基于調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)的BDS/FM-RTK北斗高精度定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

我公司（北京恒星科通）最新開(kāi)發(fā)研究了一款基于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)作為北斗差分信息發(fā)布基站的廣播式FM-RTK系統(tǒng)，采用 IBOC帶內(nèi)同播技術(shù)，利用現(xiàn)有的大功率調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)副信道（SCA輔助信道）將北斗差分信號(hào)以廣播的方式發(fā)射出去，北斗接收終端在接收北斗衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，可以接收通過(guò)廣播發(fā)射機(jī)發(fā)射出來(lái)的Dadio-RTK差分信息，從而實(shí)現(xiàn)高精度定位。
系統(tǒng)工作原理：FM調(diào)頻播送體聲頻道的帶寬為200KHz左右，而主載波音頻只占150Kz（±75KHz滿頻偏），殘余的信道則是閑置不用的，不用這一部叫作副載波（SCA）。FM-SCA調(diào)頻可尋址廣播就是采用主載波傳輸音頻廣播信號(hào)，而應(yīng)用副載波（SCA）來(lái)傳輸編碼節(jié)制數(shù)據(jù)信號(hào)，這樣一臺(tái)發(fā)射機(jī)，一個(gè)頻率即可實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)與編碼信號(hào)同時(shí)傳輸，既節(jié)儉頻率資源，又可實(shí)現(xiàn)增值服務(wù)。
本系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：
1.臺(tái)站覆蓋基礎(chǔ)好，信道資源豐富
全國(guó)已經(jīng)建成了中省市縣四級(jí)廣播電視覆蓋體系，調(diào)頻廣播已經(jīng)在全國(guó)建立了近3000個(gè)發(fā)射臺(tái)，近20000臺(tái)發(fā)射機(jī)，在我國(guó)每個(gè)行政區(qū)域廣泛存在，覆蓋了全國(guó)約97%的人群，是人們非常熟悉的大眾媒介，具有泛在性和普適性。采用調(diào)頻發(fā)射臺(tái)站作為北斗查分信息基站，可與發(fā)射臺(tái)站共享原有的機(jī)房、發(fā)射機(jī)、饋線、天線、鐵塔和供電設(shè)施。可以不用單獨(dú)建立差分信息發(fā)射臺(tái)站。一般每個(gè)臺(tái)站都有5-10臺(tái)發(fā)射機(jī)占用5-10個(gè)頻率同時(shí)發(fā)射，具有豐富的信道與頻率資源。
2.成本低廉，不受終端用戶數(shù)量限制
本方案采用的是廣播方式發(fā)布RTK差分信息，只要能夠接收到FM廣播信號(hào)，就可以接收到RTK差分信息，一個(gè)用戶與1000萬(wàn)個(gè)用戶成本相同，邊際成本為零，支持大眾用戶免費(fèi)使用，一座差分站可以實(shí)現(xiàn)一座城市的差分信息覆蓋。
3.覆蓋面積大，建站迅速
廣播電臺(tái)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，一般都在1-10KW的發(fā)射功率，覆蓋半徑都在20-60KM，采用FM數(shù)模同播技術(shù)發(fā)射RTK信息，可與FM同等半徑覆蓋，只需要在現(xiàn)有發(fā)射機(jī)激勵(lì)器增加一臺(tái)差分信息播發(fā)服務(wù)器，無(wú)需改造臺(tái)站，就可以迅速搭建一套北斗差分站，建站成本低廉、周期短。

4、保密特點(diǎn)：通過(guò)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)伴隨發(fā)射北斗RTK差分信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)等同于調(diào)頻廣播信號(hào)半徑的RTK差分信號(hào)覆蓋，另外北斗終端不需要向中心上報(bào)自己的位置信息（有別于千尋的網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)），也就不存在自身位置信息泄密問(wèn)題。
?應(yīng)用前景：可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)厘米級(jí)定位，靜態(tài)毫米級(jí)定位，無(wú)需依靠電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高精度定位。廣播方式的RTK差分信息發(fā)送，終端用戶數(shù)量不受限制。
可用于軍事用途高精度定位，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的車道級(jí)導(dǎo)航，地址災(zāi)害監(jiān)測(cè)、公路橋梁、高鐵路基沉降監(jiān)測(cè)、城市公交車、特種車量車道級(jí)導(dǎo)航、智慧農(nóng)業(yè)無(wú)人駕駛播種與收割、植保無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥等用途。

（SCA信號(hào)在調(diào)頻廣播中的頻譜圖）

采用本技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)RTK互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)北斗大面積推廣應(yīng)用的
項(xiàng)目進(jìn)展：目前系統(tǒng)原理驗(yàn)證已經(jīng)做完，2022年7月底已經(jīng)完成了原理樣機(jī)的聯(lián)調(diào)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了10-15Kps差分信息的發(fā)布。
存在的問(wèn)題解決辦法：目前模擬的收音芯片存在SCA數(shù)字信號(hào)分離度差、靈敏度低等缺點(diǎn)，我公司將采用FPGA平臺(tái)自主開(kāi)發(fā)集成化芯片來(lái)解決上述問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)單芯片解決方案，采用自主研發(fā)的一顆芯片即可實(shí)現(xiàn)FM信號(hào)接收解調(diào)、差分信息解調(diào)解碼。

（RTK信號(hào)空間測(cè)試頻譜圖）

審核編輯 黃宇