本發(fā)明涉及室內(nèi)導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)：

以GPS為代表的GNSS定位導(dǎo)航系統(tǒng)目前得到了廣泛的應(yīng)用，對人們的日常生活產(chǎn)生了深刻影響；隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以及人們生活水平的不斷提高，人們對導(dǎo)航定位的要求變得越來越苛刻，單一地傳統(tǒng)定位已經(jīng)漸漸地不能滿足人們的需求。目前，室內(nèi)導(dǎo)航定位需求迫切，尤其是在大型商業(yè)體地下室、會(huì)展中心等人口活動(dòng)密集區(qū)域，需要在室內(nèi)密閉空間內(nèi)為用戶提供導(dǎo)航定位服務(wù)，其服務(wù)需求與室外類似；截至目前，室內(nèi)定位系統(tǒng)包括UWB、Wi-fi、經(jīng)典偽衛(wèi)星等定位技術(shù)。

UWB技術(shù)即超寬帶技術(shù)，使用超寬帶無線電波傳播信號，而Wi-fi技術(shù)則是依據(jù)無線信號強(qiáng)度獲取目標(biāo)的位置信息，經(jīng)典偽衛(wèi)星系統(tǒng)則是定義了獨(dú)特的電文規(guī)范，配合特定接收機(jī)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位；然而，市面上未見滿足公共室內(nèi)導(dǎo)航定位服務(wù)需求的產(chǎn)品面世，主要原因在于硬件成本高、定位精度較低，且目前的UWB、Wi-fi、經(jīng)典偽衛(wèi)星等導(dǎo)航定位手段未能實(shí)現(xiàn)良好的服務(wù)體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法普適性強(qiáng)，符合目前手機(jī)等終端的使用狀況，同時(shí)定位精度高，硬件成本低，服務(wù)體驗(yàn)良好，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法，其包括：

S1、調(diào)控室內(nèi)偽衛(wèi)星，將可見GPS衛(wèi)星的PRN號調(diào)至到偽衛(wèi)星；

S2、對調(diào)控后的偽衛(wèi)星進(jìn)行配置，生成并發(fā)送偽衛(wèi)星信號；其中，設(shè)定每顆偽衛(wèi)星模擬GPS接收機(jī)參考位置均為待定位室內(nèi)區(qū)域中心點(diǎn)；

S3、接收偽衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)行分析處理，得到GPS接收機(jī)的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)并建立虛擬網(wǎng)格映射表；

S4、將映射點(diǎn)相對坐標(biāo)輸入到虛擬網(wǎng)格映射表中，進(jìn)行檢索判決，得到當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，S1的具體步驟為：

S11、根據(jù)存儲(chǔ)在管理中心本地的GPS衛(wèi)星歷書信息中存儲(chǔ)的GPS衛(wèi)星開普勒參數(shù)，解算所有GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)；其中，每半年更新一次歷書信息；

S12、通過待定位區(qū)域中心點(diǎn)位置坐標(biāo)對GPS衛(wèi)星進(jìn)行評估，得到該區(qū)域可見GPS衛(wèi)星；其評估準(zhǔn)則為：若俯仰角大于5°，則為可見GPS衛(wèi)星；

S13、依據(jù)可見GPS衛(wèi)星，選擇GDOP良好的衛(wèi)星號組合，并將其PRN號調(diào)控到各個(gè)偽衛(wèi)星。

進(jìn)一步地，S11的具體步驟為：

S111、對輸入的本地觀測時(shí)間信息t_in做歸一化處理，歸一化的處理公式為：

t_k＝t_in-t_oe；

其中，t_oe為歷書參考時(shí)間，t_k為歸一化后時(shí)間；

S112、解算GPS衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度，平均角速度的解算公式為：

其中，n₀代表各GPS衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度，G是地心引力常數(shù)，a是橢圓長半軸，a的值可由歷書中信息獲??；

S113、根據(jù)歸一化時(shí)間t_k和GPS衛(wèi)星平均角速度n₀，計(jì)算GPS衛(wèi)星在當(dāng)前時(shí)刻的平近點(diǎn)角M_k，其計(jì)算公式為：

M_k＝n₀×t_k+M₀；

其中，M₀為GPS衛(wèi)星在參考時(shí)間t_oe時(shí)，GPS衛(wèi)星的平近點(diǎn)角，可由歷書提供；

S114、解算GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的偏近點(diǎn)角E_k，偏近點(diǎn)角E_k的解算公式為：

E_k＝M_k+esinE_k；

其中，e為衛(wèi)星軌道離心率，可歷書提供；

S115、根據(jù)GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的偏近點(diǎn)角E_k，解算GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的真近點(diǎn)角f_k，真近點(diǎn)角f_k的解算公式為：

S116、依據(jù)真近點(diǎn)角f_k，解算升交點(diǎn)角距，升交點(diǎn)角距的解算公式為：

φ_k＝f_k+ω；

其中，ω為歷書中各GPS衛(wèi)星的近地點(diǎn)弧角；

S117、管理中心根據(jù)由歷書提供的參考時(shí)刻的升交點(diǎn)赤經(jīng)參數(shù)Ω_e，以及升交赤經(jīng)變化率Ω’，根據(jù)解算公式解算GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的升交點(diǎn)赤經(jīng)，升交點(diǎn)赤經(jīng)的解算公式為：

Ω_k＝Ω_e+Ω'×t_k-ω_e×t_in；

其中，ω_e為地球自轉(zhuǎn)角速度，為固定值ω_e＝7.2921151467×10^-5rad/s；

S118、通過管理中心解算衛(wèi)星矢徑長度，衛(wèi)星矢徑長度的解算公式為：

r_k＝a_s(1-e_scosE_k)，

其中，參量a_s是GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)長半徑，可通過本地存儲(chǔ)的歷書獲?。?/p>

S119、解算各GPS衛(wèi)星坐標(biāo)；其中，(r_k,φ_k)即為GPS衛(wèi)星的極坐標(biāo)，將其轉(zhuǎn)化到軌道平面直角坐標(biāo)系后為：

x_k＝r_kcosΦ_k

y_k＝r_ksinΦ_k；

此時(shí)，在WGS-84坐標(biāo)下各GPS衛(wèi)星坐標(biāo)為：

進(jìn)一步地，S2的具體步驟為：

S21、設(shè)定每顆偽衛(wèi)星模擬的接收機(jī)參考位置均為待定位室內(nèi)區(qū)域中心點(diǎn)C(x_0,y₀,z₀)，根據(jù)GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，計(jì)算出時(shí)延參數(shù)Δt；

S22、將時(shí)延參數(shù)Δt轉(zhuǎn)換為碼相位參數(shù)；

S23、計(jì)算每顆偽衛(wèi)星的瞬時(shí)速度，并根據(jù)瞬時(shí)速度計(jì)算其多普勒頻移；

S24、對時(shí)延參數(shù)和多普勒頻移進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到載波、C/A碼和導(dǎo)航電文的頻率控制字以及NCO相位；

S25、根據(jù)載波、C/A碼和導(dǎo)航電文的頻率控制字以及NCO相位，對偽衛(wèi)星進(jìn)行處理，生成對應(yīng)偽衛(wèi)星信號，并通過射頻端發(fā)送。

進(jìn)一步地，時(shí)延參數(shù)Δt的計(jì)算公式為：

其中，c為光速，取值為國際公認(rèn)值c＝299792458m/s；

瞬時(shí)速度的計(jì)算公式為：

其中，

G＝3986004.418×108(m3/s2)，Pk為近地點(diǎn)方向的單位矢量，Qk為在軌道平面內(nèi)按衛(wèi)星運(yùn)行方向而垂直于近地點(diǎn)方向的單位矢量，E_k為GPS衛(wèi)星的偏近點(diǎn)角，ω為GPS衛(wèi)星的近地點(diǎn)弧角，Ω_k為GPS衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)，而i_k為GPS衛(wèi)星軌道傾角。

進(jìn)一步地，S3的具體步驟為：

S31、利用GPS接收機(jī)接收偽衛(wèi)星信號，根據(jù)NMEA0183協(xié)議輸出定位經(jīng)緯度，將其轉(zhuǎn)化為WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x₀,y₀,z₀)，并定義該坐標(biāo)為映射點(diǎn)f；

S32、對映射點(diǎn)f進(jìn)行分析判決，判定定位大區(qū)；

S33、根據(jù)定位大區(qū)，對映射點(diǎn)f進(jìn)行分析處理，得到映射點(diǎn)相對坐標(biāo)；

S34、將定位大區(qū)劃分為1m×1m的各定位小區(qū)，并建立每個(gè)定位小區(qū)與其映射點(diǎn)的一一映射關(guān)系，形成虛擬網(wǎng)格。

進(jìn)一步地，S33的具體步驟為：

設(shè)定每個(gè)定位大區(qū)中心參考坐標(biāo)為(x_c,y_c,z_c)，將映射點(diǎn)f轉(zhuǎn)化為定位小區(qū)的相對坐標(biāo)，其轉(zhuǎn)換公式為：

其中，(x'₀,y'₀,z'₀)即為GPS接收機(jī)在定位小區(qū)中的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，S34的具體步驟為：

S341、解算當(dāng)前可見GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)，設(shè)為集合S；

S342、設(shè)各個(gè)定位小區(qū)中心坐標(biāo)(x'_c,y'_c,z'_c)為集合P，地圖方提供的各偽衛(wèi)星坐標(biāo)(x_p,y_p,z_p)為集合P_se，根據(jù)絕對距離計(jì)算公式求出P_se中各點(diǎn)到S中各點(diǎn)距離d_{pse_p}，設(shè)為集合D；

S343、解算可見GPS衛(wèi)星坐標(biāo)S到偽衛(wèi)星P_se坐標(biāo)的距離d_{pse_s}，其解算公式為：

S344、解算集合P中各點(diǎn)在定位大區(qū)中理論映射點(diǎn)坐標(biāo)(X'₀,Y′₀,Z'₀)，其解算公式為：

其中，k代表使用的衛(wèi)星數(shù)目，且k≥4，δ是鐘差；

S345、將理論映射點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為定位大區(qū)映射點(diǎn)相對坐標(biāo)，得到理論相對坐標(biāo)集合T；其中，T中元素個(gè)數(shù)N是所述定位大區(qū)所包含的定位小區(qū)數(shù)目，T中任意元素表示為(X″₀,Y″₀,Z″₀)；

S346、生成并存儲(chǔ)集合P到集合T的虛擬網(wǎng)格映射表，當(dāng)用戶進(jìn)入新的定位大區(qū)，對虛擬網(wǎng)格映射表進(jìn)行更新。

進(jìn)一步地，S4的具體步驟為：

將當(dāng)前用戶通過GPS接收器獲取的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)輸入到虛擬網(wǎng)格映射表，根據(jù)檢索序列進(jìn)行檢索，并對檢索結(jié)果進(jìn)行判決，判決標(biāo)準(zhǔn)為：

其中，Δ判決值，(X″₀,Y″₀,Z″₀)為集合T中的任意元素，(x'₀,y'₀,z'₀)為GPS接收機(jī)在定位小區(qū)中的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)；

若Δ≤1，則判定T中這一點(diǎn)為定位的映射點(diǎn)，查詢集合T和P的虛擬網(wǎng)格，則可獲取當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

若T中不存在滿足使Δ≤1的點(diǎn)，則選取使Δ取最小值的點(diǎn)M，作為定位的映射點(diǎn)，查詢虛擬網(wǎng)格，獲取當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

若點(diǎn)M使Δ≥2.6，則將先驗(yàn)坐標(biāo)與M所映射坐標(biāo)取平均，作為當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，檢索序列為：

若已知用戶上一時(shí)刻坐標(biāo)，則將推算的集合P中先驗(yàn)坐標(biāo)在集合T中的映射點(diǎn)作為一級檢索；

將集合P中位于室內(nèi)出入口坐標(biāo)，在與之映射的集合T坐標(biāo)作為二級檢索；

室內(nèi)敏感區(qū)域，如行駛路線區(qū)域，在集合T中作為三級檢索；

其他區(qū)域坐標(biāo)，作為四級檢索。

本發(fā)明的有益效果為：該基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法具體為基于GNSS偽衛(wèi)星和普通GNSS接收機(jī)，使用虛擬網(wǎng)格完成室內(nèi)導(dǎo)航的設(shè)計(jì)；其通過管理中心向每顆偽衛(wèi)星分配GPS衛(wèi)星號，每顆偽衛(wèi)星所模擬的接收機(jī)位置均為室內(nèi)區(qū)域中心，GPS接收機(jī)接收到偽衛(wèi)星號后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，將得到的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)輸入到虛擬網(wǎng)格映射表中，進(jìn)行檢索判決，確定當(dāng)前用戶坐標(biāo)，完成室內(nèi)導(dǎo)航需求；該方法普適性強(qiáng)，符合目前手機(jī)等終端的使用狀況，同時(shí)定位精度高，服務(wù)體驗(yàn)良好，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一種實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為簡單起見，以下內(nèi)容中省略了該技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)常識。

如圖1所示，該基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法包括：

S1、調(diào)控室內(nèi)偽衛(wèi)星，將可見GPS衛(wèi)星的PRN號調(diào)至到偽衛(wèi)星；在具體實(shí)施中，根據(jù)存儲(chǔ)在管理中心本地的GPS衛(wèi)星歷書信息中存儲(chǔ)的GPS衛(wèi)星開普勒參數(shù)，解算所有GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)；其中，每半年更新一次歷書信息。

在具體實(shí)施中，對輸入的本地觀測時(shí)間信息t_in做歸一化處理，歸一化的處理公式為：

t_k＝t_in-t_oe；

其中，t_oe為歷書參考時(shí)間，t_k為歸一化后時(shí)間；再得到歸一化后時(shí)間后，管理中心依據(jù)公式解算GPS衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度；其中，n₀代表各GPS衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度，G是地心引力常數(shù)，a是橢圓長半軸，a的值可由歷書中信息獲取。

接著管理中心根據(jù)得到的歸一化時(shí)間t_k和GPS衛(wèi)星平均角速度n₀計(jì)算GPS衛(wèi)星在當(dāng)前時(shí)刻的平近點(diǎn)角M_k，其計(jì)算公式為：

M_k＝n₀×t_k+M₀；

其中，M₀為GPS衛(wèi)星在參考時(shí)間t_oe時(shí)，GPS衛(wèi)星的平近點(diǎn)角，可由歷書提供。

接著，管理中心依據(jù)公式E_k＝M_k+esinE_k，解算GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的偏近點(diǎn)角E_k，其中，e為GPS衛(wèi)星軌道離心率，可歷書提供；管理中心再解算GPS衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的真近點(diǎn)角f_k，其真近點(diǎn)角的解算公式為：

之后，管理中心依據(jù)真近點(diǎn)角f_k，結(jié)合歷書中各GPS衛(wèi)星的近地點(diǎn)弧角ω解算出升交點(diǎn)角距φ_k＝f_k+ω；管理中心由歷書提供的參考時(shí)刻的升交點(diǎn)赤經(jīng)參數(shù)Ω_e，以及升交赤經(jīng)變化率Ω’，根據(jù)解算公式解算該衛(wèi)星在t_k時(shí)刻的升交點(diǎn)赤經(jīng)，其解算公式為：

Ω_k＝Ω_e+Ω'×t_k-ω_e×t_in；

其中，ω_e為地球自轉(zhuǎn)角速度，為固定值ω_e＝7.2921151467×10^-5rad/s；同時(shí)，管理中心解算GPS衛(wèi)星矢徑長度r_k＝a_s(1-e_scosE_k)，參量a_s是該GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)長半徑，可通過本地存儲(chǔ)的歷書獲取。

最后，管理中心解算各GPS衛(wèi)星坐標(biāo)，其中，(r_k,φ_k)即為GPS衛(wèi)星的極坐標(biāo)，將其轉(zhuǎn)化到軌道平面直角坐標(biāo)系后為：

x_k＝r_kcosΦ_k

y_k＝r_ksinΦ_k；

此時(shí)在WGS-84坐標(biāo)下各GPS衛(wèi)星坐標(biāo)為：

通過待定位區(qū)域中心點(diǎn)位置坐標(biāo)對GPS衛(wèi)星進(jìn)行評估，得到該區(qū)域可見GPS衛(wèi)星；其評估準(zhǔn)則為：若俯仰角大于5°，則為可見GPS衛(wèi)星；依據(jù)可見GPS衛(wèi)星，選擇GDOP良好的衛(wèi)星號組合，并將其PRN號調(diào)控到各個(gè)偽衛(wèi)星；其中，GDOP為幾何精度因子，良好的標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)實(shí)際情況人為設(shè)定，PRN號為偽隨機(jī)噪聲碼。

S2、對調(diào)控后的偽衛(wèi)星進(jìn)行配置，生成并發(fā)送偽衛(wèi)星信號；其中，設(shè)定每顆偽衛(wèi)星模擬GPS接收機(jī)參考位置均為待定位室內(nèi)區(qū)域中心點(diǎn)；

在具體實(shí)施中，設(shè)定每顆偽衛(wèi)星模擬的接收機(jī)參考位置均為待定位室內(nèi)區(qū)域中心點(diǎn)C(x₀,y₀,z₀)，根據(jù)GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，計(jì)算出時(shí)延參數(shù)Δt，其時(shí)延參數(shù)Δt的計(jì)算公式為：

其中，c為光速，取值為國際公認(rèn)值c＝299792458m/s；并將時(shí)延參數(shù)Δt轉(zhuǎn)換為碼相位參數(shù)；在具體實(shí)施中，其轉(zhuǎn)碼過程為：

1、確定時(shí)延內(nèi)的導(dǎo)航電文數(shù)目：

Delay_Nav＝floor(Δt/20)；

其中，Delay_Nav表示導(dǎo)航電文數(shù)目，floor表示向下取整，時(shí)延參數(shù)的單位為ms。

2、確定一個(gè)導(dǎo)航電文內(nèi)，時(shí)延對應(yīng)的CA碼周期：

Delay_CA＝floor(Δt-Delay_Nav×20)；

其中，Delay_CA表示時(shí)延對應(yīng)的CA碼周期。

3、確定一個(gè)CA碼周期內(nèi)，碼相位延遲：

Delay_Phase＝floor(Δt-Delay_Nav×20-Dealy_CA)；

其中，Delay_Phase表示碼相位延遲；設(shè)定轉(zhuǎn)換中所使用的CA碼的頻率為1.023MHz；并計(jì)算每顆偽衛(wèi)星的瞬時(shí)速度，并根據(jù)瞬時(shí)速度計(jì)算其多普勒頻移；在具體實(shí)施中，瞬時(shí)速度計(jì)算公式為：

其中，

G＝3986004.418×108(m3/s2)，Pk為近地點(diǎn)方向的單位矢量，Qk為在軌道平面內(nèi)按衛(wèi)星運(yùn)行方向而垂直于近地點(diǎn)方向的單位矢量，E_k為GPS衛(wèi)星的偏近點(diǎn)角，ω為GPS衛(wèi)星的近地點(diǎn)弧角，Ω_k為GPS衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)，而i_k為GPS衛(wèi)星軌道傾角。

接著對時(shí)延參數(shù)和多普勒頻移進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到載波、C/A碼和導(dǎo)航電文的頻率控制字以及NCO相位；在具體實(shí)施中，載波頻率控制字的計(jì)算公式為：

其中，f_c為中頻信號，dop為多普勒頻移，f_s為采樣頻率；

載波相位的計(jì)算公式為：

carrier_ph＝(f_t+dop)*Δt；

其中，f_t為載波頻率，取值為f_t＝1575.42MHZ；dop為多普勒頻移，Δt為時(shí)延參數(shù)；同理，C/A碼和導(dǎo)航電文的頻率控制字以及NCO相位可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)換工作做相同處理則可；接著，再根據(jù)載波、C/A碼和導(dǎo)航電文的頻率控制字以及NCO相位，對偽衛(wèi)星進(jìn)行處理，生成對應(yīng)偽衛(wèi)星信號，并通過射頻端發(fā)送；其中，NCO相位為碼數(shù)控振蕩器。

S3、接收偽衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)行分析處理，得到GPS接收機(jī)的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)并建立虛擬網(wǎng)格映射表；在具體實(shí)施中，利用普通的GPS接收機(jī)即可完成偽衛(wèi)星信號的接收，接收到該偽衛(wèi)星信號后，按照手機(jī)設(shè)備的普遍處理方法，其GPS芯片根據(jù)NMEA0183協(xié)議輸出定位經(jīng)緯度，將其轉(zhuǎn)化為WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x₀,y₀,z₀)，并定義該坐標(biāo)為映射點(diǎn)f。

對映射點(diǎn)f進(jìn)行分析判決，判定定位大區(qū)；在具體實(shí)施中，每個(gè)定位大區(qū)域，如某停車場，其坐標(biāo)在GPS接收機(jī)中具備唯一標(biāo)識符ID，若映射點(diǎn)f位于標(biāo)志符為ID1的定位區(qū)域中，則判定用戶位于標(biāo)識符為ID1的定位大區(qū)域中。

根據(jù)定位大區(qū)，對映射點(diǎn)f進(jìn)行分析處理，得到映射點(diǎn)相對坐標(biāo)；在具體實(shí)施中，設(shè)定每個(gè)定位大區(qū)中心參考坐標(biāo)為(x_c,y_c,z_c)，將映射點(diǎn)f轉(zhuǎn)化為定位小區(qū)的相對坐標(biāo)，其轉(zhuǎn)換公式為：

其中，(x'₀,y'₀,z'₀)即為GPS接收機(jī)在定位小區(qū)中的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)；同時(shí)將定位大區(qū)劃分為1m×1m的各定位小區(qū)，并建立每個(gè)定位小區(qū)與其映射點(diǎn)的一一映射關(guān)系，形成虛擬網(wǎng)格。

在具體實(shí)施中，在GPS接收機(jī)內(nèi)部，如手機(jī)均存儲(chǔ)有歷書信息，解算當(dāng)前可見GPS衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)，設(shè)為集合S；此時(shí)，已知可見GPS衛(wèi)星坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)定位小區(qū)坐標(biāo)，按照下面的運(yùn)算方式則可推算出映射點(diǎn)坐標(biāo)。

1、設(shè)各個(gè)定位小區(qū)中心坐標(biāo)(x'_c,y'_c,z'_c)為集合P，地圖方提供的用戶各偽衛(wèi)星坐標(biāo)(x_p,y_p,z_p)為集合P_se，根據(jù)絕對距離計(jì)算公式求出P_se中各點(diǎn)到S中各點(diǎn)距離d_{pse_p}，設(shè)為集合D。

2、解算可見GPS衛(wèi)星坐標(biāo)S到偽衛(wèi)星P_se坐標(biāo)的距離d_{pse_s}，其解算公式為：

3、解算集合P中各點(diǎn)在定位大區(qū)中理論映射點(diǎn)坐標(biāo)(X'₀,Y′₀,Z'₀)，其解算公式為：

其中，k代表使用的衛(wèi)星數(shù)目，且k≥4，δ是鐘差。

4、將理論映射點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為定位大區(qū)映射點(diǎn)相對坐標(biāo)，得到理論相對坐標(biāo)集合T；其中，T中元素個(gè)數(shù)N是所述定位大區(qū)所包含的定位小區(qū)數(shù)目，T中任意元素表示為(X″₀,Y″₀,Z″₀)。

5、生成并存儲(chǔ)集合P到集合T的虛擬網(wǎng)格映射表，當(dāng)用戶進(jìn)入新的定位大區(qū)，對虛擬網(wǎng)格映射表進(jìn)行更新，并重復(fù)上述步驟1～5的各個(gè)算法。

S4、將映射點(diǎn)相對坐標(biāo)輸入到虛擬網(wǎng)格映射表中，進(jìn)行檢索判決，得到當(dāng)前用戶坐標(biāo)；在具體實(shí)施中，將當(dāng)前用戶通過GPS接收器獲取的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)(x'₀,y'₀,z'₀)輸入到虛擬網(wǎng)格映射表，根據(jù)檢索序列進(jìn)行檢索，并對檢索結(jié)果進(jìn)行判決；在進(jìn)行檢索時(shí)，已知集合P中任意元素可表示為(x'_c,y'_c,z'_c)，與集合T中元素(X″₀,Y″₀,Z″₀)存在一一映射關(guān)系，將T中元素進(jìn)行檢索排序，其檢索序列為：

若已知用戶上一時(shí)刻坐標(biāo)，則將推算的集合P中先驗(yàn)坐標(biāo)在集合T中的映射點(diǎn)作為一級檢索；

將集合P中位于室內(nèi)出入口坐標(biāo)，在與之映射的集合T坐標(biāo)作為二級檢索；

室內(nèi)敏感區(qū)域，如行駛路線區(qū)域，在集合T中作為三級檢索；

其他區(qū)域坐標(biāo)，作為四級檢索。

緊接著對檢索后的結(jié)果進(jìn)行判決，其判決標(biāo)準(zhǔn)為：

其中，Δ判決值，(X″₀,Y″₀,Z″₀)為集合T中的任意元素，(x'₀,y'₀,z'₀)為GPS接收機(jī)在定位小區(qū)中的映射點(diǎn)相對坐標(biāo)；

若Δ≤1，則判定T中這一點(diǎn)為定位的映射點(diǎn)，查詢集合T和P的虛擬網(wǎng)格，則可獲取當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

若T中不存在滿足使Δ≤1的點(diǎn)，則選取使Δ取最小值的點(diǎn)M，作為定位的映射點(diǎn)，查詢虛擬網(wǎng)格，獲取當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

若點(diǎn)M使Δ≥2.6，則將先驗(yàn)坐標(biāo)與M所映射坐標(biāo)取平均，作為當(dāng)前用戶坐標(biāo)。

綜上所述，該基于虛擬網(wǎng)格的偽衛(wèi)星室內(nèi)導(dǎo)航方法將偽衛(wèi)星的模擬接收坐標(biāo)設(shè)置為定位大區(qū)中點(diǎn)，用戶通過GPS芯片輸出坐標(biāo)則可識別室內(nèi)定位大區(qū)；并且可通過檢索映射點(diǎn)相對坐標(biāo)與GPS芯片輸出坐標(biāo)集合距離最小的點(diǎn)，建立虛擬網(wǎng)格與GPS芯片輸出坐標(biāo)的映射關(guān)系。

同時(shí)建立了映射點(diǎn)坐標(biāo)與實(shí)際待定位坐標(biāo)的虛擬網(wǎng)格，形成映射表，通過查詢虛擬網(wǎng)格即可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位導(dǎo)航，并建立了四級檢索規(guī)則，以用戶最可能出現(xiàn)的位置作為高級檢索，提高了定位的速度，改善了用戶體驗(yàn)。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將使顯而易見的，本文所定義的一般原理可以在不脫離發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制與本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。