針對現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航接收機在隧道內(nèi)無法有效定位的問題,提出了基于虛擬衛(wèi)星的隧道內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航信號增強方法。通過建立信號傳播模型,在隧道兩端模擬位于隧道延長方向的低仰角衛(wèi)星的導(dǎo)航信號,發(fā)出后在隧道內(nèi)接收解算,實現(xiàn)定位。同時,使用信號時延控制方法對偽距誤差進行預(yù)補償。經(jīng)過硬件系統(tǒng)的實驗分析,驗證了其在隧道內(nèi)的定位能力,仿真實驗結(jié)果表明系統(tǒng)定位精度滿足大部分隧道需求。 

【文章來源】：電訊技術(shù). 2020,60(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

信號傳播路徑與偽距路徑對比

因為接收機至少需要4顆衛(wèi)星的信號才能實現(xiàn)定位，所以在滿足上述衛(wèi)星大致位置的情況下，采用圖2的衛(wèi)星分布結(jié)構(gòu)，隧道兩端分別模擬接收到的衛(wèi)星1、2和3、4的信號，4顆衛(wèi)星分別位于隧道延長線兩側(cè)并關(guān)于隧道對稱并且具有低仰角特性。這樣的對稱結(jié)構(gòu)可以排除由偽距誤差引起的與隧道垂直方向的定位誤差�；谔摂M衛(wèi)星的隧道內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航信號增強系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。PC端的導(dǎo)航電文生成模塊根據(jù)設(shè)定好的隧道起始點坐標(biāo)和時間不斷生成符合上文要求位置衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，然后由數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)讀入生成好的導(dǎo)航電文，從導(dǎo)航電文中獲取星歷和歷書等參數(shù)，再根據(jù)信號模擬算法計算出所需的信號精確時延、多普勒頻偏等參數(shù)，并交由現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)進行中頻信號的生成和調(diào)制。最后，中頻信號分兩路(分別包含兩顆星的導(dǎo)航信號)經(jīng)過射頻調(diào)制到GPS的L1頻段后由天線或者泄漏電纜發(fā)出，兩路射頻信號從隧道兩端發(fā)出再于隧道內(nèi)的接收機處會合，實現(xiàn)定位。

基于虛擬衛(wèi)星的隧道內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航信號增強系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。PC端的導(dǎo)航電文生成模塊根據(jù)設(shè)定好的隧道起始點坐標(biāo)和時間不斷生成符合上文要求位置衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，然后由數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)讀入生成好的導(dǎo)航電文，從導(dǎo)航電文中獲取星歷和歷書等參數(shù)，再根據(jù)信號模擬算法計算出所需的信號精確時延、多普勒頻偏等參數(shù)，并交由現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)進行中頻信號的生成和調(diào)制。最后，中頻信號分兩路(分別包含兩顆星的導(dǎo)航信號)經(jīng)過射頻調(diào)制到GPS的L1頻段后由天線或者泄漏電纜發(fā)出，兩路射頻信號從隧道兩端發(fā)出再于隧道內(nèi)的接收機處會合，實現(xiàn)定位。2 虛擬衛(wèi)星導(dǎo)航電文

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RSSI的隧道人員定位系統(tǒng)[J]. 梁壯,李暉.  筑路機械與施工機械化. 2018(11)
[2]基于UWB技術(shù)的隧道無線定位方法研究[J]. 王明東,戴亞文,范俊,熊鑫.  武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2016(08)
[3]真實場景下模擬器衛(wèi)星可見性研究[J]. 沈海鴻,馬楠楠,張波,吳凱.  計算機測量與控制. 2016(08)
[4]基于ZigBee的隧道人員定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 王海英,梁鵬,阮祺,趙立錦,邱喜華.  蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[5]偽距誤差對于GPS接收機定位解算的影響分析[J]. 劉元文,黃迎春.  網(wǎng)絡(luò)與信息. 2009(04)



本文編號：3254773