基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法

发布时间：2021-06-28 17:49

　　针对现有卫星导航接收机在隧道内无法有效定位的问题,提出了基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法。通过建立信号传播模型,在隧道两端模拟位于隧道延长方向的低仰角卫星的导航信号,发出后在隧道内接收解算,实现定位。同时,使用信号时延控制方法对伪距误差进行预补偿。经过硬件系统的实验分析,验证了其在隧道内的定位能力,仿真实验结果表明系统定位精度满足大部分隧道需求。 

【文章来源】：电讯技术. 2020,60(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

信号传播路径与伪距路径对比

因为接收机至少需要4颗卫星的信号才能实现定位，所以在满足上述卫星大致位置的情况下，采用图2的卫星分布结构，隧道两端分别模拟接收到的卫星1、2和3、4的信号，4颗卫星分别位于隧道延长线两侧并关于隧道对称并且具有低仰角特性。这样的对称结构可以排除由伪距误差引起的与隧道垂直方向的定位误差。基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强系统架构如图3所示。PC端的导航电文生成模块根据设定好的隧道起始点坐标和时间不断生成符合上文要求位置卫星的导航电文，然后由数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)读入生成好的导航电文，从导航电文中获取星历和历书等参数，再根据信号模拟算法计算出所需的信号精确时延、多普勒频偏等参数，并交由现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)进行中频信号的生成和调制。最后，中频信号分两路(分别包含两颗星的导航信号)经过射频调制到GPS的L1频段后由天线或者泄漏电缆发出，两路射频信号从隧道两端发出再于隧道内的接收机处会合，实现定位。

基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强系统架构如图3所示。PC端的导航电文生成模块根据设定好的隧道起始点坐标和时间不断生成符合上文要求位置卫星的导航电文，然后由数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)读入生成好的导航电文，从导航电文中获取星历和历书等参数，再根据信号模拟算法计算出所需的信号精确时延、多普勒频偏等参数，并交由现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)进行中频信号的生成和调制。最后，中频信号分两路(分别包含两颗星的导航信号)经过射频调制到GPS的L1频段后由天线或者泄漏电缆发出，两路射频信号从隧道两端发出再于隧道内的接收机处会合，实现定位。2 虚拟卫星导航电文

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RSSI的隧道人员定位系统[J]. 梁壮,李晖.  筑路机械与施工机械化. 2018(11)
[2]基于UWB技术的隧道无线定位方法研究[J]. 王明东,戴亚文,范俊,熊鑫.  武汉理工大学学报. 2016(08)
[3]真实场景下模拟器卫星可见性研究[J]. 沈海鸿,马楠楠,张波,吴凯.  计算机测量与控制. 2016(08)
[4]基于ZigBee的隧道人员定位系统设计[J]. 王海英,梁鹏,阮祺,赵立锦,邱喜华.  兰州交通大学学报. 2016(03)
[5]伪距误差对于GPS接收机定位解算的影响分析[J]. 刘元文,黄迎春.  网络与信息. 2009(04)



本文编号：3254773