星火源基于伪卫星隧道定位信号覆盖系统


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时间同步

中枢处理功能

态汇总: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1PPS10Mhz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

覆盖范围20米



参数

频率 [MHz]

1100-1700

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


表1统主要性能指标

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

信号单元布设间距L米)

2.

单点模拟卫星数

12BDS/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

1575.42MHzGPS-L1

1561.098MHzBDS-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