時(shí)間服務(wù)器與GNSS模擬器實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)可靠的室內(nèi)定位

一、方案介紹

GNSS是當(dāng)前最常用、覆蓋最廣泛、效率最高的定位導(dǎo)航技術(shù)，幾乎各個(gè)領(lǐng)域都依賴它。然而，在室內(nèi)或地下，GNSS信號(hào)通常非常弱甚至不可用。德思特采用時(shí)間服務(wù)器與GNSS模擬器相結(jié)合，提供了一種基于區(qū)域的室內(nèi)定位方案。這個(gè)方案能夠?qū)崟r(shí)傳輸與特定區(qū)域?qū)?yīng)的虛擬GNSS信號(hào)，而接收終端則無需額外的配置或軟件，即可實(shí)現(xiàn)定位，并且能夠平滑切換到真實(shí)的GNSS信號(hào)。

二、方案背景

GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）定位是一種基于衛(wèi)星信號(hào)的定位技術(shù)，通過接收來自全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（如GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou等）的信號(hào)來確定接收設(shè)備的準(zhǔn)確位置、速度和時(shí)間信息，幾乎在各行各業(yè)都會(huì)有所應(yīng)用。

然而GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）室內(nèi)定位在許多情況下存在挑戰(zhàn)，一方面室內(nèi)環(huán)境中的信號(hào)衰減通常比室外環(huán)境更加嚴(yán)重，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度減弱，另一方面建筑物的墻壁、天花板和物體會(huì)阻擋和反射GNSS信號(hào)，導(dǎo)致多路徑效應(yīng)，使得接收到的信號(hào)不穩(wěn)定，因此會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)GNSS定位不準(zhǔn)確甚至無法定位。

目前為了在室內(nèi)獲得更好的定位，已經(jīng)出現(xiàn)了多種解決方案，包括使用Wi-Fi、藍(lán)牙、UWB（超寬帶）、紅外線和其他傳感器技術(shù)來增強(qiáng)或替代GNSS，但是此類方案大多數(shù)依賴專用、額外的設(shè)備或修改來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，且?guī)缀鯚o法實(shí)現(xiàn)平滑的切換到外部的GNSS信號(hào)定位。

目前也有利用GNSS天線加中繼放大器的方案來進(jìn)行GNSS信號(hào)擴(kuò)展的，但是此類方案會(huì)使得任何接收到重復(fù)信號(hào)的GNSS接收器都會(huì)認(rèn)為它位于室外天線的位置，而不是實(shí)際的室內(nèi)位置；并且此類方式直連放大器可能會(huì)導(dǎo)致對室外GNSS信號(hào)的干擾。

三、方案構(gòu)成

使用時(shí)間服務(wù)器與GNSS模擬器實(shí)現(xiàn)基于區(qū)域的室內(nèi)定位方案克服了這些問題，室外天線安裝在天空視野清晰的任何地方，天線不是直接連接到傳統(tǒng)中繼器系統(tǒng)中的放大器和天線系統(tǒng)，而是連接到數(shù)據(jù)收集和同步單元，收集實(shí)時(shí)天空信號(hào)的信息并產(chǎn)生準(zhǔn)確的10 MHz和1 PPS信號(hào)；GNSS模擬器可以使用這些信號(hào)來重新創(chuàng)建實(shí)時(shí)天空信號(hào)，但生成的位置可以編程模擬為世界上任何地方（包括進(jìn)入室內(nèi)區(qū)域的位置），而不是生成與室外天線位置相對應(yīng)的信號(hào)。

整體架構(gòu)可以劃分為：

#01時(shí)間與數(shù)據(jù)采集部分

采用德思特時(shí)間服務(wù)器實(shí)時(shí)接收實(shí)時(shí)天空的詳細(xì)信息以準(zhǔn)確地重新生成GNSS信號(hào)。

●支持所有GNSS星座與波形

●多星座多頻率模擬

●支持高達(dá)1000個(gè)衛(wèi)星通道模擬

●超高的精度、分辨率、動(dòng)態(tài)性能

●模擬迭代率可達(dá)1000 Hz

●豐富的外部端口，支持各類同步

●靈活的軟件平臺(tái)和API

#02時(shí)間同步

●時(shí)間同步：NMEA，這種類型的同步精度優(yōu)于50 ns

●時(shí)鐘同步：10 MHz + 1 PPS

#03射頻信號(hào)產(chǎn)生

GNSS模擬器可以實(shí)現(xiàn)多星多頻的同步模擬，可以為室內(nèi)用戶提供BEIDOU，GNSS，GLONASS，GELLILEO信號(hào)支持

●支持所有GNSS星座與波形

●多星座多頻率模擬

●支持高達(dá)1000個(gè)衛(wèi)星通道模擬

●超高的精度、分辨率、動(dòng)態(tài)性能

●模擬迭代率可達(dá)1000 Hz

●豐富的外部端口，支持各類同步

●靈活的軟件平臺(tái)和API

四、方案優(yōu)勢與特點(diǎn)

●時(shí)間同步精度小于50 s，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外GNSS無縫切換

●室內(nèi)外均提供連續(xù)一致的GNSS定位導(dǎo)航，無需額外設(shè)備或軟件

●生成位置可以自定義，而不綁定室外天線位置

●定位在已知區(qū)域，范圍相對傳統(tǒng)中繼更聚焦，從而縮短關(guān)鍵響應(yīng)時(shí)間提高安全性

●范圍與規(guī)?？蓴U(kuò)展：時(shí)間服務(wù)器+GNSS模擬器均是COTS產(chǎn)品，通過后期擴(kuò)展時(shí)間服務(wù)器與GNSS模擬器數(shù)量即可快速擴(kuò)展區(qū)域，無需額外調(diào)整

●允許建立遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)

五、方案套裝

審核編輯 黃宇