精选
中国国家标准化管理委员会于2006年8月18日发布了我国的数字电视地面广播标准
(Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting,
DTMB)，并于2011年12月正式成为继美、欧、日之后的第四个数字电视国际标准。随着DTMB发射网络基础设施的建设，我国已于2022年基本实现DTMB信号的城市全覆盖。作为泛在的导航机会信号，DTMB信号具有穿透性好、发射功率大、发射基站位置明显且固定、信号与GNSS时间同步等优点。针对GNSS在复杂城市环境下可见星少、单点定位误差大的问题，使用DTMB信号对GNSS进行辅助以提高定位精度将成为一种解决思路。来自武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室陈亮教授及其团队在 Remote Sensing 期刊发表的文章，介绍了DTMB信号作为导航机会信号，其载波相位测距结果对于GNSS在城市环境中定位精度提高的作用。
原文出自 Remote Sensing 期刊
Jiao, Z.; Chen, L.; Lu, X.; Liu, Z.; Zhou, X.; Zhuang, Y.; Guo, G. Carrier Phase Ranging with DTMB Signals for Urban Pedestrian Localization and GNSS Aiding. Remote Sens. 2023, 15, 423.https://doi.org/10.3390/rs15020423
研究过程与结果
作者在文中提出了一种联合DTMB与GNSS的单点定位方法。对于DTMB信号，针对其使用的时域同步正交频分复用 (Time-Domain
Synchronous-OFDM, TDS-OFDM)
调制方法，使用匹配追踪算法对多径进行提取，然后基于提取的首径，使用载波相位获得高精度测距结果。为了验证测距算法的精度，作者在武汉和洛阳两地分别进行实验，采集真实数据。实验结果表明，载波相位测距可以实现静态亚米级、动态米级测距精度 (95%误差CDF)(图1)。
图1. 载波相位测距结果与误差CDF。
由于DTMB基站与GNSS时间同步，基于DTMB测距结果，将DTMB发射基站作为伪基站，联合GNSS伪距观测值，进行单点定位。武汉实测实验结果表明，当GNSS可见星为6~7颗时，一座DTMB基站的加入能够减少定位误差15%以上
(图2)；当GNSS可见星为4颗时，一座DTMB基站的加入能够减少定位误差73%以上
(图3)。验证了DTMB信号提高GNSS城市环境定位精度的可行性。
图2. 可见星6~7颗时，加入DTMB信号前后定位误差散点图及95%误差椭球。(左) 路线1；(右) 路线2。
图3. 可见星4颗时，加入DTMB信号前后定位误差散点图及95%误差椭球。(左) 路线1；(右) 路线2。
由于DTMB基站位于地面，所以DTMB基站的引入，能够明显改善原有GNSS卫星的几何分布，这一点从定位结果的定位精度因子 (Position Dilution of Precision，PDOP) 可以看出来 (图4)，并且可以明显提高垂直方向的定位精度。
图4. 可见星4颗时，加入DTMB信号前后PDOP。(左) 路线1；(右) 路线2。
研究总结
本文介绍了DTMB信号作为导航机会信号用于辅助GNSS进行城市定位的可行性，详细探讨了基于DTMB信号格式的载波相位测距技术，以及DTMB辅助的GNSS单点定位。采用超分辨算法可以对多径进行区分，并对首径进行提取。基于提取的首径使用载波相位得到亚米级测距精度。基于载波相位测距结果，使用一座DTMB基站的距离观测与多个GNSS卫星的伪距观测对接收端进行定位。实测实验表明，DTMB基站的引入能够改善原有GNSS卫星的几何分布，尤其提高垂直方向的定位精度。这些实验有力地证明了DTMB信号作为导航机会信号的潜力，以及通导一体化的应用前景。
Remote Sensing 期刊介绍
主编：Prasad S. Thenkabail, USGS Western Geographic Science Center (WGSC), USA
期刊范围涵盖遥感科学所有领域，从传感器的设计、验证和校准到遥感在地球科学、环境生态、城市建筑等各方面的广泛应用。
2022 Impact Factor：5.0
2022 CiteScore：7.9
Time to First Decision：23 Days
Time to Publication：43 Days
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