文献综述(或调研报告):
随着经济的不断发展,现代化的大型室内场所(如商场、仓库、地下停车场)越来越多,室内构造越来越复杂。大多数人们生活工作在形形色色的密闭建筑物内,对室内位置服务的需求日益强烈。卫星导航系统可为室外环境中的人员和车辆提供高质量的位置服务,空间卫星由于其位置和信号体制的限制,无法在遮蔽效应严重的室内环境实现高精度无缝位置服务[1]。伪卫星因其可灵活布署的优势可实现大范围室内导航信号的覆盖以及室内外位置服务的无缝切换,并且能和其他室内定位技术相结合进一步提高定位的快捷性和准确性。
针对无缝位置服务市场,欧盟在Galileo项目中提出伽利略本地技术计划(GILT),专门研制室内外Galileo伪卫星应用。计划通过利用城市伪卫星来为在城市环境中不能接收足够卫星数目的Galileo接收机提供导航信号,目前GILT已在欧洲城市进行了测试验证。2014年,欧洲通信管理委员会ECC开始颁布Galileo伪卫星管理框架,允许伪卫星使用E1导航卫星信号频段,并在将来公布Galileo室内外伪卫星的统一标准[2]。
日本计划使用QZSS系统作为其自主导航系统,目前已经在全国推广支持GPS 信号的室内伪卫星定位系统IMES,并且博通等导航芯片制造商也推出了相应的GNSS/IMES导航芯片,并且IMES信号接口协议已经写入IS-QZSS-1.4,纳入QZSS系统建设[3]。IMES系统采用基于伪卫星位置告知的定位模式,通过在室内环境密集布署导航伪卫星,使得用户可以十分迅速的得到自己所在位置范围。该方法由伪卫星直接播发自身位置信息,不使用测距信息实现定位,基本不受室内多径效应的影响。但位置告知的定位方式定位精度十分不理想,误差可达单颗伪卫星的信号覆盖范围,并且可能受到室内微弱GPS信号的干扰,使得定位结果出现偏差[4]。
图 1 日本IMES伪卫星室内定位技术
澳大利亚的locata公司和新南威尔士大学合作,研制出一套由LocataLite伪卫星组建的高精度定位系统,满足自动控制、采矿业、港口精密定位、室内定位等领域的自组网用户,水平定位精度达到2-5mm,针对室内复杂的信号传输环境,LocataLite伪卫星主要采用信号分集发射技术,主要包括频率、空间和极化分集技术,用于抑制室内多径效应导致的多径衰落。但是Locata伪卫星信号与空间导航信号不兼容,且设备价格昂贵,无法在大众用户中大力推广[5]。
图 2 Locata伪卫星室内定位技术
国内研究机构对伪卫星室内定位技术的研究也取得了一些突破性的进展。中国电子科技集团公司第五十四研究所在伪卫星技术领域处于国内领先地位,已突破伪卫星信号收发、与空间导航卫星时间同步、与空间导航卫星组合定位、脉冲信号调制等先进技术,并逐步开展北斗室内导航伪卫星的研发工作,用于向室内定位、高速公路隧道定位、大型室内场景位置服务等领域扩展应用[6],这将会面临室内伪卫星信号传播特性未知、室内信道模型尚未建立等影响定位的诸多问题。
