基于超宽带信号和地面数字电视信号的无线联合定位系统.pdf

·数字技术· 基于超宽带信号和地面数字电视信号的无线联合定位系统① 冯久超1 陈惠卿m 510640I 广东广州 510006) (1．华南理工大学电子与信息学院 广东广州 2．广州数字家庭产业技术研究院 【摘 要】针对基于地面数字电视信号定位系统定位范围广而室内定位精度不高的问题，将具有高抗多径效应和高定位精度的UWB 技术应用到数字电视接收机中，提出基于超宽带信号和地面数字电视信号的联合定位系统方案，在利用地面数字电视信号进行户外 定位的同时，通过数字电视接收机的中转作用，在室内实现用超宽带信号进行定位，使户外室内高精度的定位成为了可能。 【关键词]UWB数字电视接收机 接收天线 TDOADTV—T 【中图分类号】TN 【文献标识码1A 1引言 低速传输，速率为1Mbps一30Mbps。DTV发射塔将自身的位置及时问信息与视 提到无线定位技术。最熟悉的莫过于 (3)功耗低：UWB系统使用间歇的咏冲频数据流一起发射出去，待定位接收机只 Position 美国的全球定位系统(GIobal 来发送数据，脉冲持续时间很短，系统耗 要处在DTV发射塔的信号覆盖范围内，就 System，GPS)，应用范围最广，但由于多电很低。 能接收DTV发射塔发出的信号，并从信号 中提取出DTV发射塔的位置信息和时间 径效应、卫星轨道误差、电离层延迟效应 (4)保密件强：UWB信号一般把信号能 等现象的存在，GPS在市区实现定位的概量弥散在极宽的频带范围内，功率潜密度 信息，利用定位算法计算出自身的空间位 率为60％，室内定位概率则为0。面对这种 低于自然的电子噪声，采用编码对脉冲参 置。为了减小误差，采取伪距溯量，如(1) 情况，随着家用电视从模拟走向数字化以 数进行伪随机化后。脉冲的检测将更加困 式所示。 及地面数字电视的快速普及。由于地面数 难。 f“+c·8t(1) s(，)=l(x一％，)2+(y一‰)2+(z—z一)2 字电视(terrestrialdigitalTV，DTV-T)(5)抗多径能力强：UWB发射的是持续 信号(下文简称。DTV—T信号”)具有较强时间极短的单周期咏冲，且占空比极低， 其中，置(f)为f在时刻测得的第j台 的抗多径能力，传输速率较高，同时具备 多径信号在时问上是可分离的，因此具有 DTV发射塔和待定位接收机之间的伪距} 较好的发射站分布，且发射站位置不变， 很强的抗多径能力。 x、y、z以及x跚．乙、z一分别是待定 不像GPS系统中基于卫星定位要频繁更 (6)定位精确：冲激脉冲具有很高的定位接收机及第台DTV发射塔在空间直角 新，所以人们开始利用DTV—T信号进行位精度和穿透能力，采用超宽带无线电通 坐标系中的坐标；研为f时刻接收机时钟 定位，相比GPS定位系统，不仅提高了户信，很容易将定位与通信合一，在室内和 对发射机时钟的钟差，下文简称钟差。 外的定位精度，而且在DTV-T信号比较地下进行精确定位。 综上所述，在同一时刻t，待定位接收 强的范围内可实现室内定位，定位精度在 随着人们对定位服务要求的提高，无 机若能同时收到四个DTV发射塔发出的 米级以上。但是在DTV—T信号弱覆盖的线定位技术必须克服现有技术的缺点，实 地区，由于DTV—T信号经过长距离的传现高抗干扰力、高精度定位、低生产成本、 DTV发射塔的信号到达待定位接收机时的 输，信号干扰大，衰减严蓐，再加上信号 低运营成本、高信息安全、低功耗和低发 传输时间，可直接铡得，从而可以得到 穿过建筑墙到达室内强度会大大减弱，所 射功率以及具有小收发器的定位系统。针 以室内接收机很可