北斗三介绍 (北斗三号是通信卫星吗)

北斗三号是通信卫星吗,北斗三介绍

近年来,大众对精准定位和导航服务的需求日益增长,传统全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号强度弱、穿透力差、易受干扰,在城市峡谷、室内、地下等环境下应用能力不足,无法提供广域无缝的高性能位置服务。虽然卫星导航常与惯性、地磁、视觉等手段形成组合导航提高其定位连续性及精度,但当卫星信号长时间不可见时以卫星导航为核心的组合导航系统难以提供高精度的位置服务。将信号覆盖范围大,用户数量多,信号强度受程度干扰小的通信信号作为卫星导航的补充成为势在必行的趋势。在此背景下,随着通信和定位技术的快速发展,通信和导航的耦合程度不断加深,产生了通信导航一体化技术,并成为了国内外研究热点。通信系统中毫米波、多入多出(MIMO)、波束成形、OFDM/FBMC等技术为通导一体化技术的发展带来了新的契机。

将通信和导航功能共同在一个系统中实现,即可称为通信导航一-体化。 通信和导航的一-体化程度经过了由松耦合到紧耦合的发展过程。例如Wi-Fi、早期的蓝牙等系统虽然可以实现定位,但其定位功能完全基于现有通信资源,严格来讲不能算为通导- -体化系统,但由于它们会根据定位性能进行网络布设、节点选取、指纹库构建等操作,因此可认为是信息和算法层面的通导- -体化; 2G、3G等移动通信网络中,虽然没有专用定位信号,但它们的协议支持小区识别码(Cell-ID, CID)、A-GNSS (Assisted GNSS, 辅助GNSS)等技术以提高定位性能;而4G、5G等系统,在信号体制设计过程中就考虑了定位性能,做到了定位信号与通信信号共存,实现了通信与导航的紧耦合。

广义上,移动通信系统(1G~5G) 、卫星通信系统、Wi-Fi、 蓝牙、超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)、 广播系统、*用军**数据链等均属于无线通信系统。从作用范围上看,移动通信、卫星通信、广播等系统和*用军**数据链可实现广域定位; Wi-Fi、 蓝牙、UWB等只能进行局域覆盖。除4G、5G外,可实现广域定位的通信系统在设计过程中基本没有考虑定位功能,因此其定位性能往往较差;局域通信系统虽然大多也未针对定位专门设计,但其信号作用距离短、信源密度高、部署灵活等特点使其通常具有更高的定位精度。近年来,以5G、蓝牙5.0等为代表的通信技术在系统设计之初就考虑了高精度定位功能,因此其定位性能大幅提升。

移动通信系统是全球使用范围最广、人数最 多的通信系统。早在20世纪70年代蜂窝通信概念提出之初,就有学者研究了利用蜂窝网对车辆进行定位。此后,随着移动通信系统的发展,利用移动通信信号进行定位的研究从未间断。但由于1G ~ 3G系统并没有设计专门用于定位的参考信号,在此期间利用移动通信信号定位的研究数量远少于其他定位系统,1G~3G系统的定位性能也十分有限,3G定位精度最高只能达到数十米量级。随后的4G系统中加入了专门用于定位的定位参考信号(Positioning Reference Signal, PRS),基于移动通信网定位的相关研究开始迅速增多。但由于资源限制(如带宽、时长等), 4G定位精度无法突破米级需求。随着5G的到来,毫米波、多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)、波束成形等技术为定位性能的提升带来 了新的机遇,5G的理论定位精度也已突破米级,达到亚米甚至厘米级, 相关研究数量呈井喷式爆发。

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通导一体化将通信与定位导航融合起来,在为大众提供移动宽带MBB通信的同时,也使实时定位信息成为数字化城市的基础信息,并通过宽带互联网进行共享和应用。传统的室外位置服务已经应用到各行各业,通导一体化旨在充分利用已有的移动通信网络为公众提供便捷的室内定位与导航等位置服务,使得室内外位置服务可以达到连续、无缝的切换,从而塑造一个全新的室内定位导航蓝海产业。当前有多种技术可以实现室内位置服务,如:室内小蜂窝定位、Wi-Fi、蓝牙BLE(派生出iBeacon)、TC-OFDM定位技术、陀螺仪惯导PDR、地磁、RFID、Zigbee、UWB等。但由移动运营商提供的用于通信业务的室内小蜂窝基站已经广泛部署,这些小蜂窝基站天然提供了室内定位的基础,采用该网络提供位置服务,不需要业主或业务运营商重新投资建设网络,从而具备了得天独厚的济经效益和地理分布优势。它的技术成熟,能实时、连续定位,不易受环境变化影响,可靠性、安全性和易用性较好,精度满足典型场景需求。尤其重要的是该技术与移动通信一体化,商业模式简单,易于被业主和电信运营商接受,也因为不需要专用终端,易于推广普及。基于室内小蜂窝的“通导一体化”是对移动通信网络价值的进一步开发,也是普遍室内位置服务的正确发展方向。

上海作为我国经济最发达城市之一,已经走到了“通导一体化”的国际前列。具备了良好的室内位置应用推广环境。上海市连续举办全球室内位置服务产业峰会,推进产业化进程,将北斗导航和位置服务列入到战略新兴产业专项重点工作。同时,正在积极筹建成立中国位置服务产业联盟,促进国内外企业合力,逐步形成各种场景的“通导一体化”应用示范。

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