遮蔽空間定位導(dǎo)航技術(shù)特征分析與發(fā)展綜述

鮑亞川，楊夢(mèng)煥，李建佳，李雋

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,石家莊 050081；2.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石家莊 050081)

0 引言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在各國(guó)竟相發(fā)展，因其廣覆蓋、低成本、高精度的優(yōu)勢(shì)，在各行各業(yè)得到大量應(yīng)用并發(fā)揮了巨大作用，導(dǎo)航定位服務(wù)也日漸成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不可獲取的基礎(chǔ)服務(wù).導(dǎo)航定位逐步滲入到各行各業(yè)中后，人們逐漸發(fā)現(xiàn)大量的區(qū)域空間無(wú)法接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，進(jìn)而無(wú)法獲取衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)，這類空間的定位導(dǎo)航需求無(wú)法被滿足.

遮蔽空間，是指衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)被遮擋，無(wú)法依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位的空間區(qū)域.近年來(lái)，以河北省雄安新區(qū)、江蘇省南京市江北地下城等為代表的地下城市建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展新階段，大型煤礦加快推進(jìn)智能化采礦系統(tǒng)部署應(yīng)用，地下空間的開(kāi)發(fā)利用步入了一個(gè)以“大空間+智能應(yīng)用”為特征的新的發(fā)展時(shí)期，對(duì)地下空間定位、導(dǎo)航和授時(shí)(positioning,navigation and timing，PNT)技術(shù)的需求迫切.我國(guó)北斗三號(hào)(BeiDou-3 Navigation Satellite System，BDS-3)已于2020 年完成建設(shè)，我國(guó)也隨之提出了要建設(shè)“更加泛在、更加融合、更加智能”的綜合PNT 體系，建設(shè)上天入地、全場(chǎng)景覆蓋的時(shí)空服務(wù)體系，成為新時(shí)期時(shí)空信息領(lǐng)域發(fā)展的目標(biāo)和方向.在迫切的市場(chǎng)應(yīng)用需求和國(guó)家戰(zhàn)略的雙重推動(dòng)下，面向室內(nèi)、地下的遮蔽空間PNT 技術(shù)迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī).遮蔽空間PNT 技術(shù)也成為了國(guó)內(nèi)外領(lǐng)域科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)方向，以超寬帶(ultra wide band，UWB)、偽衛(wèi)星、5G 等為代表的定位技術(shù)快速發(fā)展，并在一些場(chǎng)景得到了應(yīng)用.本文將對(duì)遮蔽空間定位導(dǎo)航場(chǎng)景需求進(jìn)行特征分析，對(duì)存在的技術(shù)挑戰(zhàn)進(jìn)行說(shuō)明并對(duì)相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行展望.

1 遮蔽空間場(chǎng)景及需求分析

1.1 遮蔽空間場(chǎng)景分析

根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)遮擋情況及信號(hào)傳播特征，對(duì)遮蔽空間劃分為兩大類.

1)衛(wèi)星導(dǎo)航半遮蔽空間

城市峽谷、山區(qū)、叢林等，在這些區(qū)域，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受到部分遮擋，導(dǎo)致定位導(dǎo)航信號(hào)不連續(xù)、定位精度降低甚至定位不可用.

2)衛(wèi)星導(dǎo)航完全遮蔽空間

因?yàn)榈匦位蚪ㄖ?gòu)造導(dǎo)致完全不能接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位的空間，這類空間又具體包括以下三類：

①地上室內(nèi)空間，包括城市樓宇、火車站、候機(jī)廳等建筑物內(nèi)部，空間內(nèi)無(wú)法接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，但可接收地面室外基站網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)覆蓋；

②地下空間，包括地鐵、停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)等，無(wú)法接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)以及地面無(wú)線電信號(hào)，但可在空間內(nèi)部架設(shè)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航覆蓋；

③復(fù)雜電磁傳播條件下的特殊遮蔽空間，如民用大型工礦、制造車間，以及大型船艇內(nèi)部等，存在大量金屬遮蔽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無(wú)線電信號(hào)傳播效應(yīng)復(fù)雜，無(wú)法在內(nèi)部部署無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位導(dǎo)航空間.

根據(jù)應(yīng)用條件，遮蔽環(huán)境又可以分為合作場(chǎng)景與非合作場(chǎng)景.

合作遮蔽場(chǎng)景，位于己方控制區(qū)域，包括己方城市峽谷、茂密叢林、室內(nèi)地下、己方基地、地下空間、大型船艇內(nèi)部等，這類場(chǎng)景一般通過(guò)建設(shè)定位基站網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)不同精度定位導(dǎo)航保障；

非合作遮蔽場(chǎng)景，位于交戰(zhàn)區(qū)域或敵占區(qū)，包括陌生山區(qū)、峽谷、叢林、洞穴、陌生城市室內(nèi)地下空間、敵方指揮所、敵方地下基地等，這類場(chǎng)景不具備提前部署固定設(shè)施的條件，甚至缺乏有效的地理信息支撐，需要依靠自主傳感手段、機(jī)動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航保障.

1.2 應(yīng)用需求分析

在合作場(chǎng)景，主要面向己方地上設(shè)施內(nèi)部、地下設(shè)施等，為人員、裝備、車輛等提供定位、位置報(bào)告、路徑規(guī)劃導(dǎo)航，以及無(wú)人駕駛控制等保障.

在非合作場(chǎng)景，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象以及任務(wù)的不同，需要能夠提供不同精度能力的定位導(dǎo)航保障.典型保障需求列舉如下：

1) 集群城市作戰(zhàn)，需要能夠?yàn)槿藛T提供室內(nèi)室外、地上地下多場(chǎng)景連續(xù)自適應(yīng)的定位導(dǎo)航、態(tài)勢(shì)管控保障；

2) 人員搜救，需要能夠基于通導(dǎo)融合手段，實(shí)現(xiàn)遮蔽環(huán)境人員定位與位置報(bào)告；

3) 無(wú)人裝備自主偵察作戰(zhàn)，面向無(wú)人機(jī)、無(wú)人車等提供高精度、高自主、高完好、高智能的定位導(dǎo)航能力保障.

2 技術(shù)手段適用性分析

衛(wèi)星導(dǎo)航遮蔽環(huán)境下的定位導(dǎo)航技術(shù)主要包括無(wú)線電導(dǎo)航、自主傳感導(dǎo)航兩大類.

2.1 遮蔽環(huán)境無(wú)線電導(dǎo)航

遮蔽環(huán)境無(wú)線電導(dǎo)航，是通過(guò)遮蔽環(huán)境中部署固定或機(jī)動(dòng)式無(wú)線電定位節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線電測(cè)距、測(cè)角、測(cè)姿等方式實(shí)現(xiàn)不依靠衛(wèi)星導(dǎo)航的定位能力.

UWB 定位導(dǎo)航技術(shù)，是依靠網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收發(fā)納秒級(jí)窄脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相互高精度測(cè)距、測(cè)角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定位.該技術(shù)由于信號(hào)體制的原因具有抗多徑能力強(qiáng)、測(cè)距精度高、低功耗等優(yōu)勢(shì)，適用于室內(nèi)地下環(huán)境，最高可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度.該技術(shù)已在民用礦井、工廠、監(jiān)獄等領(lǐng)域大范圍應(yīng)用，蘋果、三星等手機(jī)已全部?jī)?nèi)置了UWB 芯片[1-2].

4G、5G 的室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)，是基于4G、5G 位置服務(wù)信號(hào)以及共頻帶測(cè)距信號(hào)進(jìn)行基站與用戶間測(cè)距實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航的技術(shù).該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)大量建設(shè)的5G 基站網(wǎng)絡(luò)，面向用戶提供室內(nèi)外定位導(dǎo)航服務(wù).受限于信號(hào)體制，存在抗多徑能力弱，室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境定位精度不高等問(wèn)題[3-4].

室內(nèi)偽衛(wèi)星定位技術(shù)，是通過(guò)偽衛(wèi)星基站播發(fā)北斗系統(tǒng)相同信號(hào)實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航補(bǔ)充和增強(qiáng)，空基/地基平臺(tái)播發(fā)偽衛(wèi)星信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)在北斗受干擾區(qū)域提供衛(wèi)星導(dǎo)航覆蓋，將偽衛(wèi)星基站部署到室內(nèi)或城市空間，就可以面向衛(wèi)星導(dǎo)航用戶室內(nèi)外連續(xù)的無(wú)縫導(dǎo)航定位能力，解決城市峽谷和室內(nèi)定位問(wèn)題.該項(xiàng)技術(shù)原理與衛(wèi)星導(dǎo)航近似，會(huì)受到多徑效應(yīng)影響，適用于較為開(kāi)闊、層高較高的室內(nèi)地下空間，以確保較高信號(hào)仰角[5].

此外還有基于Zigbee、藍(lán)牙、Wi-Fi 等多種通信網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)，基于通信信號(hào)測(cè)距實(shí)現(xiàn)定位，在民用領(lǐng)域的不同場(chǎng)景下得到應(yīng)用.

2.2 遮蔽環(huán)境自主傳感導(dǎo)航

自主傳感導(dǎo)航，是依靠慣性測(cè)量單元(inertial measurement unit，IMU)、激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器等手段實(shí)現(xiàn)在陌生環(huán)境條件下不依賴衛(wèi)星導(dǎo)航的定位導(dǎo)航能力.

即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(simultaneous localization and mapping，SLAM)技術(shù)，通常部署于無(wú)人平臺(tái)應(yīng)用，依靠激光雷達(dá)或視覺(jué)傳感器進(jìn)行環(huán)境信息實(shí)時(shí)感知，同步完成地圖測(cè)繪及平臺(tái)定位能力，一般應(yīng)用于陌生室內(nèi)地下環(huán)境，具有完全自主的突出優(yōu)勢(shì)，在無(wú)人駕駛、地圖測(cè)繪等領(lǐng)域已得到大范圍應(yīng)用，但也存在低光照環(huán)境使用受限、誤差累計(jì)等問(wèn)題[6].

人員穿戴慣導(dǎo)傳感器，是依靠穿戴式定位模組中的單個(gè)或者多個(gè)關(guān)系傳感器實(shí)現(xiàn)不依賴衛(wèi)星導(dǎo)航的人員自主定位，具有體積小、功耗低、可穿戴、完全自主等優(yōu)勢(shì)，但目前也存在長(zhǎng)距離精度下降、使用人員姿態(tài)受限等問(wèn)題[7].

2.3 其他手段

除此之外還有聲學(xué)定位與可見(jiàn)光定位等手段，可應(yīng)用于特殊場(chǎng)景中.

聲學(xué)定位是利用聲波信號(hào)進(jìn)行測(cè)距和定位，目前通常采用不能被人耳感知的近超聲信號(hào).在室內(nèi)區(qū)域部署多個(gè)近超聲基站，使用手機(jī)或?qū)Ｓ媒K端與基站進(jìn)行相互測(cè)距，即可定位.在艦艇、工礦企業(yè)等金屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域，無(wú)線電定位手段精度會(huì)惡化甚至不可用，該技術(shù)依靠聲信號(hào)傳播測(cè)量，不受影響，因此仍可以提供亞米級(jí)高精度定位能力，同時(shí)也具有低成本、低功耗等優(yōu)勢(shì)，但該技術(shù)也存在動(dòng)態(tài)定位性能不足、定位范圍較小等問(wèn)題[8].

可見(jiàn)光定位是以發(fā)光二極管為信號(hào)光源，可見(jiàn)光波為通信測(cè)量載波，自由空間為傳輸信道的通信測(cè)量技術(shù)，具有傳輸速率高、保密性強(qiáng)、抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)照明、通信與定位一體化，但存在定位范圍較小的問(wèn)題[9].

2.4 適用性分析

在上述各類技術(shù)實(shí)際使用中，也會(huì)結(jié)合應(yīng)用需求，進(jìn)行多源組合以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性及更高的穩(wěn)定性.典型技術(shù)手段特征及適用場(chǎng)景分析匯總?cè)绫? 所示.

表1 典型技術(shù)手段特征及適用場(chǎng)景分析

3 面臨的問(wèn)題挑戰(zhàn)

遮蔽空間定位導(dǎo)航，與衛(wèi)星導(dǎo)航所適用的地表開(kāi)闊空間相比，面臨空間結(jié)構(gòu)受限、信號(hào)傳播受限等挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠的定位導(dǎo)航能力，還存在眾多難題[10].目前，無(wú)線電定位技術(shù)在遮蔽空間定位導(dǎo)航領(lǐng)域研究最為活躍，應(yīng)用最為廣泛，其中又以UWB 技術(shù)效果最好，最具有代表性.因此，以UWB技術(shù)為例，對(duì)遮蔽空間定位導(dǎo)航面臨的問(wèn)題挑戰(zhàn)進(jìn)行說(shuō)明.

3.1 復(fù)雜的環(huán)境幾何結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響

室內(nèi)地下空間是遮蔽環(huán)境中最常見(jiàn)的場(chǎng)景幾何，結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，類型多樣.存在狹長(zhǎng)廊道、多層空間、傾斜隧道、曲折通道等多種不同形式的空間形式，要基于基站網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高精度定位，定位網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型如何設(shè)計(jì)要面臨較大的問(wèn)題挑戰(zhàn).

以地下礦井的狹長(zhǎng)空間為例，礦井長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十千米，礦井寬度通常小于5 m，以衛(wèi)星導(dǎo)航為代表的多點(diǎn)定位體制在很多場(chǎng)景下難以適用.

圖1 為模擬地下礦井場(chǎng)景進(jìn)行仿真分析，場(chǎng)景為長(zhǎng)度為100 m、寬度為5 m、高度為5 m 的隧道，以UWB 技術(shù)為例，設(shè)定測(cè)距誤差在0.1 m，在該場(chǎng)景中，四個(gè)定位基站部署于空間四角的位置.仿真結(jié)果表明，在隧道中間區(qū)域定位誤差可在0.5 m內(nèi)，但在隧道邊緣區(qū)域、以及接近基站的位置區(qū)域由于幾何分布極端不理想，誤差惡化為2 m 以上，狹長(zhǎng)的空間環(huán)境給高精度定位帶來(lái)了明顯挑戰(zhàn).

圖1 狹長(zhǎng)空間四站三維定位精度

3.2 復(fù)雜傳播環(huán)境對(duì)無(wú)線電定位帶來(lái)挑戰(zhàn)

遮蔽空間傳播環(huán)境的復(fù)雜性還體現(xiàn)在環(huán)境材質(zhì)的影響，不同材質(zhì)的電導(dǎo)率等存在顯著差異，不同的環(huán)境材質(zhì)會(huì)對(duì)無(wú)線電信號(hào)傳播產(chǎn)生不同的影響，進(jìn)而對(duì)測(cè)距精度帶來(lái)較大影響.

仿真構(gòu)建了一個(gè)100 m×3 m×3 m 的狹長(zhǎng)空間，位于空間頂部的UWB 基站與人員進(jìn)行測(cè)距定位.圖2針對(duì)空間墻壁材質(zhì)為金屬、混凝土、玻璃、磚的四種情況分別進(jìn)行仿真試驗(yàn).針對(duì)該場(chǎng)景，基于MATLAB平臺(tái)構(gòu)建射線追蹤仿真模型，信號(hào)帶寬為500 MHz的UWB 信號(hào)，信號(hào)頻點(diǎn)為3.9 GHz，采用了金屬、混凝土、玻璃、磚的標(biāo)準(zhǔn)介電系數(shù)，重點(diǎn)對(duì)UWB 信號(hào)在不同材質(zhì)環(huán)境下的信道沖擊響應(yīng)進(jìn)行仿真分析，并重點(diǎn)分析不同環(huán)境材質(zhì)帶來(lái)的多徑信號(hào)強(qiáng)度及數(shù)量差異.

圖2 狹長(zhǎng)隧道場(chǎng)景

不同材質(zhì)環(huán)境下的信道沖擊響應(yīng)如圖3～6 所示.由圖可知，不同環(huán)境材質(zhì)帶來(lái)的多徑信號(hào)數(shù)量以及多徑信號(hào)強(qiáng)度差異明顯，混凝土、玻璃、磚三種材質(zhì)環(huán)境下的多徑數(shù)量以及直射徑能量占比基本一致，但金屬材質(zhì)環(huán)境下的多徑信號(hào)數(shù)量和強(qiáng)度顯著增強(qiáng).平整的金屬表面發(fā)生了類似于鏡面反射的效果，多徑數(shù)目明顯多于其他材質(zhì)，這就導(dǎo)致無(wú)線電定位手段在金屬環(huán)境下的定位效果較差，甚至完全不可用.如UWB定位手段，在多數(shù)室內(nèi)地下遮蔽場(chǎng)景下都可以依靠其自身優(yōu)異的抗多徑能力，實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)甚至厘米級(jí)定位精度，但在金屬遮蔽環(huán)境下，定位精度嚴(yán)重惡化.

圖3 混凝土場(chǎng)景信道沖擊響應(yīng)

圖4 金屬場(chǎng)景信道沖擊響應(yīng)

圖5 玻璃場(chǎng)景信道沖擊響應(yīng)

圖6 磚石場(chǎng)景信道沖擊響應(yīng)

3.3 受限環(huán)境下的高可靠定位

遮蔽環(huán)境的復(fù)雜性、多樣性對(duì)高精度定位帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，但同時(shí)要在空間狹小、光照受限等不利因素影響下，以室內(nèi)地下為代表的遮蔽空間，往往存在空間狹小、光照受限等問(wèn)題，由于環(huán)境的復(fù)雜性、多樣性要實(shí)現(xiàn)高精度定位面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)，但在這類環(huán)境下反而需要更為高精度的定位導(dǎo)航能力.國(guó)家應(yīng)急管理部即將發(fā)布的《煤礦井下人員定位系統(tǒng)通用技術(shù)條件》及其編制說(shuō)明，對(duì)于井下人員精確定位要求精度優(yōu)于0.3 m[11-12].面向“無(wú)人則安、少人則安”的發(fā)展目標(biāo)，未來(lái)要力求依靠完全自動(dòng)化、智能化裝備，實(shí)現(xiàn)地下無(wú)人化作業(yè)，因此對(duì)于定位導(dǎo)航保障的可靠性提出了極高要求.

4 未來(lái)系統(tǒng)架構(gòu)

智慧城市、自動(dòng)化工廠、大型礦井等是當(dāng)前遮蔽空間定位導(dǎo)航技術(shù)需求最為迫切，也是未來(lái)最為主要的典型場(chǎng)景應(yīng)用.這些場(chǎng)景下的無(wú)人駕駛、智能制造、無(wú)人作業(yè)發(fā)展迅猛，但也需要定位導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越和突破，提供更為強(qiáng)有力的技術(shù)支撐.面向無(wú)人化、智能化發(fā)展需求，新一代遮蔽空間PNT 網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)發(fā)展應(yīng)具有的技術(shù)能力包括：

1) 高精度：一維/二維定位演進(jìn)為高精度三維定位；

2) 高并發(fā)：新型波形及協(xié)議實(shí)現(xiàn)大規(guī)模多址接入；

3) 低時(shí)延：接入控制由云端下放基站，邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)低延時(shí)定位；

4) 高動(dòng)態(tài)：支持遮蔽空間高動(dòng)態(tài)定位能力；

5) 全場(chǎng)景：多體制定位混合組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫定位；

6) 高可靠：高完好支持無(wú)人化車輛、裝備導(dǎo)航.

要實(shí)現(xiàn)上述能力，就需要全新的系統(tǒng)架構(gòu)、創(chuàng)新的管控機(jī)制、彈性伸縮的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支撐，構(gòu)建更為靈活、可靠、可伸縮的PNT 系統(tǒng).適應(yīng)于遮蔽空間的規(guī)模可伸縮智能化PNT 系統(tǒng)架構(gòu)，如圖7 所示.

圖7 規(guī)?？缮炜s智能化PNT 系統(tǒng)架構(gòu)

規(guī)?？缮炜s智能化PNT 系統(tǒng)采用網(wǎng)云端四層架構(gòu)：

1) 云端智能管控：設(shè)計(jì)基于數(shù)字孿生地圖的精細(xì)化管控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)面向業(yè)務(wù)的系統(tǒng)智能化管控能力，支持網(wǎng)絡(luò)資源的智能調(diào)配，支持網(wǎng)絡(luò)多?；?、大量用戶的接入/退出.

2) 通信網(wǎng)深度融合：設(shè)計(jì)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)環(huán)網(wǎng)等通信網(wǎng)融合的PNT 系統(tǒng)協(xié)議集.梳理現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)接口，在系統(tǒng)服務(wù)模式設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行時(shí)空服務(wù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議集設(shè)計(jì)，支持PNT 基站、終端與云端信息交互.

3) PNT 混合組網(wǎng)：高并發(fā)高靈活性的基站子網(wǎng)架構(gòu)與協(xié)議設(shè)計(jì).子網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與組網(wǎng)機(jī)制、UWB對(duì)云端以及用戶終端的信號(hào)、信息協(xié)議設(shè)計(jì)、高并發(fā)低時(shí)延用戶服務(wù)機(jī)制.

4) 多模一體用戶終端：協(xié)同設(shè)計(jì)用戶側(cè)時(shí)空服務(wù)協(xié)議.協(xié)同設(shè)計(jì)面向用戶的時(shí)空服務(wù)協(xié)議，對(duì)接基站接口、時(shí)空服務(wù)協(xié)議完成終端功能開(kāi)發(fā).

其中，要適應(yīng)遮蔽空間的各類復(fù)雜環(huán)境，多模PNT 基站混合組網(wǎng)極端重要，因此需設(shè)計(jì)開(kāi)放式多層規(guī)模可伸縮PNT 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).如圖8 所示，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括PNT-CU(中心單元)、PNT-DU(分布單元)、PNT-PU(物理單元)三層單元；統(tǒng)一時(shí)空服務(wù)PNT-CU單元，協(xié)調(diào)管理區(qū)域多源異構(gòu)PNT 網(wǎng)絡(luò)基站；統(tǒng)一PNT-DU 單元，完成區(qū)域分簇網(wǎng)絡(luò)的基站組網(wǎng)、時(shí)空統(tǒng)一、定位解算；差異化PNT-PU 單元，完成HNav-UWB(高性能定位導(dǎo)航型UWB)、偽衛(wèi)星、近超聲等多種異構(gòu)導(dǎo)航源的信號(hào)處理與用戶接入.

圖8 開(kāi)放式多層規(guī)?？缮炜sPNT 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

依托規(guī)?？缮炜s智能化PNT 系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建開(kāi)放式多層統(tǒng)一PNT 網(wǎng)絡(luò)，將可以針對(duì)各類PNT 基站進(jìn)行統(tǒng)一部署和協(xié)同管理，形成可以適應(yīng)各類遮蔽空間場(chǎng)景，滿足各類用戶需求的可靠精準(zhǔn)定位導(dǎo)航能力.

5 結(jié)束語(yǔ)

在室內(nèi)、地下空間加速開(kāi)發(fā)利用的大背景下，遮蔽空間PNT 技術(shù)需求迫切、應(yīng)用前景廣泛、實(shí)現(xiàn)途徑多樣，近年來(lái)已經(jīng)逐步由理論概念走向了應(yīng)用實(shí)踐.各類遮蔽空間PNT 系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，多體制融合的遮蔽空間PNT 將是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、地下空間無(wú)人化智能化的基礎(chǔ)支撐和關(guān)鍵手段，在智慧城市、無(wú)人物流等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛和重要應(yīng)用，也將會(huì)在國(guó)家綜合PNT 體系發(fā)展建設(shè)中發(fā)揮不可獲取、難以替代的關(guān)鍵核心作用.