車載輔助定位系統

郭語

北斗衛星導航定位系統車載終端在車輛經過隧道、城市高樓間、立交橋下等道路時，由于建筑物遮擋產生較大的陰影，常接收不到衛星導航信號，影響正常定位。為解決此問題，運營商提供了基站定位服務。但基站定位精度較低，一般有500米至2 000米的誤差。

針對上述問題，我設計了一種車載輔助定位系統。

一、系統結構

車載輔助定位系統由接收機、發射機、高精度時間測量芯片、處理器、蓄電池等構成（因條件限制，暫用超聲波代替電磁波定位）。圖1左端為位于衛星信號盲區的車載定位終端，右端為基準站。車載定位終端和基準站都配有收發信機和時間測量芯片。

當車載導航終端無法接收到衛星導航信號時，假定在該終端附近有多個基準站，其位置已知，基準站配置了收發信機，可與車載定位終端進行信息交互。車載輔助定位系統框圖如圖1所示。

二、工作流程

大多數的無源BDS用戶端系統主要由接收機、發射機、高精度時間測量芯片、處理器構成。

無法接收衛星信號的用戶端A開啟本系統后，發射機即發射一個帶有特殊碼的信號，高精度時間測量芯片A開始計時。能夠定位的B端接收機接收到信號后進行解碼，高精度時間測量芯片B記錄處理時間，并從自帶的導航系統中提取位置信息與處理時間，通過發射機B發射出去。A端接收到信號，高精度時間測量芯片A測出所用時間后進行解碼，通過計算距離完成一次系統間的交流。經過三次及以上的交流，處理器解出方程組，結合另外三個已知位置與測得的相對位置，在地圖上標出用戶端A的位置，完成定位。

系統的發射機部分采用多個頻段。根據相應的地形，給不同頻段的波所測得的數據乘以權重（需要進行實驗，收集數據），提高位置的準確度。車輛的蓄電池為系統供電，也可配備獨立的蓄電池。當附近有三個以上可用位置信息時，利用兩組數據進行誤差甄別，判斷該結果的可信度。若可信度不高，則重新測距。

三、減少多徑對定位誤差的影響

如果是在高樓林立、障礙眾多的城市或隧道中，電磁波遇到建筑物會發生反射、衍射等，從而使接收機收到多個信號，造成多徑誤差。

為解決這個問題，考慮到反射的電磁波比直射波的傳播時間長，因此，在接收端可截取第一個信號進行時間測量。對于滯后的信號，可采用已有的窄相關技術降低碼跟蹤誤差。

在此不妨設想一個新方法：兩個頻段的發射機以較短的時間間隔T變換信號頻率，接收機收到第一個信號后開始以T變換接收頻率，使延后信號頻率始終與接收頻率不同。

由于硬件設備的限制，系統會測量出錯誤的距離數據，這時能收到的多個位置信息顯得尤為重要。若有四個以上的已知位置信息，結合測量數據的誤差范圍可以判斷系統計算出的位置是否具有可信度。若計算出的位置誤差太大，系統應重新測距。

四、后續改進

1.升級該系統的軟件、硬件，如增加顯示屏、增強接收機等，讓每一輛安裝了該系統的車輛具備傳輸信息的功能。當車輛與手機等設備沒有信號時，可通過該系統向周邊車輛發送請求，使周邊有信號的車輛發揮移動基站的作用。

2.車與車之間也可以通過該系統進行信息交流，有利于緩解交通擁堵。

3.該系統可以做成模塊與手機連接，讓手機充當發射機與接收機，這樣可以降低成本，有利于系統的普及。