現(xiàn)代導(dǎo)航與制導(dǎo)第六章陸基無線電導(dǎo)航課件

1、現(xiàn)代導(dǎo)航與制導(dǎo)第六章陸基無線電導(dǎo)航現(xiàn)代導(dǎo)航與制導(dǎo)第六章陸基無線電導(dǎo)航 上課時間、地點(diǎn) 115周 星期五第911節(jié) 教室B203 任課教師： 楊宜康教授 航空航天學(xué)院angyk74vip.sina重要信息： 上課時間、地點(diǎn)重要信息：6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室內(nèi)定位6.5相對導(dǎo)航、跟蹤和聲納收發(fā)器6 陸基無線電導(dǎo)航6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室點(diǎn)源系統(tǒng)盡管可以利用多個站的觀測值，但點(diǎn)源導(dǎo)航系統(tǒng)僅利用來自單站的觀測量即可提供水平定位信息。全向信標(biāo)廣播150KHz1700KHz之間的全向信號。一些全向信標(biāo)NDB也

2、廣播無線電臺或者發(fā)射全球?qū)Ш叫l(wèi)星局域差分LADGNSS信息。利用測向接收機(jī)，可測量其相對信標(biāo)的軸向，精度可達(dá)5。點(diǎn)源系統(tǒng)盡管可以利用多個站的觀測值，但點(diǎn)源導(dǎo)航系統(tǒng)僅利用來自點(diǎn)源系統(tǒng)根據(jù)兩個NDB可確定粗略的位置。或者，飛機(jī)可利用方向測量信息朝著信標(biāo)飛行，并利用信標(biāo)發(fā)射模式中的垂直零位判斷何時飛越信標(biāo)，從而確定位置。目前正在計劃在不久的將來淘汰專用NDB。伏爾VOR和測距DME信標(biāo)通常配置在一起。他們設(shè)計的目的是為航空服務(wù)，因此在高空其覆蓋半徑通常為400KM，而距離地面300m高度則降至約75KM。點(diǎn)源系統(tǒng)根據(jù)兩個NDB可確定粗略的位置?；蛘?，飛機(jī)可利用方向點(diǎn)源系統(tǒng)VOR信標(biāo)發(fā)射的頻段為108

3、MHz118MHz。各站在副載波上發(fā)射一路30Hz調(diào)幅信號和一路30Hz調(diào)頻信號，同時還發(fā)射一路識別碼以及一路可選的語音信號。AM與FM信號之間的相對相位隨方位角變化，VOR接收機(jī)對其進(jìn)行測量即可獲取從信標(biāo)至磁北的航向，精度為12，最大距離上的相應(yīng)定位精度為7KM14KM。點(diǎn)源系統(tǒng)VOR信標(biāo)發(fā)射的頻段為108MHz118MHz。各點(diǎn)源系統(tǒng)DME為雙向測距系統(tǒng)，工作于960MHz1215MHz。用戶設(shè)備稱為問詢機(jī)，發(fā)射雙脈沖信號。DME信標(biāo)稱為應(yīng)答機(jī)，收到詢問信號50us后一單獨(dú)的頻率播發(fā)應(yīng)答雙脈沖信號。每個應(yīng)答機(jī)設(shè)計可以同時服務(wù)100個用戶。當(dāng)在很短的時間間隔內(nèi)連續(xù)收到來自兩個問詢機(jī)的信號，應(yīng)

4、答機(jī)優(yōu)先響應(yīng)前面那個。點(diǎn)源系統(tǒng)DME為雙向測距系統(tǒng)，工作于960MHz1215M點(diǎn)源系統(tǒng)每個DME應(yīng)答機(jī)均隨機(jī)發(fā)射脈沖以響應(yīng)多個用戶。問詢機(jī)必須識別出哪一個是響應(yīng)自己的信號。最初到應(yīng)答機(jī)的距離是未知的，此時問詢機(jī)工作于如下搜索模式：每秒發(fā)射多達(dá)150個脈沖對，并在發(fā)射后的固定間隔接聽響應(yīng)信號，同時每幾個脈沖變換一次間隔時間。當(dāng)間隔與響應(yīng)時間相符時，將會接收到響應(yīng)大多數(shù)問詢機(jī)的脈沖信號。點(diǎn)源系統(tǒng)每個DME應(yīng)答機(jī)均隨機(jī)發(fā)射脈沖以響應(yīng)多個用戶。問詢機(jī)點(diǎn)源系統(tǒng)否則，只能偶爾接收到脈沖信號，因?yàn)閷ζ渌脩舻捻憫?yīng)與問詢機(jī)發(fā)射是不相關(guān)的，如下圖9.1。點(diǎn)源系統(tǒng)否則，只能偶爾接收到脈沖信號，因?yàn)閷ζ渌脩舻捻?/p>

5、應(yīng)與點(diǎn)源系統(tǒng)一旦搜索到響應(yīng)時間，問詢機(jī)就切換至跟蹤模式，將問詢機(jī)頻率降低到每秒30個脈沖對，并且只掃描單邊預(yù)測響應(yīng)時間。過去，測距誤差標(biāo)準(zhǔn)差為130m，但對于現(xiàn)代信標(biāo)和接收機(jī)，精度可達(dá)到20m的量級。根據(jù)測量距離確定水平距離時，必須考慮接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的高度差，如圖9.2，點(diǎn)源系統(tǒng)一旦搜索到響應(yīng)時間，問詢機(jī)就切換至跟蹤模式，將問詢機(jī)點(diǎn)源系統(tǒng)用戶緯度和經(jīng)度近似為：（9.1）點(diǎn)源系統(tǒng)（9.1）點(diǎn)源系統(tǒng)式中： 是DME距離測量量； 是VOR方向； 是磁偏角； 、 、 是信標(biāo)緯度、經(jīng)度和高度； 是用戶高度。忽略地球的曲率以及薩格拉克效應(yīng)后，會分別產(chǎn)生65m和0.6m誤差。許多VOR/DME用戶沿著連接信

6、標(biāo)的空中路線運(yùn)動，以相對目的地信標(biāo)的距離和方向而不是相對地球的參考位置進(jìn)行導(dǎo)航。點(diǎn)源系統(tǒng)式中： 是DME距離測量量； 是VOR方向；點(diǎn)源系統(tǒng)歐洲和北美大多數(shù)地區(qū)，有許多個VOR/DME信標(biāo)，而一般地，采用兩個DME測量，與采用一個DME和一個VOR測量相比，可提供更高的定位精度。塔康(TACAN)是美軍對DME的增強(qiáng)，它每秒增加了135個秒脈沖，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答機(jī)帶有精度為0.5的方位信息。VORTAC信標(biāo)同時為VOR/DME和TACAN用戶提供服務(wù)。點(diǎn)源系統(tǒng)歐洲和北美大多數(shù)地區(qū)，有許多個VOR/DME信標(biāo)，而6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室內(nèi)定位6.5相對導(dǎo)航、跟蹤和聲

7、納收發(fā)器6 路基無線電導(dǎo)航6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室羅蘭遠(yuǎn)距離導(dǎo)航羅蘭（Long navigation Loran）包括多個系統(tǒng)，其中許多已經(jīng)被廢棄。目前的系統(tǒng)如羅蘭-C、恰卡、E 羅蘭，工作在100KHz的低頻段。有許多發(fā)射機(jī)構(gòu)成臺鏈，每個臺鏈包括一個主臺和25個副臺。某些發(fā)射機(jī)采用雙頻，同時屬于兩個臺鏈。羅蘭遠(yuǎn)距離導(dǎo)航羅蘭（Long navigation Lora羅蘭傳統(tǒng)上，接收機(jī)測量多個時間差信息，每個時間差包括來自同一個臺鏈的兩個發(fā)射機(jī)的信號到達(dá)時間差。當(dāng)對每個時間差校正了發(fā)射時間差之后，即定義了接收機(jī)可能位于其中的雙曲型位置線如圖9.3所示。這種定位

8、方法即稱為雙曲線定位，通常根據(jù)兩個TD時間差可以確定兩維位置。羅蘭傳統(tǒng)上，接收機(jī)測量多個時間差信息，每個時間差包括來自同一羅蘭羅蘭羅蘭羅蘭利用地波傳播，處于無線電低頻段，作用距離和高度無關(guān)。對于現(xiàn)代用戶裝置，其發(fā)射機(jī)作用距離可達(dá)1000km1700km，海面為1700km2400km。天波信號傳輸更遠(yuǎn)，但不夠可靠和精確。與GNSS相比，羅蘭信號的一個主要優(yōu)點(diǎn)在于可以很好的穿透山谷、城市峽谷和建筑物，甚至地下室。羅蘭羅蘭利用地波傳播，處于無線電低頻段，作用距離和高度無關(guān)。羅蘭羅蘭-C精度指標(biāo)為95%概率海面徑向誤差小于400m。然而，差分的E羅蘭在諸如機(jī)場和海港等特定地點(diǎn)精度可達(dá)10m量級。羅蘭

9、羅蘭-C精度指標(biāo)為95%概率海面徑向誤差小于400m。然羅蘭作為美國的一個軍用系統(tǒng)，羅蘭-C在1950年后建成，其覆蓋北大西洋、北太太平洋以及地中海等區(qū)域。從1974年開始，羅蘭-C對民用航海開放，后來又被美國航空協(xié)會采用。1994年底，美國海外羅蘭站臺移交至所在地國家，其中大多數(shù)仍保留下來并發(fā)展形成網(wǎng)絡(luò)。羅蘭作為美國的一個軍用系統(tǒng)，羅蘭-C在1950年后建成，其覆羅蘭恰卡（Chayka）由蘇聯(lián)開發(fā)，也是作為軍用系統(tǒng)，與羅蘭-C幾乎相同。2019年，羅蘭-C與恰卡（Chayka）的組合覆蓋了北半球大部分地區(qū)，包括毗鄰的美國、加拿大部分地區(qū)以及阿拉斯加、北歐、中東（包括沙特阿拉伯）、俄羅斯部分地

10、區(qū)、日本、朝鮮、中國沿海以及印度的一部分。羅蘭恰卡（Chayka）由蘇聯(lián)開發(fā)，也是作為軍用系統(tǒng)，與羅蘭羅蘭E羅蘭是對羅蘭-C后向兼容的改進(jìn)計劃，從20世紀(jì)90年代中期開始，目前仍在進(jìn)行之中。第一階段包括替換過時的發(fā)射機(jī)以及將TOT同步機(jī)制改為UTC，在美國、北歐和遠(yuǎn)東已經(jīng)完成。對TOT進(jìn)行同步時可實(shí)現(xiàn)臺鏈間的TD和但發(fā)射機(jī)的偽距測量，取消了設(shè)定臺鏈內(nèi)至少跟蹤兩臺發(fā)射機(jī)的限制，改善了有效覆蓋性能。羅蘭E羅蘭是對羅蘭-C后向兼容的改進(jìn)計劃，從20世紀(jì)90年代羅蘭更新站臺的第二階段是使用羅蘭數(shù)據(jù)通道或Eurofix發(fā)射差分修正量以及其他數(shù)據(jù)。對美國羅蘭站臺的LDC添加始于2019年。近年來的用戶設(shè)備

11、改善包括跟蹤所有可用信號（可能超過30個）、提高敏感性、改進(jìn)信號的傳播延遲數(shù)據(jù)庫以及磁場天線，它體積更小，并消除了靜電干擾的參透影響。羅蘭更新站臺的第二階段是使用羅蘭數(shù)據(jù)通道或Eurofix發(fā)射羅蘭羅蘭信號全部以20KHz雙邊帶寬及垂直極化的100KHz載波進(jìn)行發(fā)射。同一臺鏈內(nèi)的站臺輪流發(fā)射TDMA形式的信號。圖9.4表示的是從一個臺鏈接收到的信號。羅蘭羅蘭信號全部以20KHz雙邊帶寬及垂直極化的100KHz羅蘭每次發(fā)射包括一組8個500us的脈沖，起始間隔1ms，主臺在第8個脈沖后的2ms時刻增加一個額外的脈沖，部分站臺也在第8個脈沖后1ms廣播加載LDC的第9個脈沖。同一組內(nèi)每個脈沖的極化

12、特性是變化的，以產(chǎn)生相位碼，它每兩組重復(fù)一次。副臺采用與主臺不同的相位碼。羅蘭每次發(fā)射包括一組8個500us的脈沖，起始間隔1ms，主羅蘭每個發(fā)射機(jī)以50ms100ms的固定時間間隔進(jìn)行重復(fù)發(fā)射，該間隔稱為組重復(fù)間隔（Group Repetition Interval，GRI）。每個臺鏈靠GRI的不同來區(qū)分。不同的羅蘭臺鏈間的信號可能產(chǎn)生互相干擾，需要慎重選擇GRI，使得鏈間干擾的重復(fù)時間間隔超過10ns。羅蘭羅蘭另外，現(xiàn)代羅蘭用戶設(shè)備能夠預(yù)測哪些脈沖可能受到來自其他羅蘭站臺的干擾，因此可以將其忽略掉甚至扣除不需要信號的復(fù)制信號。這樣比最強(qiáng)的可用信號微弱40dB的信號也可被跟蹤。羅蘭羅蘭 來自

13、同一個發(fā)射機(jī)的天波信號，其多路徑會讓接收到的信號脈沖變游。老式接收機(jī)采用距脈沖起點(diǎn)30us的跟蹤點(diǎn)，這比起天波相對地波的延遲要小，從而確保只使用后者?，F(xiàn)代接收機(jī)對每個脈沖進(jìn)行多重采樣，然后對其處理以分離地波分量。羅蘭 來自同一個發(fā)射機(jī)的天波信號，其多路徑會讓接收到的信號脈羅蘭 羅蘭-C發(fā)射機(jī)通過“閃爍”指示其信號失效，不應(yīng)該使用?！伴W爍”的前兩個脈沖每4s被忽略3.75s。失效的E羅蘭發(fā)射機(jī)關(guān)閉即可。 每個LDC脈沖以4種延遲狀態(tài)中的一種以及8個相位狀態(tài)進(jìn)行調(diào)制。上述狀態(tài)組合起來每個脈沖可提供5個數(shù)據(jù)位，以及50b/s100b/s的數(shù)據(jù)率，具體取決于GRI。羅蘭 羅蘭-C發(fā)射機(jī)通過“閃爍”指示

14、其信號失效，不應(yīng)該使用。羅蘭Eurofix系統(tǒng)，當(dāng)前作用于歐洲西北部與沙特阿拉伯，其每個脈沖偏移0、1或者-1us以提供一個數(shù)據(jù)通道。Eurofix攜帶有GNSS差分修正量以及其他數(shù)據(jù)，可能包括差分羅蘭數(shù)據(jù)。每個脈沖組的時間保持一致，以使測距誤差最小。數(shù)據(jù)率為每GRI有7位，即70b/s140b/s，其中某些用于誤差校正。羅蘭Eurofix系統(tǒng)，當(dāng)前作用于歐洲西北部與沙特阿拉伯，其羅蘭信號的采樣與接收機(jī)復(fù)制生成的預(yù)期信號進(jìn)行相關(guān)，然后輸入至信號捕獲與跟蹤模塊，生成偽距觀測量。與GNSS類似，捕獲所需要的信噪比跟蹤要高。羅蘭信號的采樣與接收機(jī)復(fù)制生成的預(yù)期信號進(jìn)行相關(guān)，然后輸入至羅蘭Eloran

15、利用下式對由TOA測量獲取的偽距觀測量 實(shí)施校正：式中: 是發(fā)射時間; 是在海水表面的有效傳播速度 是(負(fù)的)傳播延遲校正，用來補(bǔ)償陸地較低的傳播速度和其他延遲；下標(biāo)j表示羅蘭站臺。傳播延遲，稱為附加二次因子，利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行校正。（9.2）羅蘭Eloran利用下式對由TOA測量獲取的偽距觀測量 羅蘭對于陸地和海上用戶。由用戶設(shè)備測量的信號為沿大圓路徑(傳播)的地波。這樣偽距就可用發(fā)射緯度 、經(jīng)度 和用戶緯度 、經(jīng)度 表示，由下式解算:式中 是接收機(jī)時鐘偏差； 是測量殘差， 、 分別是南北向、東西向大圓曲率半徑，由式2.65、式2.66給出，并有（9.3）羅蘭對于陸地和海上用戶。由用戶設(shè)備測量的

16、信號為沿大圓路徑(傳羅蘭 這是地球中心所對的東西向大圓一個單位經(jīng)度變化所對應(yīng)的角度。注意薩格拉克效應(yīng)已經(jīng)認(rèn)為包含在 中。 至少需要三個偽距觀測量來解算出緯度、經(jīng)度和時鐘偏差。當(dāng)有更多觀測量時，解是超定的。（9.4）羅蘭 （9.4）羅蘭采用與GNSS導(dǎo)航解算類似的最小二乘或卡爾曼濾波，見7.5節(jié)的描述，可以得到解算結(jié)果。n個觀測量的最小二乘解為：（9.5）羅蘭采用與GNSS導(dǎo)航解算類似的最小二乘或卡爾曼濾波，見7.羅蘭式中:上標(biāo)P表示預(yù)測值，觀側(cè)幾何矩陣為：式中 為從用戶天線到發(fā)射機(jī)的視線單位矢量，投影到當(dāng)?shù)貙?dǎo)航坐標(biāo)系。對于航空用戶，由于信號傳播方式為地波與直線傳播的混合，解算復(fù)雜，式9.3無效

17、 （9.6）羅蘭式中:上標(biāo)P表示預(yù)測值，觀側(cè)幾何矩陣為：（9.6）羅蘭舊的羅蘭用戶設(shè)備觀測量時間差TD， 可以利用下式獲取校正了的距離增量 ； 式中： 是發(fā)射時間差，稱為標(biāo)稱發(fā)射延遲（Nominal Emission Delay，NED）。i，j分別為羅蘭主臺和副臺。（9.7）羅蘭舊的羅蘭用戶設(shè)備觀測量時間差TD，（9.7）羅蘭雙曲線定位不需要解算接收機(jī)時鐘，因此對于主臺m和n個副臺之間的時間差TD，陸地和海上用戶的最小二乘解算為（9.8）羅蘭雙曲線定位不需要解算接收機(jī)時鐘，因此對于主臺m和n個副臺羅蘭其中，（9.9）羅蘭其中，（9.9）羅蘭 造成羅蘭偽距和時間差TD測量偏差的主要原因，是信號

18、傳播速度的變化，主要是陸地傳播速度的變化，大約比水面小0.5%。這樣，對于1000km的地面(傳播)路徑， 大約為5km。傳播速度隨地形傳導(dǎo)率與粗糙度變化，因此很難建模。早期羅蘭-C系統(tǒng)的ASF修正只能精確到幾百米。羅蘭 造成羅蘭偽距和時間差TD測量偏差的主要原因，是信號傳播羅蘭對于E羅蘭，綜合利用觀測量與建模，正在開發(fā)更高分辨率的AF數(shù)據(jù)庫?？蓪y距偏差減小到100m以內(nèi)。對于諸如機(jī)場和港口等感興趣區(qū)域，通過利用比普通應(yīng)用更高分辨率的格網(wǎng)，可以得到更高精度的ASF修正。羅蘭對于E羅蘭，綜合利用觀測量與建模，正在開發(fā)更高分辨率的A羅蘭與往何其他無線電系統(tǒng)類似，羅蘭信號易受多路徑的影響。由于波長

19、很長，多徑僅出現(xiàn)在像山峰、橋梁、傳輸線纜等大型物體上。當(dāng)采用高分辨率的數(shù)據(jù)庫時，多路徑效應(yīng)可以并入ASF修正之中，因?yàn)樗趲装倜字畠?nèi)都是相關(guān)的，而且由于發(fā)射機(jī)是固定的幾乎不隨時間變化。與GNSS相比。多路徑并不會在城市區(qū)域?qū)е螺^差的性能，羅蘭與往何其他無線電系統(tǒng)類似，羅蘭信號易受多路徑的影響。由于羅蘭羅蘭測量中的隨機(jī)誤差是源自大氣的電氣噪聲、人為干擾以及其他羅蘭信號產(chǎn)生的射頻噪聲。對干較強(qiáng)信號和現(xiàn)代用戶設(shè)備，噪聲導(dǎo)致的測距誤差標(biāo)準(zhǔn)差可可低至1.5m,而弱信號的噪聲可達(dá)100m。這樣，對于全視野（all in view）用戶設(shè)備，在導(dǎo)航解算中對每個測量量進(jìn)行適當(dāng)加權(quán)就是非常重要的。羅蘭羅蘭測量中

20、的隨機(jī)誤差是源自大氣的電氣噪聲、人為干擾以及其羅蘭和GNSS一樣，在噪聲性能與動態(tài)響應(yīng)之間有一個設(shè)計上的權(quán)衡。羅蘭用戶設(shè)備跟蹤環(huán)路的典型時間常數(shù)為幾秒。這樣，對于用戶載體速度變化，其響應(yīng)延遲可能導(dǎo)致數(shù)十米的定位誤差。因此，應(yīng)該縝密地設(shè)計用戶設(shè)備使其與應(yīng)用相匹配。羅蘭和GNSS一樣，在噪聲性能與動態(tài)響應(yīng)之間有一個設(shè)計上的權(quán)羅蘭與GNSS相同，精度衰減因子可用來預(yù)測偽距或TD精度決定的位置精度。除了無垂直分量之外，前面7.1.4節(jié)的論述基本適用于羅蘭。對于偽距觀測量，精度衰減因子DOP由下式給出：式中： 由式（9.9）給出。（9.10）羅蘭與GNSS相同，精度衰減因子可用來預(yù)測偽距或TD精度決定羅

21、蘭如同差分GNSS，設(shè)計差分羅蘭的目的是消除時變的信號傳播延遲和TOT誤差，它通過在已知位置的參考站進(jìn)行測量然后向用戶發(fā)射校正信息來實(shí)現(xiàn)。校正信息包含平滑的偽距或TD觀測量與其標(biāo)稱值之間的差值A(chǔ)SF修正數(shù)據(jù)庫還可用來說明傳播延遲的空間變化。參考站和所有用戶必須采用相同的數(shù)據(jù)庫。羅蘭如同差分GNSS，設(shè)計差分羅蘭的目的是消除時變的信號傳播羅蘭差分修正量可借助E羅蘭的LDC、Eurofix或者專屬鏈路發(fā)射。由于地波傳播特性在不同地形的變化，空間不相關(guān)性高于DGNSS，因此可得到的最好結(jié)果是在距參考站30km以內(nèi)的范圍，位置誤差標(biāo)準(zhǔn)差大約為10m。羅蘭差分修正量可借助E羅蘭的LDC、Eurofix或

22、者專屬鏈6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室內(nèi)定位6.5相對導(dǎo)航、跟蹤和聲納收發(fā)器6 路基無線電導(dǎo)航6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室儀表著陸系統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)ILS（Instrument Landing System）用來引導(dǎo)航空器接近跑道。信號在一個錐形范圍內(nèi)發(fā)射，以推薦的進(jìn)近路線為中心，并從跑道邊界向外延伸10km20km。其包括三個要素，定位信標(biāo)、滑行坡面以及多至三個的標(biāo)識信標(biāo)，如圖9.5，儀表著陸系統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)ILS（Instrument Lan儀表著陸系統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)定位信標(biāo)發(fā)射108MHz112MHz頻段信號，以跑道為

23、中心線向兩側(cè)擴(kuò)展至少35。其包含一路載波、一路標(biāo)識（碼）以及兩路調(diào)幅音頻信號。飛機(jī)處于中心線左側(cè)時其中一路調(diào)路調(diào)幅音頗信號的接收幅值要大些。而飛機(jī)處于右側(cè)時則另一路調(diào)幅音頻信號要大些。當(dāng)飛機(jī)處于中心線36范圍內(nèi)時，兩路音頻的調(diào)制深度之差與航線偏差成正比。儀表著陸系統(tǒng)定位信標(biāo)發(fā)射108MHz112MHz頻段信號，儀表著陸系統(tǒng)滑行坡面在329MHz335MHz頻段發(fā)射，提供俯仰平面的相應(yīng)信息。當(dāng)飛機(jī)飛行路徑的仰角位于典型推薦值3的1/4范圍內(nèi)時DID與路徑偏角成正比。在超出該值并小于推薦路徑最少8的范圍，它為常值讀數(shù)。標(biāo)識信標(biāo)以75MHz頻率發(fā)射朝上的錐形常值音頻信號。第一個信標(biāo)用來標(biāo)記接近的起點(diǎn)

24、，第二個一般位于跑道邊界900m處，第三個通常位于300m處。，儀表著陸系統(tǒng)滑行坡面在329MHz335MHz頻段發(fā)射，提儀表著陸系統(tǒng)定位信標(biāo)發(fā)射108MHz112MHz頻段信號，以跑道為中心線向兩側(cè)擴(kuò)展至少35。其包含一路載波、一路標(biāo)識（碼）以及兩路調(diào)幅音頻信號。飛機(jī)處于中心線左側(cè)時其中一路調(diào)路調(diào)幅音頗信號的接收幅值要大些。而飛機(jī)處于右側(cè)時則另一路調(diào)幅音頻信號要大些。當(dāng)飛機(jī)處于中心線36范圍內(nèi)時，兩路音頻的調(diào)制深度之差與航線偏差成正比。儀表著陸系統(tǒng)定位信標(biāo)發(fā)射108MHz112MHz頻段信號，6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室內(nèi)定位6.5相對導(dǎo)航、跟蹤和聲納收發(fā)器6

25、 路基無線電導(dǎo)航6.1點(diǎn)源系統(tǒng)6.2羅蘭6.3儀表著落系統(tǒng)6.4城市定位與室城市與室內(nèi)定位 最簡單的移動電話定位方法是基站識別（Identification，ID）它只報告基站位置。相應(yīng)的移動電話位置誤差在市區(qū)可達(dá)1km，而郊區(qū)可達(dá)35km。北美CDMA和CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)將基站與UTC同步。因此通過接收多個基站信號。手機(jī)可進(jìn)行無源測距從而獲取位置解。無源測距是通過類似GNSS的前視三邊交匯(Advanced Forward-Looking Trilatetion， AFLT)城市與室內(nèi)定位 最簡單的移動電話定位方法是基站識別（Iden城市與室內(nèi)定位先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的(參見6.1節(jié))。對于三個

26、基站，存在兩種可能的緯度、經(jīng)度和接收機(jī)時鐘偏差解。而利用四個基站可得到唯一解。位置精度受多路徑效應(yīng)影響，從20m變化至100m以上。城市與室內(nèi)定位先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的(參見6.1節(jié))。對于三個基站城市與室內(nèi)定位其他區(qū)域采用的GSM和寬帶（Wideband CDMA，WCDMA)標(biāo)準(zhǔn)，不對基站進(jìn)行同步。為了使其通訊幀同步，GSM手機(jī)與當(dāng)前基站實(shí)行雙向測距，精度可達(dá)150m具體視多路徑情況而定。另一種增強(qiáng)觀測時間差分的方案，與差分GNSS類似，利用已知位置的接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)來側(cè)量基站時鐘偏差。城市與室內(nèi)定位其他區(qū)域采用的GSM和寬帶（Wideband 城市與室內(nèi)定位不修改網(wǎng)絡(luò)，矩陣方法即可利用GSM或WCD

27、MA來獲得位置解?；蛘邔碜远嗖渴謾C(jī)的偽距觀測量匯總到一起。從基站j到手機(jī)k的偽距為之中 是手機(jī)和基站位置； 是時鐘偏差； 是誤差。對于M部手機(jī)，每部手機(jī)應(yīng)用N個基站。則有MN個觀側(cè)量和3M+N-1個未知量。（9.12）城市與室內(nèi)定位不修改網(wǎng)絡(luò)，矩陣方法即可利用GSM或WCDMA城市與室內(nèi)定位其中包含手機(jī)緯度和經(jīng)度2M個，以及M+N-1個相對時鐘偏差?；疚恢檬羌褐模謾C(jī)高程可認(rèn)為與地形一致。這樣，當(dāng)MN=3M+N-1可得到解，此時需要至少4個基站和3部手機(jī)(或者5個基站與2部手機(jī))?；緯r鐘在幾個小時內(nèi)是穩(wěn)定的，因此一旦將其校準(zhǔn)則可以得到單個手機(jī)的位置解。位置精度視多路徑情況而定。GSM

28、為50100m，WCDMA為2550m。城市與室內(nèi)定位其中包含手機(jī)緯度和經(jīng)度2M個，以及M+N-1個城市與室內(nèi)定位泛無線信一號是無線電信號的通用術(shù)語，這些無線電信號不是專門設(shè)計用于導(dǎo)航的，如收音機(jī)和電視廣播。 任何無線電信號都可能用于實(shí)現(xiàn)載波相位定位。只要一個基站就不需要發(fā)射機(jī)同步。8.2節(jié)描述的用于GNSS的方法一般都是可行的，一個例子是指針系統(tǒng)(cursor system)。城市與室內(nèi)定位泛無線信一號是無線電信號的通用術(shù)語，這些無線電城市與室內(nèi)定位至少需要來自三個站址的發(fā)射信號來解算緯度、經(jīng)度以及用戶一基站時鐘偏差，而利用更多的信號可加速模糊度解算。不需要采用擴(kuò)譜調(diào)制，因?yàn)椴淮嬖诩s束整周模

29、糊度搜索空間的碼測量。然而，信號幾何構(gòu)形隨用戶相對地面發(fā)射臺的運(yùn)動而快速變化。利用接收信號的強(qiáng)度(Received Signal Strength，RSS)與調(diào)制可以輔助模糊度解算。城市與室內(nèi)定位至少需要來自三個站址的發(fā)射信號來解算緯度、經(jīng)度城市與室內(nèi)定位當(dāng)信號良好時，載波相位定位精度約為波長的2%，相對基站的距離由載波相干長度與模糊度格數(shù)搜索空間決定。在中頻段，可達(dá)到的精度約為5m，而距離為30km量級。不過，調(diào)幅（AM）廣播在很多國家正在很快變得過時。利用數(shù)字廣播，導(dǎo)航接收機(jī)可以跟蹤信號調(diào)制中的已知部分。Rosum電視定位系統(tǒng)采用所有數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中均存在的同步碼，城市與室內(nèi)定位當(dāng)信號良好時

30、，載波相位定位精度約為波長的2%，城市與室內(nèi)定位它還可以利用模擬電視廣播中找到的同步信號?；救匀皇切枰?，但是整周模糊度搜索空間遠(yuǎn)小于載波相位定位，因此距離可以更遠(yuǎn)。精度為5m20m,視多路徑而定。然而，在很多城市尤其是歐洲內(nèi)部，廣播運(yùn)營商全部共享發(fā)射站，導(dǎo)致在某些位置的信號幾何構(gòu)形不足。城市與室內(nèi)定位它還可以利用模擬電視廣播中找到的同步信號。基站城市與室內(nèi)定位建筑物內(nèi)部的GNSS信號強(qiáng)度，可通過在建筑物內(nèi)進(jìn)行信號的二次發(fā)射來增強(qiáng)。然而，用戶設(shè)備將會把二次發(fā)射系統(tǒng)的接收天線位置作為自己的位置進(jìn)行報告。如果二次發(fā)射信號在建筑物內(nèi)的四個天線間循環(huán)，則當(dāng)每次用戶信號切換天線時。根據(jù)每次的偽距跳變并

31、利用雙曲線定位可以確定用戶位置，因?yàn)檫@些跳變本質(zhì)上是時間差分觀測量。城市與室內(nèi)定位建筑物內(nèi)部的GNSS信號強(qiáng)度，可通過在建筑物內(nèi)城市與室內(nèi)定位切換間隔必須足夠慢以便跟蹤環(huán)路能夠響應(yīng)，限制在大約0.5s，因此用戶運(yùn)動將會降低其精度。更快的切換周期將需要對用戶設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)修改。城市與室內(nèi)定位切換間隔必須足夠慢以便跟蹤環(huán)路能夠響應(yīng)，限制在城市與室內(nèi)定位無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。也稱為Wi-Fi和IEEE 802.11，提供2.4GHz與5GHz頻段的計算組網(wǎng)。基站，稱為接人點(diǎn)（Acess Point，AP），位于辦公與公共區(qū)域，如咖啡店和機(jī)場等。每個接人點(diǎn)作用范圍可達(dá)100m不過墻體和建筑物的衰減往往會將其

32、減小至幾十米。城市與室內(nèi)定位無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。也稱為Wi-Fi和IEEE 城市與室內(nèi)定位WLAN定位利用現(xiàn)有的通訊設(shè)施，因此實(shí)現(xiàn)起來成本低廉。有幾種商用定位服務(wù)是可用的。有些是計算在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的位置，而其他的則是計算在用戶設(shè)備的位置。每一個接人點(diǎn)AP通過一個唯一的碼來識別。因此。只要識別出范圍內(nèi)有哪些AP,并利用它們的位置信息數(shù)據(jù)庫，就可在一個較廣闊的區(qū)域內(nèi)獲得用戶位置，精度可達(dá)幾十米。城市與室內(nèi)定位WLAN定位利用現(xiàn)有的通訊設(shè)施，因此實(shí)現(xiàn)起來成城市與室內(nèi)定位在城市與室內(nèi)環(huán)境所面臨的嚴(yán)重多路徑情況下。超寬帶信號提供了一種解決方案口它可將接收信號中的多路徑成分分離出來，因此用戶僅需跟蹤首先到達(dá)

33、的直射信號。對于1GHz帶寬，可分解0.6m的分量。城市與室內(nèi)定位在城市與室內(nèi)環(huán)境所面臨的嚴(yán)重多路徑情況下。超寬城市與室內(nèi)定位 當(dāng)功率譜密度受到規(guī)范限制時，UWB信號的作用距離取決于帶寬與數(shù)據(jù)率之比。導(dǎo)航不要求很高的數(shù)據(jù)率，因此上千米的距離應(yīng)該可以達(dá)到。大量的UWB定位系統(tǒng)正處于開發(fā)之中。有三種不同類型的信號得到應(yīng)用:脈沖無線電(Impulse Radio，IR）、跳頻（Frequency Hopping，F(xiàn)H）以及多載波（Multi- Carrier，MC）。城市與室內(nèi)定位 當(dāng)功率譜密度受到規(guī)范限制時，UWB信號的作用城市與室內(nèi)定位 當(dāng)用戶經(jīng)過時，短距離信標(biāo)僅報告自身的位置。精度取決于用戶離信標(biāo)到底有多接近。用于公交網(wǎng)絡(luò)的無線電路標(biāo)，用于鐵路導(dǎo)航的Balise，其目的都是用來沿路線進(jìn)行航位推算。Balise是安裝于鐵軌上的應(yīng)答器，由行經(jīng)的火車傳導(dǎo)而供電口它可以提供亞米級的定位精度。城市與室內(nèi)定位 當(dāng)用戶經(jīng)過時，短距離信標(biāo)僅報告自身的位置。精城市與室內(nèi)定位 另一種選擇是使用無線電頻率識別(Radion-Frequency Identification，RFID)標(biāo)簽并結(jié)合位置數(shù)據(jù)庫。其識別距離可以從RF感應(yīng)供電的低成本無源RFID簽的3