鏈結合、室外定位與室內定位結合、與光學、人工、慣導等傳統定位導航技 術結合、與地面臺站定位導航結合、虛擬技術與現實應用結合，在網絡技術、軟件平臺技術、 數據庫技術和地理信息系統包括真Ξ維技術等先進手段支持下，W日常生活及緊急救援救 助為基礎，充分發揮Ξ點精準定位的優勢，建設適應各種復雜環境和應用環境、Ξ點精準定 位移動導航應用系統，為人們日常生活提供更好的服務，同時成為衛星導航系統移動應用 的服務方向。
[0039] 本發明中移動設備作為精準定位工具時，能夠通過無線通信的方式通知他人并報 告發生跌倒的位置或走失迷路的精確位置，在人們日常生活（購物、公園、醫院等）定位，做 到快速、精準、有效的定位，使人們得到及時的幫助和救助。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發明所述基于Ξ點精準定位的導航系統的結構示意圖；
[0041] 圖2是本發明所述基于Ξ點精準定位的導航方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖，對本發明進 行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用W解釋本發明，并不用于 限定本發明。 陽0創實施例
[0044] 參照圖1，本實施例中所述一種基于Ξ點精準定位的導航系統，該系統包括：移動 終端、基站、無線熱點設備、衛星系統和中央控制系統，所述移動終端分別與所述基站和所 述無線熱點設備無線雙向通信；所述移動終端，通過網絡通信將信息數據傳給基站；所述 基站，向在基站發出的電磁波的有效范圍內的移動終端自動建立通信連接；所述無線熱點 設備，在無線熱點設備的無線信號覆蓋區域，建立與所述移動終端的無線通訊連接；所述衛 星系統，存儲各個衛星的位置信息，并發送給中央控制系統；所述中央控制系統，通過接收 基站和/或無線熱點設備發送的移動終端信息數據和衛星位置信息，計算移動終端與至少 Ξ個衛星間的距離，根據Ξ維空間的距離公式，得到所述移動終端的Ξ維位置，將Ξ維位置 換算成經締度和海拔高度，并發送給需求方，完成定位導航；所述信息數據包括移動終端的 通話時間、被叫的對象信息、移動終端中應用的無線應用協議、移動終端的地理位置信息。 W45] 其中，本實施例中所述移動終端中應用的無線應用協議包括GSM協議、GPRS協議 和DM協議中的一種。
[0046] 其中，所述無線熱點設備工作時采用的2. 4曲Z頻段。
[0047] 參照圖2,本實施例所述基于Ξ點精準定位的導航系統的導航方法，該方法包括：
[0048] S1，通過基站或無線熱點設備，獲取移動終端發送的信息數據；
[0049] S2,獲取任意Ξ個已知衛星到所述移動終端的距離，根據Ξ維空間的距離公式，列 出3個方程，然后求解3個方程，得到所述移動終端的Ξ維位置；
[0050] S3,將Ξ維位置換算成經締度和海拔高度，并發送給需求方，完成定位導航，其中， 將移動終