隨著GNSS應(yīng)用的日益普及，隨著衛(wèi)星導(dǎo)航與蜂窩通信的逐步融合，隨著移動位置服務(wù)(LBS)不斷進步，實現(xiàn)室內(nèi)外平滑過渡的無縫導(dǎo)航定位的問題被提上了議事日程，隨之接收機的高靈敏度、高動態(tài)、抗干擾、低功耗、小型化等一系列關(guān)鍵技術(shù)的研究需求凸顯出來，通過若干年的求索，人們終于找到了受到特別關(guān)注、顯示度好的高靈敏GNSS接收機這一行之有效的解決方案。

 

  1 高靈敏度接收機的客觀需求

 

  衛(wèi)星導(dǎo)航定位在我們的日常生活中已經(jīng)起到明顯作用，并將在未來其影響會有空前的增長。最近美歐間簽署的合作協(xié)議在政策上指導(dǎo)GPS和Galileo系統(tǒng)，為實現(xiàn)GNSS的兼容和互操作奠定了基礎(chǔ)。GPS現(xiàn)代化和Galileo的完成將在10年內(nèi)形成衛(wèi)星數(shù)量達60個左右的GNSS系統(tǒng)，廣播多個民用信號，從而使未來的接收機均兼具互操作性。

 

  未來的數(shù)年間移動電話和PDA定位會成為個人導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的市場先導(dǎo)。市場調(diào)查表明，2005年汽車和移動電話應(yīng)用的GPS接收機市場其中73%屬PND型和移動電話類型。

 

  這種趨勢是1996年由美國FCC的E911指令所要求的，網(wǎng)絡(luò)運營商必需為緊急呼救提供位置或地理編碼。2003年7月歐洲委員會(EC)也啟動了類似的規(guī)定(E112)。從而使得基于GNSS定位技術(shù)的消費應(yīng)用群體的興趣迅速增長。商務(wù)LBS需求的增長推動了蜂窩移動電話制造廠商和無線移動運營商集中于定位解決方案，甚至打開新的應(yīng)用市場。日本公共管理、住房和郵電省所屬的電信咨詢委員會披露的報告表明，自2007年4月起，要求所有的移動電話在進行緊急求救報警時，均應(yīng)告知位置信息，屆時可能已是3G移動電話，但仍有望是衛(wèi)星導(dǎo)航與移動網(wǎng)絡(luò)共同提供定位信息。

 

  GNSS現(xiàn)代化，利用組合接收機無疑會擴展并改進許多應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)期GNSS市場最重要的進步是及時采用大規(guī)模集成的Galileo/GPS接收機芯片組，供消費市場應(yīng)用，特別是行人和車輛。

 

  2 高靈敏度接收機的可行性

 

  為滿足E911和E112的需要，GNSS接收機設(shè)計必須符合LBS和網(wǎng)絡(luò)協(xié)助(Asisted)A-GNSS技術(shù)的要求。為此，許多導(dǎo)航接收機都試圖集成到移動電話手機和PDA中。這意味著要實現(xiàn)低價位、低功耗和小型化，以及室內(nèi)外無縫定位的高靈敏度要求。對于E911的緊急救援，美國聯(lián)邦通訊委員會明文規(guī)定，其定位精度要求(1999年版本)在基于網(wǎng)絡(luò)解決方案時為100m(67%)或300m(95%)，基于手持終端解決方案時為50m(67%)或150m(95%)。后者是指采用GPS的終端定位情況。要達到精度要求，網(wǎng)絡(luò)解決方案必需采用到達時間差(TDOA)技術(shù)，這樣勢必要求移動基站具備這一功能，增加相應(yīng)的設(shè)備，而且要實現(xiàn)精密的時間同步信號傳輸。此外，TDOA實際上是種雙曲線定位方法，在城市區(qū)域，由于定位終端相對的可用蜂窩站的幾何圖形的迅速變化，導(dǎo)致可觀測定位能力較差，在市郊和曠野區(qū)，蜂窩站很難構(gòu)成滿意的定位可用性，因此單純用網(wǎng)絡(luò)基站定位方法來實現(xiàn)LBS服務(wù)，即使到3G時代也不會成為現(xiàn)實。而將衛(wèi)星導(dǎo)航與蜂窩通訊實現(xiàn)融合，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)助GPS(A-GPS)，達到在信號衰減嚴重情況下的GPS定位，不失為一種可行的選擇。標準的定位和導(dǎo)航的性能參數(shù)為：可用性、精度、可靠性、完好性和連續(xù)性。連續(xù)性的最新詮釋是從室外，到室內(nèi)，以及室內(nèi)外，均能平穩(wěn)過渡，連續(xù)定位，理想的要求是任何地方任何時間在10s內(nèi)達到10m精度。

 

  衰減嚴重的工作條件要求高靈敏度接收機，以捕獲和跟蹤微弱的GNSS信號。在視線(LOS)傳播條件下，在地球表面所能收到的GPS和Galileo信號強度，約為-130dBm，而鬧市區(qū)建筑物類的阻擋和郊野外森林植被的遮蔽，所造成的信號衰減效應(yīng)可達25dB或更多。此外，這些區(qū)域還會引起很強的多徑衰落效應(yīng)。為了滿足LBS應(yīng)用要求，典型的定位接收機在弱信號環(huán)境下要依賴“協(xié)助數(shù)據(jù)”。

 

  3 高靈敏度接收機的實際存在

 

  高靈敏度接收機明顯分為單機型和協(xié)助型兩種模式。所謂單機型，是指接收機不采用任何的協(xié)助措施，只是通過接收機本身的硬件和軟件固有措施。而協(xié)助型，主要是通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳送相關(guān)數(shù)據(jù)(時間、位置、星歷等)，或由陀螺、車速表等組成的航向推算設(shè)備(DR)加以協(xié)助。

 

  4 高靈敏度接收機的未來發(fā)展

 

  高靈敏度接收機的關(guān)鍵技術(shù)層出不窮，技術(shù)會有更多更成熟的發(fā)展，尤其是在室內(nèi)定位日益發(fā)展的現(xiàn)在，更多地采用自主傳感器和外部協(xié)助，以及多星座信號互操作。當然，僅僅接收機技術(shù)還不夠，很重要的一點是衛(wèi)星技術(shù)的改進，在GPS現(xiàn)代化和Galileo中均有考慮，一是加大輻射功率，二是打信號的主意，采用先進的信號結(jié)構(gòu)和新的調(diào)制方式，達到更佳的信號跟蹤，緩解多徑與衰落，都在實施和考量中。