原创 时间服务器与GNSS模拟器实现区域内可靠的室内定位

一、方案介绍

GNSS是当前最常用、覆盖最广泛、效率最高的定位导航技术，几乎各个领域都依赖它。然而，在室内或地下，GNSS信号通常非常弱甚至不可用。采用时间服务器与GNSS模拟器相结合，提供了一种基于区域的室内定位方案。这个方案能够实时传输与特定区域对应的虚拟GNSS信号，而接收终端则无需额外的配置或软件，即可实现定位，并且能够平滑切换到真实的GNSS信号。

二、方案背景

GNSS（全球导航卫星系统）定位是一种基于卫星信号的定位技术，通过接收来自全球卫星定位系统（如GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou等）的信号来确定接收设备的准确位置、速度和时间信息，几乎在各行各业都会有所应用。

然而GNSS（全球导航卫星系统）室内定位在许多情况下存在挑战，一方面室内环境中的信号衰减通常比室外环境更加严重，导致信号强度减弱，另一方面建筑物的墙壁、天花板和物体会阻挡和反射GNSS信号，导致多路径效应，使得接收到的信号不稳定，因此会导致室内GNSS定位不准确甚至无法定位。

目前为了在室内获得更好的定位，已经出现了多种解决方案，包括使用Wi-Fi、蓝牙、UWB（超宽带）、红外线和其他传感器技术来增强或替代GNSS，但是此类方案大多数依赖专用、额外的设备或修改来实现这一目标，且几乎无法实现平滑的切换到外部的GNSS信号定位。

目前也有利用GNSS天线加中继放大器的方案来进行GNSS信号扩展的，但是此类方案会使得任何接收到重复信号的GNSS接收器都会认为它位于室外天线的位置，而不是实际的室内位置；并且此类方式直连放大器可能会导致对室外GNSS信号的干扰。

三、方案构成

使用时间服务器与GNSS模拟器实现基于区域的室内定位方案克服了这些问题，室外天线安装在天空视野清晰的任何地方，天线不是直接连接到传统中继器系统中的放大器和天线系统，而是连接到数据收集和同步单元，收集实时天空信号的信息并产生准确的10 MHz和1 PPS信号；GNSS模拟器可以使用这些信号来重新创建实时天空信号，但生成的位置可以编程模拟为世界上任何地方（包括进入室内区域的位置），而不是生成与室外天线位置相对应的信号。

整体架构可以划分为：

#01 时间与数据采集部分

采用德思特时间服务器实时接收实时天空的详细信息以准确地重新生成GNSS信号。

● 支持所有GNSS星座与波形

● 多星座多频率模拟

● 支持高达1000个卫星通道模拟

● 超高的精度、分辨率、动态性能

● 模拟迭代率可达1000 Hz

● 丰富的外部端口，支持各类同步

● 灵活的软件平台和API

#02 时间同步

● 时间同步：NMEA，这种类型的同步精度优于50 ns

● 时钟同步：10 MHz + 1 PPS

#03 射频信号产生

GNSS模拟器可以实现多星多频的同步模拟，可以为室内用户提供BEIDOU，GNSS，GLONASS，GELLILEO信号支持

● 支持所有GNSS星座与波形

● 多星座多频率模拟

● 支持高达1000个卫星通道模拟

● 超高的精度、分辨率、动态性能

● 模拟迭代率可达1000 Hz

● 丰富的外部端口，支持各类同步

● 灵活的软件平台和API

四、方案优势与特点

● 时间同步精度小于50 s，可以实现室内外GNSS无缝切换

● 室内外均提供连续一致的GNSS定位导航，无需额外设备或软件

● 生成位置可以自定义，而不绑定室外天线位置

● 定位在已知区域，范围相对传统中继更聚焦，从而缩短关键响应时间提高安全性

● 范围与规模可扩展：时间服务器+GNSS模拟器均是COTS产品，通过后期扩展时间服务器与GNSS模拟器数量即可快速扩展区域，无需额外调整

● 允许建立远程监控与预警系统

五、方案套装