系统总体架构
隧道定位信号覆盖系统由基准单元、信号单元、传输链路以及监控程序(云服务器程序及客户端)几部分组成,所服务对象主要面向装有车载终端的重点车辆、智能手机用户等,在导航接收机终端不做任何更改的前提下实现隧道车辆/人员的概略位置获取,完善隧道安全监管与应急救援保障体系。
1.系统前端主要为信号单元的发射天线模块,负责将增强信号播发传递至隧道内各车载、手持终端;
2.系统主体是本系统的核心设备层,包含基准单元、信号单元的主机以及传输链路,主要实现增强信号仿真与系统组网;
3.监控后台主要为云服务器程序与客户端,可以对系统当前状态实时监控与升级维护,以及与大系统集成。
系统功能组成
基准单元
1. 实时接收真实GNSS在轨导航卫星信号,获取观测量数据;
2. 对观测量数据进行存储、解算和处理;
3. 处理后的星历数据通过传输链路传输给链路内各信号单元节点,用于实现增强信号与北斗信号星历参数的一致.
时钟获取更新
1. 实时接收真实GNSS在轨导航卫星信号,得到精准的时间基准信(pps),完成覆盖系统与北斗大系统间的同步
2. 精准的时间基准信号(pps)通过传输链路传输给各信号单元节点,用于覆盖系统内各信号单元的时间同步
中枢处理功能
状态汇总:各信号单元设备状态、仿真运行状态、链路时延状态、同步状态等通过传输链路传递汇总至基准单元
1. 链路监控与故障处理:链路内各节点设备状态监控、故障分析以及自复位恢复操作,并将异常状态实时记录与告警
2. 对外通信:通过以太网或4G方式与外界监控程序进行通信
传输链路
1.传输方式:基于光纤方式;
2.上下行双向数据传输:下行链路主要包含控制指令、仿真参数以及更新程序等,上行链路主要传输系统状态数据
3.自适应组网功能:可根据实际隧道长度和部署间距,灵活配置级联节点数量
4.时间频率基准传递功能:为信号单元提供1PPS和10Mhz时钟驱动信号,保证链路内各节点同步
5.随机节点故障自动旁路功能:当隧道内某一个随机节点出现异常时,可自动识别并连接相邻节点,同时将异常信息上报
转发天线
增益:无源: 3dBi
频率范围: 1100-1700MHz
典型应用:
1.GPS ,GLONASS ,BEIDOU2等信号室内覆盖
2.无源天线
参数
频率 [MHz] |
1164-1616 |
输入阻抗 |
50Ω |
增益 |
3dBi |
极化方式 |
垂直极化 |
水平覆盖角度 |
3600 |
输入驻波(VSWR) |
≤1.45 |
互调 |
<-110dBm |
输入阻抗 |
50Ω |
最大功率 |
50W |
天线罩材料 |
防紫外线ABS |
尺寸 [mm] |
Ø186×125 |
重量[g] |
400 |
连接头 |
SF |
安装方式 |
吸顶安装 |
工作温度 [℃] |
-40~+60 |
监控软件
1.状态显示:对各信号单元上报状态(定时上报、主动查询)的友好界面显示,实现工作状态的可视化监视
2. 参数配置:实现对各信号单元的仿真位置、播发功率、频点选择、信号开关以及程序更新、复位控制等各类参数与策略配置
系统布设方式
1.基准单元:接收天线需置于隧道外空旷处,并做好固定防护,基准单元主机可与信号单元主机一样固定于隧道壁、
2.信号单元按100m等间隔原则进行布设,点位提前标定;发射天线按标定点位固定于隧道拱腰,距地面高度不低于4m,固定支架 “几形”
3.主机双侧都有用于固定的安装孔,可固定于隧道侧壁或线缆槽内放置,考虑施工打孔存在误差,安装孔设计为胶囊型,可上下进行调整;主机安装位置不严格限制,可根据施工现场灵活调整
4.天线与主机间的射频线缆贴隧道壁紧固,射频线缆选用柔性低衰减、低驻波、高屏蔽、高抗压抗张强度的高频柔性同轴射频线缆,同时需要加防护套管
5.供电方式:天线通过主机馈电,主机通过外接220V AC提供,考虑隧道用电断续情况,每台主机可选配大容量电池一块
系统性能指标
序号 |
性能 |
性能指标 |
1. |
定位精度 |
通用导航设备定位精度L/2±10米 (信号单元布设间距L米) |
2. |
单点模拟卫星数 |
12颗BDS/GPS卫星 |
3. |
单点功耗 |
<25 W |
4. |
输出信号功率调整范围 |
>40dB |
5. |
工作频段 |
1575.42MHz(GPS-L1) 1561.098MHz(BDS-B1) |
6. |
系统时间同步精度 |
<200ns |
7. |
换星时间 |
<1s |
8. |
隧道内外切换时间 |
<1s |
9. |
与外部通讯方式 |
4G、网络(RJ45) |
10. |
内部通讯方式 |
光纤通讯 |
11. |
工作温度范围 |
-25℃ ~ +50℃ |
12. |
用户端设备容量 |
无限制 |