专利名称：基于局部定位信息提高gps定位精度的方法
技术领域：
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法。
背景技术：
自1964年投入使用以来,全球定位系统(Global Positioning System, GPS)在航天航海、道路交通、工业生产、精准农业等各行各业发挥了举足轻重的作用，甚至一度促进了众多领域的技术变革。进入21世纪以来，随着智能手机的普及和GPS定位模块在智能手机中的集成，GPS开始走进千家万户，改变无数智能手机用户的工作方式和生活习惯。基于位置的服务，诸如社交网络的位置签到、基于地理位置的广告或信息推送、基于地理位置的社交网络等，已经悄然渗透到许多普通市民的日常生活中。而GPS作为覆盖全球的定位系统，则是其背后最有力的推动者之一。在过去的几年中，GPS以其全球覆盖的高可用性和高可靠性等，逐渐取得了全球成千上万用户的青睐。然而，由于受到卫星数量及位置、大气层·条件、自然障碍物的屏蔽等多方面条件的影响，原始的GPS存在较大的定位误差，无法满足一些特定场景下的应用。尽管在官方公布的数据中，使用高质量接收器时GPS定位精度可以达到3米左右，但在普通应用中，尤其是以手机为定位终端时，用户实际所能获取的精度则往往能在I米到20米之间波动，具体误差取决于其所处的环境及其接收端模块等。尤为明显的是，尽管平均误差不算大，能满足大部分的应用需求，但是GPS的单次定位误差依然较大。为了解决上述问题，GPS增强系统如辅助全球卫星定位系统(Assisted GlobalPositioning System, AGPS)和差分全球定位系统(Difference Global PositioningSystem，DGPS)等相继被提出来，用以增强GPS的精度、覆盖率、定位耗时等。AGPS为GPS终端提供更快速的定位服务，通过已知准确位置的参考点(如被准确定位了的手机基站等)，快速地给出被定位目标的初始位置。DGPS同样利用到已知位置的参考点，但与AGPS不同的是，DGPS对比这些参考点的准确位置和其GPS位置之间的差异，并将这种差异通过特定的网络连接广播给被定位目标。而被定位目标这利用这样的差异来消除GPS偏差。通过这种方式，DGPS最高能达到厘米级别的定位精度。但是，传统的GPS增强系统包括DGPS、AGPS等都需要特殊的网络架构或者已知准确位置的参考点如准确定位了的手机基站等，往往需要特殊的组织机构维护运行，并且只有在世界部分地区可用，难以实现随时随地可用。随着无线通信技术的革新，无线自组织网络和智能手机都得到了空前的发展。无线自组织网络如无线传感网络、车辆网络等，通常被部署在野外、森林、城市等区域以实现对自然环境等的监控。由于要获取特定地点相关的信息，位置信息在这些无线网络的应用中显得尤为重要。过去几年，无线网络的定位技术也得到广泛研究，大量的无线网络定位如基于测距的定位、基于非测距的定位等先后被提出。相比于GPS，无线网络的定位技术往往能提供高精度的相对定位信息，即定位能做到米甚至厘米级别，但是只能反映出无线网络节点之间的相对位置关系，不具备全球坐标意义。另一方面，由于越来越多功能丰富的传感器如加速度传感器、陀螺仪、指南针等被集成于智能手机中，基于智能手机的惯性导航技术也被深入研究和普及推广。惯性导航技术通过捕捉智能手机用户的动作行为，计算其位移和方向，从而计算其移动过程中的位置坐标，同样也提供了较高精度的相对定位信息，但不具备全球坐标意义。

发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其利用手机惯性导航技术或者自组织网络所提供的局部定位信息，修正较大的GPS定位偏差，提高了 GPS定位精度。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，包括如下步骤A、获取局部定位信息，其中，包含η个节点的局部定位信息L= Iw1, w2, W3,…，wn}，局部坐标Wj = (Uj, Vj), η为正整数，j为I到η之间的整数；B、通过GPS单元获取全局坐标信息，其中，包含η个节点的全局坐标信息G=Iz1, Z2, Z3,…，ζη},全局坐标即全球位置坐标Zj = (X」，Yj)与步骤A中的Wj相对应，η为正整数，j为I到η之间的整数；C、将步骤A中的所述局部坐标转换为全局坐标；D、将步骤B中的所述全局坐标匹配到步骤C中与其对应的变换后的局部坐标上，完成对全局坐标的修正。特别地，所述步骤A中局部定位信息通过手机惯性导航技术或无线自组织网络获取。特别地，所述步骤B还包括将所述全局坐标转换为二维直角坐标。特别地，所述步骤B中GPS单元的GPS接收器支持通用横墨卡托格网系统(Universal Transverse Mercartor System, UTM)坐标。特别地，所述步骤C具体包括对步骤A中的所述局部坐标进行平移、缩放及旋转处理，转换为全局坐标，并使得所述全局坐标信息G与局部定位信息L中对应的局部坐标转换后的全局坐标之间的残留误差的平方和最小；其中，局部定位信息L到全局坐标信息G的变换可表示为4 [email protected]) + ~，全局坐标信息G与局部定位信息L中对应的局部坐标转换后的全局坐标之间的残留误差
为I IejI I，残留误差的平方和
权利要求
1.一种基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，包括如下步骤 A、获取局部定位信息，其中，包含η个节点的局部定位信息L=Iw1, W2, W3,…，wn}，局部坐标Wj = (U」,ν」),η为正整数，j为I到η之间的整数； B、通过GPS单元获取全局坐标信息，其中，包含η个节点的全局坐标信息G=Iz1, Z2, Z3,…，ζη},全局坐标即全球位置坐标Zj = (X」，Yj)与步骤A中的Wj相对应，η为正整数，j为I到η之间的整数； C、将步骤A中的所述局部坐标转换为全局坐标； D、将步骤B中的所述全局坐标匹配到步骤C中与其对应的变换后的局部坐标上，完成对全局坐标的修正。
2.根据权利要求I所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤A中局部定位信息通过手机惯性导航技术或无线自组织网络获取。
3.根据权利要求2所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤B还包括将所述全局坐标转换为二维直角坐标。
4.根据权利要求3所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤B中GPS单元的GPS接收器支持通用横墨卡托格网系统(Universal TransverseMercartor System, UTM)坐标。
5.根据权利要求4所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括 对步骤A中的所述局部坐标进行平移、缩放及旋转处理，转换为全局坐标，并使得所述全局坐标信息G与局部定位信息L中对应的局部坐标转换后的全局坐标之间的残留误差的平方和最小；其中，局部定位信息L到全局坐标信息G的变换可表示为>^ 二sR(^})+t0，全局坐标信息G与局部定位信息L中对应的局部坐标转换后的全局坐标之间的残留误差 为I IejI I，残留误差的平方和
6.根据权利要求5所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤C中对步骤A中的所述局部坐标进行平移、缩放及旋转处理，转换为全局坐标，具体包括 Cl、采用复数替代二维向量来表示一个二维坐标，即令Wj = Uj+iVj, Zj = Xj+iyj ；将局部定位信息L和全局坐标信息G中的所有点变换为相对于其各自质心的坐标，SP
7.根据权利要求6所述的基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括将局部定位信息L转换到全局坐标系中的局部坐标记作
全文摘要
本发明公开一种基于局部定位信息提高GPS定位精度的方法，包括如下步骤A、获取局部定位信息。B、通过GPS单元获取全局坐标信息。C、将局部坐标转换为全局坐标。D、将全局坐标匹配到与其对应的变换后的局部坐标上，完成对全局坐标的修正。与传统GPS增强系统相比，本发明不需要已知确切位置的固定参考点如手机基站等基础设施，也不需要特殊的设备比如通信网络等共享数据，利用手机惯性导航技术或者自组织网络所提供的局部定位信息，通过一系列坐标变换提高GPS定位精度，而且易于部署应用，可以推广到室内定位等更广阔的应用中。
文档编号G01S19/47GK102928860SQ20121039874
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者吴陈沭, 杨铮, 刘云浩 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心