無縫定位研究狀況概述

田安紅 付承彪

（曲靖師范學院計算機科學與工程學院 云南 曲靖 655011）

0 引言

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

1 無縫定位技術

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

2 無縫定位技術研究現狀

目前，普遍采用GPS定位[1]技術獲取目標的位置信息，該定位技術的前提是需要接收到4顆及其以上的GPS衛星信號，才能夠定位目標的準確信息。但這種定位系統也存在不足之處，比如說在接收機中需要額外設置專門的接收設備來接收對應的導航衛星信息，顯然這種配置對普遍的目標用戶來說不是切實可行的。同時，針對目標用戶運動到所處的環境中導航衛星受到遮擋的缺陷，國內外有些關于組合導航定位技術的研究，例如，GPS／GLONASS組合系統，并在市場上已經開發出來相應的軟件和硬件產品。但當目標用戶所在的區域，GLONASS等定位衛星也受到遮擋時，GPS／GLONASS組合很難滿足實際需求。

1）GPS和偽衛星技術

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

偽衛星定位技術最早是在1982年開始研究，而由于當時該項技術的設備價格非常地昂貴，使得這項科研工作在經費上受到很大的限制，而最終沒有被大范圍地采用。一直到1993年，低價格的偽衛星用戶設備被Cohen等人開發研制出來，使得該項技術得以發展應用。在隨后的階段，該項定位技術被應用到很多的領域當中，比如說在飛機進場與著陸的時候、在地下隧道當中等都能夠單獨使用該技術，同時，該技術也被用來與GPS進行結合，增強整個系統的定位性能，應用前景非常廣。

2）GPS與地面廣播的數字電視定位技術

與此同時，在日常生活中，人們對基于位置的信息服務的需求不斷地增多，使得無線定位技術也得到更多的關注。而地面無線定位技術主要是通過測量無線電波信號的傳輸時間長短、相位大小等參數信息來實現定位。最近幾年內，基于地面傳輸的數字電視系統[4]在全世界范圍內已經得到廣泛地應用，當目標用戶處于DTV網絡覆蓋的范圍時，目標用戶接收機不僅能夠準確接收到有效的數字視頻音頻信息，而且還能夠使用數字廣播的載波與數字碼流的信息來測量出從電視塔發射臺到接收端的距離等空間參數信息，從而最終實現無線定位跟蹤技術。此外，基于DTV信號的定位技術，不需要改變數字電視臺的設備，工程實現設計簡單，定位精度可達1m量級。與導航定位衛星相比，利用地面數字電視廣播信號與GPS導航定位信號結合，能夠抵抗更強的干擾性能，當目標用戶處于室內環境或者是處于衛星信號受到遮擋的環境情況下的時候，仍然可以順利完成導航定位功能，是衛星定位導航系統的有益補充。

據統計，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字電視的方式來收看電視節目，因此可以看出，地面廣播數字電視系統擁有絕大多數的用戶。我國發展數字電視系統的大體規劃為：在前兩年有線數字電視試驗的基礎上，從2003年開始，我國進行大力發展有線數字電視系統；而在2005年，我國開始發射直播衛星，之后又進行開展衛星直播業務；到2008年開始全面地發展地面數字電視，并且是在不同的區域、不同的階段、實施不同的步驟，來推動數字化的進程。基于地面的數字廣播系統與基于衛星的數字廣播系統進行比較，有著很多優勢，比如說更加容易被普及開來，以及接收機的價格更便宜等優點；而與數字有線電視廣播系統進行比較，則也有很多優勢，比如說不容易受到城市施工建設、自然災害等因素造成的網絡中斷影響。

數字電視廣播系統[5]指的是：從接收設備中采集到電視信號，并把該信號進行編輯處理之后，再利用信道進行傳輸，一直到目標端接收到該信號的整個廣播鏈路均為數字化的過程。伴隨著該項技術的發展以及推廣，美國根據聯邦通訊委員會制定的目標，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都將實現數字化。同時，中國也召開了國家數字電視專項會議，認為我國已經掌握了數字電視的關鍵技術。在世界上的不同地區，大體上存在著美國的ATSC，日本的ISDB-T和歐洲的DVB-T三大標準[8]形式。而目前，雖然我國的地面數字電視廣播標準還沒有出現，但是清華大學自主研制的DMB-T系統正是基于與DVB-T類似的正交頻分復用體制，同時上海交通大學研制的ADBT-T系統也在試播。這些研究成果也就意味著，我國使數字電視信號進行定位的基礎環境支撐也是可行的。

3 總結

通過以上論述的GPS與偽衛星定位技術結合、GPS與地面廣播的數字電視定位技術的結合方式，可以看出，無縫定位技術研究前景可觀，可以用現有的資源設施，比如說DTV定位系統，從而獲取目標的位置信息，不僅成本低廉，同時精度準確。

［1］邱致和，王萬義.GPS 原理與應用[M].北京:電子工業出版社，2001，10:1-34.

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

［3］何秀鳳，桑文剛，楊光.偽衛星增強GPS精密定位方法[J].東南大學學報，2006，35(3):461-462.

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

［5］吳樂南，何峰.基于數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.