地面數字電視信號定位系統的應用研究分析論文

　　摘要：一般情況下，GPS衛星少于4顆無(wú)法定位。地面數字電視信號與GPS結合的定位系統是一種利用借助地面數字電視信號，實(shí)現了惡劣環(huán)境定位操作。一般GPS超過(guò)4顆時(shí)，就可以借助數字地面電視信號改善GOOD，進(jìn)而提高定位精確度。本文主要介紹了系統工作原理，借助計算機等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現了地面數字電視信號模擬和單點(diǎn)及多點(diǎn)移動(dòng)定位，提高了定位精度。

　　關(guān)鍵詞：地面數字；電視信號；GPS定位系統

　　GPS是一種應用較廣的定位系統，可以在全球范圍內實(shí)現定位，方便了人們的日常工作。但是其具有抗干擾能力差和接受功率低下等缺陷，尤其在惡劣環(huán)境下，會(huì )受到衛星定位個(gè)數的影響，所以必須實(shí)現地面數字電視信號和GPS結合的定位系統，利用數字電視提供的多種信號完成定位。

　　一、概述

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對GPS系統也提出了較高要求。但是由于其接受功率低，而且抗干擾能力差，影響了GPS的發(fā)展。由于地面信號的功率較高，而且電視塔位置恒定，已經(jīng)成為定位的理想選擇。GPS與地面數字電視信號結合的定位系統，可以及時(shí)避免GPS定位存在的問(wèn)題，實(shí)現了精確定位。本次主要對地面數字電視信號與GPS相結合的定位系統距離、如何獲得地面信號等問(wèn)題進(jìn)行探討，結合PN序列和接收信號等確定出幀頭位置，得到信號幀時(shí)間，然后結合地面數字電視幀和自燃時(shí)間等確定電視信號發(fā)射時(shí)間。

　　二、了解地面數字電視信號幀的結構

　　中國地面數字電視標準可分為信號幀、日幀、超幀和分幀四層結構。日幀以公立日為周期，進(jìn)行周期性循環(huán)，由144分幀組成，表示為24小時(shí)。在北京時(shí)間00:00:00時(shí)，日幀復位，開(kāi)始新幀。超幀時(shí)間長(cháng)度定義為125ms，8個(gè)超幀為一秒；分幀長(cháng)度為一分鐘，由480個(gè)超幀組成，可以及時(shí)進(jìn)行GPS時(shí)間校準。PN序列是幀頭的主要部分，可以進(jìn)行同步和信道評估。幀體由36個(gè)符號系統信息與3744個(gè)符號數據組成。從符號率角度分析，幀頭與幀體相同，均為7.56兆符號/秒。模式一幀頭有420個(gè)符號組成，由前同步、PN255序列和后同步組成。超幀中有225個(gè)信號幀，可以利用不同相位的PN信號作為信號幀識別符。模式二由596個(gè)符號和一個(gè)PN595序列組成。一個(gè)超幀中包含216個(gè)信號幀。每個(gè)超幀中各個(gè)信號幀幀頭均為相同PN序列。模式三與模式二類(lèi)似，由945個(gè)符合組成，一個(gè)前同步、一個(gè)后同步及一個(gè)PN511序列。其中前后同步均由長(cháng)度為217的符號組成。

　　三、分析系統工作原理

　�。ㄒ唬┫到y模型分析下圖1中給出了地面數字電視信號與GPS組合定位系統模型。用戶(hù)在A(yíng)位置上可看到4顆或以上衛星，接收機主要接受來(lái)自GPS衛星和電視塔地面數字電視信號，電視塔主要輔佐衛星方位，提高了定位精確度。但用戶(hù)站在B位置時(shí)，受樓層遮擋，不能看到4顆以上衛星時(shí)，可以聯(lián)合地面數字電視信號與GPS完成定位，提升GPS定位精度，解決GPS定位問(wèn)題。圖1地面數字電視信號與GPS結合的定位系統模型構建實(shí)際分析時(shí)，可以將電視塔到接收機的距離理解為GPS偽距。電視塔和接收機距離，只需確定地面數字電視信號到電視塔的傳輸時(shí)間即可。本次分析時(shí)，將DTMB作為幀結構特征，日幀在00:00:00或固定時(shí)間復位，采用幀頭相關(guān)計算得出數字電視信號幀發(fā)射時(shí)間。假設接收機請求定位時(shí)刻（t1）接收地面數字電視信號并與相應模式中的PN序列相關(guān)，可得到最大值，進(jìn)而確定出信號幀幀頭位置（a1）得到接收信號幀的時(shí)間s111attT其中sT表示符號長(cháng)度（ssTf1，sf為符號率），進(jìn)而確定出信號幀與電視塔發(fā)射時(shí)間為：)1(Tktt0，電視塔與接收機距離為：)t(ctl010，c表示光速，采用GPS得到衛星坐標、衛星與節后及偽距離后、節后及與電視塔及電視塔坐標后，借助傳統求接收機坐標方程即得出接收機坐標。結合時(shí)間校準，本次假設參考時(shí)刻電視塔從GPS獲得的真實(shí)時(shí)間誤差為ut，然后將GPS從衛星獲得接收機的偽距離表示為：brctriuii，（crbi）其中，ir表示接收機到衛星的真實(shí)距離，i=1,2,3，…第i個(gè)衛星。

　　四、探討仿真結果

　　結合相關(guān)資料得知，GPS衛星水量超過(guò)4顆或大于4顆的`開(kāi)闊區域實(shí)施計算仿真。結合衛星跟蹤可以得到某時(shí)刻精確坐標，將上空衛星數量確定為6顆，然后計算衛生到定點(diǎn)的距離，仿真計算時(shí)，可以利用隨機數方法模擬衛星到定位點(diǎn)的偽距離，然后再計算GDDP。之后實(shí)現電視塔和GPS同步，計算GDDP，并與衛星GDDP進(jìn)行比較。從實(shí)際數據分析可知，地面數字電視信號定位聯(lián)合GPS可改善幾何分布，提高了定位精確度，實(shí)際應用效果較理想。

　　五、結束語(yǔ)

　　本次研究主要對地面數字電視信號與GPS結合系統在復雜情況下的應用進(jìn)行分析。在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，數字電視技術(shù)、電視塔和單頻網(wǎng)已經(jīng)取得了新的發(fā)展，可以利用地面數字電視信號與GPS結合的方式得到精確定位，不斷擴展覆蓋范圍，解決GPS應用中存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮定位系統的價(jià)值。

　　參考文獻：

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　　作者簡(jiǎn)介：張必成，國家新聞出版廣電總局北京地球站，助理工程師。

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