通过在地面布设无线电信标,利用信标之间的动态网络来实现定位与导航的技术称为无线电信标导航技术。随着硬件技术的不断发展,利用无线电信标和卫星组合进行定位成为提高卫星定位精度的有效途径之一,单独的无线电信标导航系统目前也已在空间探测、室内、地下等卫星信号无法到达的环境中得到应用,可以完成定位、飞行导航等任务。
澳大利亚的Locata公司开发了一套可以在局部区域内精确复制GPS定位功能的无线电信标系统。2012年年底,Locata技术通过了美国空军在白沙基地的测试,其性能指标已经接近(甚至达到了)军用需求。在测试中,利用Locata无线电信标系统对距离50 km、高度7 km、最高时速500 km的飞行器进行定位,在水平方向上的精度可以达到6 cm。并且,该系统初始化时间短(几分钟),时间同步精度高(纳秒级)。应用Locata技术研制的地基信号发射基站和接收机分别如图7.34、图7.35所示。目前,Locata技术已在大坝变形检测、矿山开采定位、无人驾驶、港口运营控制、无人值守的仓储、桥梁检测等民用领域得到广泛应用。
图7.34 Locata地基信号发射基站和接收机
(a)地基信号发射基站；(b)接收机(www.xing528.com)
图7.35 Locata接收机
在空间领域内,美国太空总署约翰逊宇航中心航天系统测试实验室研究了关于无线电信号载波相位码的相对定位算法,其目的是在国际空间站上放置无线电信号发射器发射信号,由宇宙飞船接收该信号,从而实现宇宙飞船的自动飞行。2000年,斯坦福大学在经过多年无线电信标系统硬件设计后,提出了一种通过布设无线电信标进行自主定位的导航系统(SCPA),如图7.36所示。该系统采用的无线电信标系统为双向信号接收器,其作用原理与卫星差分定位原理一样,且该系统利用了自校准无线电信标阵列技术,使信号接收机和发射基站之间的钟差得以消除。研究结果表明,该技术可以达到厘米级的定位精度。
图7.36 利用无线电信标导航系统的火星车
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