基于调频广播发射系统的BDS/FM-RTK北斗高精度定位系统简介

我公司（北京恒星科通）最新开发研究了一款基于调频广播发射机作为北斗差分信息发布基站的广播式FM-RTK系统，采用 IBOC带内同播技术，利用现有的大功率调频广播发射机副信道（SCA辅助信道）将北斗差分信号以广播的方式发射出去，北斗接收终端在接收北斗卫星信号的同时，可以接收通过广播发射机发射出来的Dadio-RTK差分信息，从而实现高精度定位。
系统工作原理：FM调频播送体声频道的带宽为200KHz左右，而主载波音频只占150Kz（±75KHz满频偏），残余的信道则是闲置不用的，不用这一部叫作副载波（SCA）。FM-SCA调频可寻址广播就是采用主载波传输音频广播信号，而应用副载波（SCA）来传输编码节制数据信号，这样一台发射机，一个频率即可实现音频信号与编码信号同时传输，既节俭频率资源，又可实现增值服务。
本系统优点：
1.台站覆盖基础好，信道资源丰富
全国已经建成了中省市县四级广播电视覆盖体系，调频广播已经在全国建立了近3000个发射台，近20000台发射机，在我国每个行政区域广泛存在，覆盖了全国约97%的人群，是人们非常熟悉的大众媒介，具有泛在性和普适性。采用调频发射台站作为北斗查分信息基站，可与发射台站共享原有的机房、发射机、馈线、天线、铁塔和供电设施。可以不用单独建立差分信息发射台站。一般每个台站都有5-10台发射机占用5-10个频率同时发射，具有丰富的信道与频率资源。
2.成本低廉，不受终端用户数量限制
本方案采用的是广播方式发布RTK差分信息，只要能够接收到FM广播信号，就可以接收到RTK差分信息，一个用户与1000万个用户成本相同，边际成本为零，支持大众用户免费使用，一座差分站可以实现一座城市的差分信息覆盖。
3.覆盖面积大，建站迅速
广播电台的调频发射机，一般都在1-10KW的发射功率，覆盖半径都在20-60KM，采用FM数模同播技术发射RTK信息，可与FM同等半径覆盖，只需要在现有发射机激励器增加一台差分信息播发服务器，无需改造台站，就可以迅速搭建一套北斗差分站，建站成本低廉、周期短。

4、保密特点：通过调频广播发射机伴随发射北斗RTK差分信号，可实现等同于调频广播信号半径的RTK差分信号覆盖，另外北斗终端不需要向中心上报自己的位置信息（有别于千寻的网络RTK系统），也就不存在自身位置信息泄密问题。
应用前景：可实现动态厘米级定位，静态毫米级定位，无需依靠电信运营商的网络实现高精度定位。广播方式的RTK差分信息发送，终端用户数量不受限制。
可用于军事用途高精度定位，自动驾驶系统中的车道级导航，地址灾害监测、公路桥梁、高铁路基沉降监测、城市公交车、特种车量车道级导航、智慧农业无人驾驶播种与收割、植保无人机喷洒农药等用途。

（SCA信号在调频广播中的频谱图）

采用本技术与网络RTK互为补充，实现北斗大面积推广应用的
项目进展：目前系统原理验证已经做完，2022年7月底已经完成了原理样机的联调测试，实现了10-15Kps差分信息的发布。
存在的问题解决办法：目前模拟的收音芯片存在SCA数字信号分离度差、灵敏度低等缺点，我公司将采用FPGA平台自主开发集成化芯片来解决上述问题，最终实现单芯片解决方案，采用自主研发的一颗芯片即可实现FM信号接收解调、差分信息解调解码。

（RTK信号空间测试频谱图）

审核编辑 黄宇