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遮蔽空间定位导航技术特征分析与发展综述

鲍亚川 杨梦焕 李建佳 李隽

鲍亚川, 杨梦焕, 李建佳, 李隽. 遮蔽空间定位导航技术特征分析与发展综述[J]. 全球定位系统, 2023, 48(4): 24-29, 43. doi: 10.12265/j.gnss.2023074
引用本文: 鲍亚川, 杨梦焕, 李建佳, 李隽. 遮蔽空间定位导航技术特征分析与发展综述[J]. 全球定位系统, 2023, 48(4): 24-29, 43. doi: 10.12265/j.gnss.2023074
BAO Yachuan, YANG Menghuan, LI Jianjia, LI Jun. Overview of characteristics and development of shadowed space positioning and navigation technology[J]. GNSS World of China, 2023, 48(4): 24-29, 43. doi: 10.12265/j.gnss.2023074
Citation: BAO Yachuan, YANG Menghuan, LI Jianjia, LI Jun. Overview of characteristics and development of shadowed space positioning and navigation technology[J]. GNSS World of China, 2023, 48(4): 24-29, 43. doi: 10.12265/j.gnss.2023074

遮蔽空间定位导航技术特征分析与发展综述

doi: 10.12265/j.gnss.2023074
基金项目: 国家重点研发计划项目 (2021YFB3900800)
详细信息
    作者简介:

    鲍亚川:(1985—),男,博士,高级工程师,研究方向为通导融合、区域定位导航技术

    杨梦焕:(1993—),男,博士,工程师,研究方向为UWB信号体制、通导融合技术

    李建佳:(1997—),男,博士,研究方向为阵列式高精度测角定位技术

    李隽:(1973—),男,研究员,研究方向为卫星导航、室内定位

    通讯作者:

    鲍亚川 E-mail: baoyachuan@126.com

  • 中图分类号: P228.4;TN95

Overview of characteristics and development of shadowed space positioning and navigation technology

  • 摘要: 以地下管廊、楼宇室内等为代表的遮蔽空间具有的狭长封闭物理结构以及复杂信道特征,给高精度定位导航带来了巨大挑战. 本文针对遮蔽空间典型场景以及技术手段做了梳理和适应性分析,并对遮蔽空间高精度导航定位面临的问题和挑战进行了量化分析,对遮蔽空间定位系统后续发展进行了展望,设计了适用于遮蔽空间复杂环境下规模可伸缩定位导航系统架构. 基于超宽带(ultra wide band,UWB)、北斗伪卫星、近超声定位等多模体制形成混合定位网络,可实现遮蔽空间全场景覆盖,相比目前常用的无线电定位系统,本文设计的定位导航系统架构在定位精度、覆盖性能等方面有显著提升.

     

  • 图  1  狭长空间四站三维定位精度

    图  2  狭长隧道场景

    图  3  混凝土场景信道冲击响应

    图  4  金属场景信道冲击响应

    图  5  玻璃场景信道冲击响应

    图  6  砖石场景信道冲击响应

    图  7  规模可伸缩智能化PNT系统架构

    图  8  开放式多层规模可伸缩PNT网络架构

    表  1  典型技术手段特征及适用场景分析

    序号 技术
    手段
    适用场景 典型指标 优缺点
    1 UWB 合作、非合作场景定位 最高可达厘米级,
    典型指标0.3 m
    精度高,室内抗多径;
    存在自主可控芯片器件问题
    2 4G、5G 较开阔室内合作场景 最高可达亚米级 通信导航一体化;
    成本高,室内复杂环境定位精度下降
    3 ZigBee定位 合作/非合作空间定位 优于3 m 成本低,技术成熟;
    精度较低
    4 蓝牙 合作空间节点定位 最高可达亚米级 覆盖范围小,易受干扰
    5 北斗伪卫星 较开阔室内合作场景 最高可达亚米级 室内外连续定位,技术成熟;
    室内复杂环境定位精度下降.
    6 人员穿戴惯导传感器 非合作空间人员自主定位 1%D~3‰D

    (1 000 m距离误差3 m)
    人员可穿戴;
    精度随距离发散
    7 激光/视觉SLAM 非合作空间无人自主定位 3‰D~5‰D
    (1 000 m距离误差5 m)
    实时测图定位;
    精度随距离发散.
    8 声学定位 金属遮蔽环境定位 优于1 m 成本低,不受电磁干扰;
    覆盖范围较小、动态性能受限.
    9 可见光定位 合作空间定位 优于2 m 覆盖范围小,受光线传播环境影响
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-04
  • 录用日期:  2023-04-04
  • 网络出版日期:  2023-08-22

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