[发明专利]TOA定位的估计方法及基于该估计方法的精确定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线数字传输领域，特别涉及一种TOA定位的估计方 法及基于该估计方法的精确定位方法。

背景技术

随着军事及民用上对无线精确定位的需求的迅速增加，无线定位 技术近年来收到广泛的关注并取得了长足的进步和发展。美国的GPS (Global Positioning System，全球定位系统)、欧洲的伽利略(Galileo) 系统、俄罗斯的GLONASS系统以及我国的“北斗”定位系统等(请 参见文献[1]E.D.Kaplan，C.Hegarty，“Understanding GPS：Principles and Applications，Second Edition，”Boston，USA：Artech House Publishers，2005)，凭借着广域覆盖的巨大优势，将无线电定位技术推 向一个新的高度。

但是，卫星定位系统仍存在许多缺点，比如：卫星从约2万公里 的高空向地面发射信号，由于多径效应、卫星轨道误差、电离层延迟 效应等会产生定位误差；卫星定位技术在市区内的定位概率不高，而 在室内和地下停车场等场景下的定位概率几乎为零，因此使用卫星定 位技术很难进行紧急救援定位；卫星定位实时性较差，首次定位可能 需要10分钟左右甚至更长的时间才能完成初始化和搜星并进而转入 正常导航定位工作模式，会贻误紧急救援工作；卫星定位系统通常也 会受到一些军事或者政治目的限制，如美国政府对GPS采用SA (Selective Availability，选择可用)政策，在特殊情况下使用GPS卫 星定位会受到干扰。此外，昂贵的卫星接收设备对于大多数普通民用 用户而言是难以接受的。

另一方面，地面数字电视广播系统已开始在全球大规模建设，在 国际上已经颁布了三种地面数字电视传输标准：美国ATSC(Advanced Television Systems Committee，高级电视系统委员会)数字电视标准采 用了单载波调制，而欧洲DVB-T标准和日本ISDB-T(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial，地面综合业务数字广播)都采用了基 于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复 用)技术的多载波调制技术。我国已于2006年8月颁布了《数字电视 地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》地面数字电视国家强制 标准DTMB，并于2007年8月1日开始实施。目前，中国DTMB标准已 经在大陆部分地区及香港、澳门等地区取得了成功应用，将很快形成 一个覆盖全国的网络，同时DTMB正积极进军海外，具有广阔的市场 应用前景。

随着地面数字电视的广泛运用，数字电视产生的增值服务也将越 来越受到人们的关注。在2008年出台的DVB-T2(Digital Video Broadcasting-Terrestrial 2，第二代欧洲地面数字电视标准)中就采用 了物理层管道等技术提供除广播以外的其他多种业务。直接利用现有 的数字电视网络基础设施进行无线定位也越来越得到人们的关注，已 有文献报道，基于美国数字电视标准ATSC的无线定位精度可达1米量 级，而基于欧洲标准DVB-T的无线定位也可达到类似的精度。与卫 星定位相比，数字电视信号不受卫星多普勒效应和电离层传播延迟的 影响，数字电视信号本身还具备一定的室内接收能力，因此市区定位 概率高，还可满足室内定位要求，同时数字电视信号的码率远远高于 GPS的C/A码，因此定位的实时性大大增强，而且信号处理复杂度小、 功耗低，此外还可利用现有的地面数字电视基础设施，无需改变就可 以直接用于无线定位。因此，研究基于数字电视信号的精确定位技术， 对于提升数字电视标准的价值、提供低成本全天候精确三维导航定位 信息等都具有非常重要的意义。