基于Android系統的高精度定位系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種移動設備定位領域的技術，具體涉及一種基于Android系統的高 精度定位系統和方法，基于地基增強系統和差分定位技術，在手機端獲得差分數據，運行偽 距差分算法，從而獲得尚精度定位。
【背景技術】
[0002] 當前手機終端室外定位技術基本可分為兩種，一種是基于運營商基站的定位方 法，該方法利用手機對基站距離的測算來確定手機終端的位置；另一種是基于衛星（GPS、 北斗、GLONASS等）定位的方法，該方法利用手機終端中的定位模塊來實現定位。
[0003] 基站定位技術的基本原理是：通信蜂窩基站依據通信能力，將整個通信區域劃分 為多個蜂窩碎片區，手機終端通過連接、測量不同基站的下行導頻信號，得到不同基站下行 導頻的TOA(TimeofArrival到達時刻）、TD0A(TimeDifferenceofArrival，到達時間 差），根據該測量結果及結合三角估計算法，計算出手機終端的坐標位置；基站定位的精度 主要依賴于基站蜂窩區半徑，在基站密集的城市范圍內，定位精度范圍約在10~100米。
[0004] 手機衛星定位技術的基本原理是：衛星系統播發測距信號的導航電文，導航電文 中含有衛星的位置信息，手機終端定位模塊在接收到三顆及以上的衛星信號時，計算終端 到衛星的距離，并結合三角位置交匯解算得出手機終端的位置坐標；手機衛星定位精度誤 差來源較多，主要受衛星星歷、鐘差、多路徑誤差等影響，普通手機終端定位精度約在10~ 50米。
[0005] 通過對當前市場上普通手機終端定位方法及原理分析可見，普通公眾移動手機終 端定位精度只能達到10米及以上精度，無法滿足更高精度級別的定位需求。
[0006] 經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN102387242A，公開（公告）日 2012. 03. 21，公開了一種在手機上實現差分GPS的方法及手機，包括以下步驟：A1獲取初 始用戶位置的坐標、當前衛星的位置和偽距的差分改正量；A2利用所述初始用戶位置的坐 標、當前衛星的位置和偽距的差分改正量計算用戶位置的坐標改正量；A3利用所述用戶位 置的坐標改正量對初始用戶位置的坐標進行改正得到改正后用戶位置的坐標。然而，差分 GPS技術源自面向測繪領域的專業應用，而手機定位主要面向大眾應用，它對高精度定位的 速度、成本，以及可用性都有更高的要求，但該技術并沒有解決這些問題；同時，該技術也沒 有解決在沒有衛星信號情況下手機不能定位的問題。
[0007] 中國專利文獻號0附02256352六，公開（公告）日2011.11.23，公開了一種基于物 理層管道技術的定位方法，該定位方法在各基站之間指定發送定位數據的物理層管道；將 定位數據當做業務數據輸入物理層管道進行編碼、調制，通過射頻信道傳輸；接收端進行時 域幀同步并提取業務數據配置參數，對攜帶定位數據的物理層管道進行解調；根據解調結 果獲取包含距離信息的序列，再對此序列進行自相關及差分計算，去除相位信息，得到傳輸 時延的估計值，估計移動終端與各基站之間的偽距；采用到達時間定位法或到達時間差定 位法確定移動終端的三維坐標位置。然而，使用該技術進行定位，其精度不高，無法實現米 級精度的定位需求。

【發明內容】

[0008] 本發明針對上述現有技術的缺陷和不足，提出一種基于Android系統的高精度定 位系統和方法，在偽距差分技術的基礎上集成Wi-Fi熱點、基站定位和IP定位技術，在實 現快速低成本的高精度手機衛星定位的同時，也確保定位的高可用性。
[0009] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0010] 本發明涉及一種基于Android系統的高精度定位系統，包括：定位增強系統和具 有Android操作系統的移動終端，其中：移動終端包括：GNSS定位單元、Android操作系統、 偽距差分計算單元以及人機交互單元，當移動終端內置的GPS定位無法正常工作時，偽距 差分計算單元分別從定位增強系統接收差分數據、從Android操作系統接收來自GNSS定位 單元的衛星原始觀測數據和星歷，通過差分算法獲得高精度定位結果并輸出至人機交互單 JL〇
[0011] 所述的Android操作系統向偽距差分計算單元提供接口以訪問GNSS定位單元并 獲得衛星原始觀測數據和星歷。
[0012] 所述的定位增強系統包括：衛星觀測數據采集模塊、差分數據解算模塊、Wi-Fi熱 點定位模塊、基站定位模塊、IP定位模塊以及服務發布模塊，其中：衛星觀測數據采集模塊 采集基準站的衛星原始觀測數據并輸出至差分數據解算模塊，差分數據解算模塊根據衛星 觀測數據解碼獲得偽距值，并計算得到偽距改正數即差分數據，Wi-Fi熱點定位模塊、基站 定位模塊及IP定位模塊根據其自帶數據庫計算得到普通精度定位結果，服務發布模塊將 差分數據或普通精度定位結果輸出至移動終端。
[0013] 本發明涉及上述系統的基于Android系統的高精度定位方法，包括以下步驟：
[0014] 1)定位增強系統計算差分數據，具體步驟為：
[0015] 1. 1)定位增強系統的衛星觀測數據采集模塊每秒從基準站獲得衛星原始觀測數 據，并轉發給差分數據解算模塊。
[0016] 1. 2)差分數據解算模塊對衛星原始觀測數據進行解碼，獲得各基準站觀測到的所 有可視衛星的偽距觀測值，結合各地面基準站的精準坐標，計算出差分數據。
[0017] 2)移動終端激活定位增強服務，具體步驟為：
[0018] 2. 1)移動終端提交移動終端號碼，向定位增強系統申請激活碼，增強系統通過短 信發送激活碼。
[0019] 2. 2)移動終端將激活碼發送給定位增強系統，激活該用戶的定位增強服務。
[0020] 3)移動終端申請增強數據，具體步驟為：
[0021] 3. 1)移動終端通過GNSS芯片獲得衛星原始觀測數據，計算出基本定位信息。
[0022] 3. 2)移動終端讀取IP地址、掃描到的WIFI熱點地址、基站LANID及CelllD等定 位輔助信息。
[0023] 3. 3)移動終端向定位增強系統發送增強數據申請。
[0024] 4)定位增強系統響應申請，具體步驟為：
[0025] 4. 1)定位增強系統的服務發布模塊收到終端申請之后，解析出衛星定位工作狀 〇
[0026] 4. 2)當衛星定位工作狀態正常，即移動終端能夠觀測到至少4顆衛星時，服務發 布模塊調用差分數據解算模塊，計算出差分數據。
[0027] 4. 3)服務發布模塊調用Wi-Fi熱點定位模塊、基站定位模塊及IP定位模塊，利用 Wi-Fi熱點數據庫、基站地址數據庫及IP地址數據庫，計算出普通精度的定位結果。
[0028] 4. 4)服務發布模塊將差分數據和普通精度定位結果發送給移動終端。
[0029] 5)移動終端計算定位結果，具體步驟為：
[0030] 5. 1)當衛星定位工作狀態正常，即移動終端能夠觀測到至少4顆衛星時，偽距差 分計算單元計算出高精度差分定位結果，具體步驟為：
[0031] 5. 1. 1)偽距差分計算單元收到定位增強系統返回的偽距差分數據，放入緩存。
[0032] 5. 1. 2)偽距差分計算單元每秒讀取GNSS芯片觀測到的衛星觀測數據。
[0033] 5. 1. 3)偽距差分計算單元每秒采用當前秒的衛星觀測數據和星歷，以及緩存中最 新的差分數據，運行偽距差分算法，具體步驟為：
[0034] 5. 1. 3. 1)多普勒平滑：探測觀測數據中的粗差，根據信噪比和偽距、多普勒值進 行平滑處理。
[0035] 5. 1. 3. 2)定位解算：計算衛星位置、高度角，并進行偽距差分計算以及卡爾曼濾 波處理。
[0036] 5. 1. 3. 3)計算輸出數據：進行坐標轉換處理、計算參與解算衛星個數、D0P值以及 速度