無縫定位研究狀況概述

田安紅 付承彪

（曲靖師范學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 云南 曲靖 655011）

0 引言

為了確定目標(biāo)用戶的位置坐標(biāo)信息，需要接收多個無線電發(fā)射源的信號，并且需要事先獲知這些無線電發(fā)射源的空間坐標(biāo)信息。在目前的定位系統(tǒng)的研究中，一般是將無線電發(fā)射源裝置設(shè)置在各種軌道衛(wèi)星上，它們有著很大的覆蓋面積，并將無線電定位技術(shù)發(fā)展到一個新的高度。

1 無縫定位技術(shù)

所謂無縫定位是一種要求全覆蓋的無線定位技術(shù)，不論目標(biāo)用戶處于任何環(huán)境位置中，都能夠獲取得到運(yùn)動目標(biāo)的準(zhǔn)確地理位置信息。而目前單一手段的無線定位跟蹤技術(shù)在定位的空間、精度上都受到了很大的制約，比如說定位技術(shù)的信號精度不高、定位技術(shù)信號強(qiáng)度弱、定位技術(shù)條件難以實現(xiàn)等等，這種制約在某種程度上是顛覆性的，或者是不可逾越的。

2 無縫定位技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前，普遍采用GPS定位[1]技術(shù)獲取目標(biāo)的位置信息，該定位技術(shù)的前提是需要接收到4顆及其以上的GPS衛(wèi)星信號，才能夠定位目標(biāo)的準(zhǔn)確信息。但這種定位系統(tǒng)也存在不足之處，比如說在接收機(jī)中需要額外設(shè)置專門的接收設(shè)備來接收對應(yīng)的導(dǎo)航衛(wèi)星信息，顯然這種配置對普遍的目標(biāo)用戶來說不是切實可行的。同時，針對目標(biāo)用戶運(yùn)動到所處的環(huán)境中導(dǎo)航衛(wèi)星受到遮擋的缺陷，國內(nèi)外有些關(guān)于組合導(dǎo)航定位技術(shù)的研究，例如，GPS／GLONASS組合系統(tǒng)，并在市場上已經(jīng)開發(fā)出來相應(yīng)的軟件和硬件產(chǎn)品。但當(dāng)目標(biāo)用戶所在的區(qū)域，GLONASS等定位衛(wèi)星也受到遮擋時，GPS／GLONASS組合很難滿足實際需求。

1）GPS和偽衛(wèi)星技術(shù)

針對GPS／GLONASS組合系統(tǒng)定位的不足，可以采用衛(wèi)星組合導(dǎo)航[2]定位系統(tǒng)，主要是通過增加某一時刻所能夠觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目，來改善衛(wèi)星的幾何布局情況，從而有效地提高系統(tǒng)的定位精度。如采用偽衛(wèi)星定位[3]技術(shù)，偽衛(wèi)星定位技術(shù)實質(zhì)上就是指安置在地面上的地基發(fā)射站，它發(fā)射的信號與GPS的信號相類似，由偽衛(wèi)星的特性得知，它采用的頻率與GPS衛(wèi)星相同，對于GPS用戶來說，能夠直接利用接收機(jī)同時接收到GPS衛(wèi)星信號和偽衛(wèi)星信號。在室內(nèi)環(huán)境等無法接收到GPS衛(wèi)星信號的場合下，都能夠通過設(shè)置偽衛(wèi)星裝來對GPS信號進(jìn)行有效接收。

偽衛(wèi)星定位技術(shù)最早是在1982年開始研究，而由于當(dāng)時該項技術(shù)的設(shè)備價格非常地昂貴，使得這項科研工作在經(jīng)費(fèi)上受到很大的限制，而最終沒有被大范圍地采用。一直到1993年，低價格的偽衛(wèi)星用戶設(shè)備被Cohen等人開發(fā)研制出來，使得該項技術(shù)得以發(fā)展應(yīng)用。在隨后的階段，該項定位技術(shù)被應(yīng)用到很多的領(lǐng)域當(dāng)中，比如說在飛機(jī)進(jìn)場與著陸的時候、在地下隧道當(dāng)中等都能夠單獨(dú)使用該技術(shù)，同時，該技術(shù)也被用來與GPS進(jìn)行結(jié)合，增強(qiáng)整個系統(tǒng)的定位性能，應(yīng)用前景非常廣。

2）GPS與地面廣播的數(shù)字電視定位技術(shù)

與此同時，在日常生活中，人們對基于位置的信息服務(wù)的需求不斷地增多，使得無線定位技術(shù)也得到更多的關(guān)注。而地面無線定位技術(shù)主要是通過測量無線電波信號的傳輸時間長短、相位大小等參數(shù)信息來實現(xiàn)定位。最近幾年內(nèi)，基于地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字電視系統(tǒng)[4]在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到廣泛地應(yīng)用，當(dāng)目標(biāo)用戶處于DTV網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍時，目標(biāo)用戶接收機(jī)不僅能夠準(zhǔn)確接收到有效的數(shù)字視頻音頻信息，而且還能夠使用數(shù)字廣播的載波與數(shù)字碼流的信息來測量出從電視塔發(fā)射臺到接收端的距離等空間參數(shù)信息，從而最終實現(xiàn)無線定位跟蹤技術(shù)。此外，基于DTV信號的定位技術(shù)，不需要改變數(shù)字電視臺的設(shè)備，工程實現(xiàn)設(shè)計簡單，定位精度可達(dá)1m量級。與導(dǎo)航定位衛(wèi)星相比，利用地面數(shù)字電視廣播信號與GPS導(dǎo)航定位信號結(jié)合，能夠抵抗更強(qiáng)的干擾性能，當(dāng)目標(biāo)用戶處于室內(nèi)環(huán)境或者是處于衛(wèi)星信號受到遮擋的環(huán)境情況下的時候，仍然可以順利完成導(dǎo)航定位功能，是衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。

據(jù)統(tǒng)計，在我國的所有人口中，大概擁有4億左右的的電視用戶，其中，1.6億左右為有線電視用戶，而剩余的2億左右的用戶主要是依賴于地面數(shù)字電視的方式來收看電視節(jié)目，因此可以看出，地面廣播數(shù)字電視系統(tǒng)擁有絕大多數(shù)的用戶。我國發(fā)展數(shù)字電視系統(tǒng)的大體規(guī)劃為：在前兩年有線數(shù)字電視試驗的基礎(chǔ)上，從2003年開始，我國進(jìn)行大力發(fā)展有線數(shù)字電視系統(tǒng)；而在2005年，我國開始發(fā)射直播衛(wèi)星，之后又進(jìn)行開展衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)；到2008年開始全面地發(fā)展地面數(shù)字電視，并且是在不同的區(qū)域、不同的階段、實施不同的步驟，來推動數(shù)字化的進(jìn)程?；诘孛娴臄?shù)字廣播系統(tǒng)與基于衛(wèi)星的數(shù)字廣播系統(tǒng)進(jìn)行比較，有著很多優(yōu)勢，比如說更加容易被普及開來，以及接收機(jī)的價格更便宜等優(yōu)點(diǎn)；而與數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)進(jìn)行比較，則也有很多優(yōu)勢，比如說不容易受到城市施工建設(shè)、自然災(zāi)害等因素造成的網(wǎng)絡(luò)中斷影響。

數(shù)字電視廣播系統(tǒng)[5]指的是：從接收設(shè)備中采集到電視信號，并把該信號進(jìn)行編輯處理之后，再利用信道進(jìn)行傳輸，一直到目標(biāo)端接收到該信號的整個廣播鏈路均為數(shù)字化的過程。伴隨著該項技術(shù)的發(fā)展以及推廣，美國根據(jù)聯(lián)邦通訊委員會制定的目標(biāo)，到2003年5月1日為止，模擬信號將被取消掉，而所有的電視廣播系統(tǒng)都將實現(xiàn)數(shù)字化。同時，中國也召開了國家數(shù)字電視專項會議，認(rèn)為我國已經(jīng)掌握了數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)。在世界上的不同地區(qū)，大體上存在著美國的ATSC，日本的ISDB-T和歐洲的DVB-T三大標(biāo)準(zhǔn)[8]形式。而目前，雖然我國的地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)還沒有出現(xiàn)，但是清華大學(xué)自主研制的DMB-T系統(tǒng)正是基于與DVB-T類似的正交頻分復(fù)用體制，同時上海交通大學(xué)研制的ADBT-T系統(tǒng)也在試播。這些研究成果也就意味著，我國使數(shù)字電視信號進(jìn)行定位的基礎(chǔ)環(huán)境支撐也是可行的。

3 總結(jié)

通過以上論述的GPS與偽衛(wèi)星定位技術(shù)結(jié)合、GPS與地面廣播的數(shù)字電視定位技術(shù)的結(jié)合方式，可以看出，無縫定位技術(shù)研究前景可觀，可以用現(xiàn)有的資源設(shè)施，比如說DTV定位系統(tǒng)，從而獲取目標(biāo)的位置信息，不僅成本低廉，同時精度準(zhǔn)確。

［1］邱致和，王萬義.GPS 原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2001，10:1-34.

［2］賈廣泛.星基導(dǎo)航定位接收機(jī)信息處理的方法[D].中國科學(xué)院研究生院碩士論文，2008，6:21-26.

［3］何秀鳳，桑文剛，楊光.偽衛(wèi)星增強(qiáng)GPS精密定位方法[J].東南大學(xué)學(xué)報，2006，35(3):461-462.

［4］陳栩秋.DVB-T系統(tǒng)同步算法與測距定位技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2008，5:1-4.

［5］吳樂南，何峰.基于數(shù)字廣播電視信號的無線電組合定位方法[P].專利公開號:CN1776448A,公開日:2006年5月24日,4-10.