无缝定位研究状况概述

无缝定位研究状况概述

【摘要】本文首先论述无缝定位技术情况，其次介绍卫星组合导航定位系统如何获取目标位置信息的方法，最后重点介绍基于地面广播的数字电视定位系统的特性，利用它如何与GPS定位技术相结合，实现目标的无缝定位信息。

【关键词】无缝定位；地面广播数字电视系统；伪卫星；组合导航定位

０引言

为了确定目标用户的位置坐标信息，需要接收多个无线电发射源的信号，并且需要事先获知这些无线电发射源的空间坐标信息。在目前的定位系统的研究中，一般是将无线电发射源装置设置在各种轨道卫星上，它们有着很大的覆盖面积，并将无线电定位技术发展到一个新的高度。

１无缝定位技术

所谓无缝定位是一种要求全覆盖的无线定位技术，不论目标用户处于任何环境位置中，都能够获取得到运动目标的准确地理位置信息。而目前单一手段的无线定位跟踪技术在定位的空间、精度上都受到了很大的制约，比如说定位技术的信号精度不高、定位技术信号强度弱、定位技术条件难以实现等等，这种制约在某种程度上是颠覆性的，或者是不可逾越的。

２无缝定位技术研究现状

目前，普遍采用GPS定位[1]技术获取目标的位置信息，该定位技术的前提是需要接收到4颗及其以上的GPS卫星信号，才能够定位目标的准确信息。但这种定位系统也存在不足之处，比如说在接收机中需要额外设置专门的接收设备来接收对应的导航卫星信息，显然这种配置对普遍的目标用户来说不是切实可行的。同时，针对目标用户运动到所处的环境中导航卫星受到遮挡的缺陷，国内外有些关于组合导航定位技术的研究，例如，GPS／ＧＬＯＮＡＳＳ组合系统，并在市场上已经开发出来相应的软件和硬件产品。但当目标用户所在的区域，ＧＬＯＮＡＳＳ等定位卫星也受到遮挡时，GPS／ＧＬＯＮＡＳＳ组合很难满足实际需求。

１）GPS和伪卫星技术

针对GPS／ＧＬＯＮＡＳＳ组合系统定位的不足，可以采用卫星组合导航[2]定位系统，主要是通过增加某一时刻所能够观测到的卫星的数目，来改善卫星的几何布局情况，从而有效地提高系统的定位精度。如采用伪卫星定位[3]技术，伪卫星定位技术实质上就是指安置在地面上的地基发射站，它发射的信号与GPS 的信号相类似，由伪卫星的特性得知，它采用的频率与GPS卫星相同，对于GPS 用户来说，能够直接利用接收机同时接收到GPS卫星信号和伪卫星信号。在室内环境等无法接收到GPS卫星信号的场合下，都能够通过设置伪卫星装来对GPS 信号进行有效接收。

伪卫星定位技术最早是在１９8２年开始研究，而由于当时该项技术的设备价格非常地昂贵，使得这项科研工作在经费上受到很大的限制，而最终没有被大范围地采用。一直到１９93年，低价格的伪卫星用户设备被Cohen等人开发研制出来，使得该项技术得以发展应用。在随后的阶段，该项定位技术被应用到很多的领域当中，比如说在飞机进场与着陆的时候、在地下隧道当中等都能够单独使用该技术，同时，该技术也被用来与GPS进行结合，增强整个系统的定位性能，应用前景非常广。

2）GPS与地面广播的数字电视定位技术

与此同时，在日常生活中，人们对基于位置的信息服务的需求不断地增多，使得无线定位技术也得到更多的关注。而地面无线定位技术主要是通过测量无线电波信号的传输时间长短、相位大小等参数信息来实现定位。最近几年内，基于地面传输的数字电视系统[4]在全世界范围内已经得到广泛地应用，当目标用户处于DTV网络覆盖的范围时，目标用户接收机不仅能够准确接收到有效的数字视频音频信息，而且还能够使用数字广播的载波与数字码流的信息来测量出从电视塔发射台到接收端的距离等空间参数信息，从而最终实现无线定位跟踪技术。此外，基于DTV信号的定位技术，不需要改变数字电视台的设备，工程实现设计简单，定位精度可达1m量级。与导航定位卫星相比，利用地面数字电视广播信号与GPS导航定位信号结合，能够抵抗更强的干扰性能，当目标用户处于室内环境或者是处于卫星信号受到遮挡的环境情况下的时候，仍然可以顺利完成导航定位功能，是卫星定位导航系统的有益补充。

据统计，在我国的所有人口中，大概拥有4亿左右的的电视用户，其中，1.6亿左右为有线电视用户，而剩余的2亿左右的用户主要是依赖于地面数字电视的方式来收看电视节目，因此可以看出，地面广播数字电视系统拥有绝大多数的用户。我国发展数字电视系统的大体规划为：在前两年有线数字电视试验的基础上，从2003年开始，我国进行大力发展有线数字电视系统；而在2005年，我国开始发射直播卫星，之后又进行开展卫星直播业务；到2008年开始全面地发展地面数字电视，并且是在不同的区域、不同的阶段、实施不同的步骤，来推动数字化的进程。基于地面的数字广播系统与基于卫星的数字广播系统进行比较，有着很多优势，比如说更加容易被普及开来，以及接收机的价格更便宜等优点；而与数字有线电视广播系统进行比较，则也有很多优势，比如说不容易受到城市施工建设、自然灾害等因素造成的网络中断影响。

数字电视广播系统[5]指的是：从接收设备中采集到电视信号，并把该信号进行编辑处理之后，再利用信道进行传输，一直到目标端接收到该信号的整个广播链路均为数字化的过程。伴随着该项技术的发展以及推广，美国根据联邦通讯委员会制定的目标，到2003年5月1日为止，模拟信号将被取消掉，而所有的电视广播系统都将实现数字化。同时，中国也召开了国家数字电视专项会议，认为我国已经掌握了数字电视的关键技术。在世界上的不同地区，大体上存在着美国的ATSC，日本的ISDB-T和欧洲的DVB-T三大标准[8]形式。而目前，虽然我国的地面数字电视广播标准还没有出现，但是清华大学自主研制的DMB-T系统正是基于与DVB-T类似的正交频分复用体制，同时上海交通大学研制的ADBT-T系统也在试播。这些研究成果也就意味着，我国使数字电视信号进行定位的基础环境支撑也是可行的。

3总结

通过以上论述的GPS与伪卫星定位技术结合、GPS与地面广播的数字电视定位技术的结合方式，可以看出，无缝定位技术研究前景可观，可以用现有的资源设施，比如说DTV定位系统，从而获取目标的位置信息，不仅成本低廉，同时精度准确。

【参考文献】

［１］邱致和，王万义.GPS原理与应用[M].北京:电子工业出版社，2001，10:1-34.

［２］贾广泛.星基导航定位接收机信息处理的方法[D].中国科学院研究生院