室内外无缝定位实施方案设计

室内外无缝定位及位置综合服务系统

研发与示范应用

目录

一、项目研制背景 (1)

（一）、国内外发展现状 (2)

（二）、项目研制意义 (11)

二、项目研制内容 (14)

（一）、主要研制和示范应用内容 (14)

（二）、主要性能指标及先进性 (18)

三、项目研制方案 (20)

（一）、技术方案 (20)

（二）、关键技术及解决途径 (119)

（三）、项目研制基础 (137)

（四）、研制进度及实施周期 (149)

四、项目投资测算（财务）（向博、晏博？） (150)

（一）、项目总投资及测算依据 (150)

（二）、详细资金预算 (150)

（三）、年度投资计划 (150)

五、项目组织实施方案 (151)

（一）、项目分工 (151)

（二）、项目组织 (151)

（三）、项目管理 (157)

六、项目推广应用的经济和社会效益 (162)

（一）、经济效益分析 (162)

（二）、社会效益分析 (168)

七、有关附件 (170)

一、项目研制背景

随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确位置信息，以及兴趣点的定位和导航。全球卫星定位系统（GNSS）提供了有效的室外定位手段，成为很多人出行导航的必备工具。继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统之后，我国北斗导航系统的建设进展顺利，在2012年形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。我国北斗第二代卫星导航系统的民用开发，将服务于国民经济的各领域，是国家信息化建设、提高国家安全保障能力、从根本上扭转我国被国外卫星导航技术长期垄断的被动局面、提高国民经济效率和运行质量的至重任务。但是卫星导航也有它的不足和脆弱性，如卫星信号在受到干扰或遮挡时，将失去定位导航能力，在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位，然而，大型公共场馆内部建筑结构复杂、人员密度高、场馆内设备数量大，对室内定位的需求十分迫切，定位与位置服务的“最后一公里”问题日益突出。

本项目顺应我国着力发展室内外无缝导航的战略需求，以行业龙头企业为示范和推广单位，联合采用不同定位技术以达到对室内外各种定位应用的无缝覆盖，同时保证各种场景下定位技术、定位算法、定位精度和覆盖范围的平滑过渡和无缝连接，通过建立自主可控且满足多行业和公众需求的室内外无缝定位及位置综合服务系统，推动行业应用的展开和技术标准规范的建立。本项目的建设实施，将有助于加快室内外定位导航基础设施建设、促进设备研发和产业化，推广基

于北斗卫星导航系统的民用开发，可显著带动社会投资和消费需求，为现代服务业带来新的发展机会，也为通信产业等结构调整打下基础，支撑导航与位置服务战略性新兴产业发展，促进传统产业结构转型。

（一）、国内外发展现状

1、室内外定位系统（704）

目前以美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗、欧盟的Galileo系统等为代表的全球定位系统（GNSS：Global Navigation Satellite System）是获取室外环境位置信息的最常用方式。卫星定位的原理是通过接收定位点上空至少三颗卫星的授时信号，再通过计算来确定该点在地球上的位置。由于受到授时精确度、信号在不同介质中的传输速度等误差带来的影响，目前民用卫星导航系统的精确度一般为10米左右。影响GNSS导航定位的主要误差因素包括卫星轨道误差、卫星钟差、大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）、多路径效应。

（1）国外发展现状

国外不同的卫星导航产品生产厂家推出了各种测量型卫星导航接收天线，这些天线的类型多样，实现技术迥异，归纳起来基本为以下两种：（a）采用轴对称多馈点微带贴片天线，如Trimble公司的Eyphyr测量型天线和Topcon公司的LegAnt2&3都是四馈点微带叠层

贴片天线；（b）采用多臂平面螺旋缝隙天线，如NovAtel公司702天线、Sokkia公司的sok600天线。

轴对称多馈点的微带贴片天线通过轴对称的多馈点设计保持天线的轴对称性能。馈点越多，对称性越好，相位中心稳定度越高，但后端有复杂的馈电网络。此外该种天线由于采用微带贴片形式，带宽窄，叠层贴片只能满足双频需求。

多臂平面螺旋缝隙天线通过绕轴对称的缝隙螺旋臂保证天线的高稳定度相位中心，馈电网络采用串行行波微带线馈电电路，结构比叠层天线简单，但实现宽频带上有较大困难。

在天线抗多径设计技术方面，普遍采用的是扼流圈抗多径天线形式，扼流圈技术通过类似表面的波纹结构产生复合模式从而改变天线的增益分布，使之具有对称性和很低的旁瓣和后瓣。JPL扼流圈是早期的扼流圈产品，属于典型的单槽深单频扼流圈结构，文献表明它在L2波段上的多径抑制性能改善大约10dB，但在L1波段性能改善不多。

在高精度参考站天线方面，Javad公司设计了一款双频双深度扼流圈产品。该产品可同时跟踪GPS、GLONASS、Galileo信号，此外在这款天线设计中，在槽中增加了特殊的隔板实现了同时对L1、L2两个频段的最优化。文献表明此产品在L1、L2两个频段上都能实现JPL 早期产品的抗多径性能，适合应用于网络RTK基准站和高精度大地测量。

目前，国外主要应用GPS系统导航定位。在GPS技术开发和实际应用方面，国际上较为知名的接收机生产厂商有美国Trimble（天宝）

导航公司、瑞士Leica Geosystems（徕卡测量系统）、美国Javad（佳瓦特）公司、日本TOPCON（拓普康）公司和加拿大的NovAtel公司等。Trimble（天宝）的测地型GPS接收机产品主要有R8、R7、R6及5800、5700等。其中，5800为24通道GPS/WAAS/EGNOS接收机，它把双频GPS接收机、GPS天线、UHF无线电和电源组合在一个袖珍单元中，具有内置Trimble Maxwell 4芯片的超跟踪技术。Leica Geosystems（徕卡测量系统）是全球著名的专业测量公司，是快速静态、动态RTK技术的先驱。

美国Javad（佳瓦特）公司生产的GPS接收机主要有Alpha、Delta、Sigma、Triumph系列。Sigma系列是Javad公司针对高精度定位接收机市场开发的产品。Sigma系列接收机具备216个跟踪通道，可同时跟踪GPS、GLONASS、Galileo卫星的单频、双频信号。日本TOPCON （拓普康）公司生产的GPS接收机主要有GR-3、GB-1000、Hiper、Net-G3等。TOPCON公司设计的HiPer Pro接收机是世界第一款无线一体化GNSS RTK高精度测量系统。

在参考站方面，TOPCON公司设计的NET-G3参考站接收机具有72个通用卫星跟踪通道，可兼容GPS+GLONASS+GALIEO卫星导航系统。加拿大NovAtel公司设计的ProPak-V3是一款高性能型接收机。这款接收机具备72个跟踪通道，可同时跟踪L1、L2频段的GPS+GLONASS 卫星信号。