广播定位系统(BPS)技术概述 - BPS是GPS的替代方案，通过ATSC 3.0数字电视信号提供计时和定位功能，主要作为国家安全的备用解决方案 [1] - 系统通过比较GPS和BPS信号检测伪造信号，拥有更广泛的基站网络 [1] - 工作原理是在信号中添加包含计时数据的前导码和包含基站信息的物理层管道(PLP) [3] 技术参数与性能 - 单个基站即可提供计时数据，四个基站可实现定位功能 [3] - 时间精度达到100纳秒(95%时间)，平均定位精度约100米 [3][9] - 系统带宽6MHz，工作频率539MHz，接收天线高度1.5米 [21] - 信号覆盖范围：当有≥10个基站时覆盖美国本土53%面积(7.7百万平方公里) [22] 部署进展与规划 - 目前NAB技术公司正在使用有限数量的ATSC 3.0基站测试BPS [4] - 开发分为六个阶段：2025-2027年部署授时功能，2026-2027年测试定位功能，2027-2029年全面部署 [6][16] - 美国已建成1526个高VHF基站(100-1000KW)和516个VHF基站(最高10KW) [10] 技术优势 - 基础设施已建成，部署增量成本低 [15] - 紧急情况下仍可运行，具有频率多样性 [15] - 室内覆盖能力强(高功率、高塔)，可无限用户接入 [15] - 完全独立于GPS、互联网和蜂窝网络 [8] 应用场景 - 提供独立于GPS的时间和位置服务 [16] - 检测GPS欺骗 [16] - 支持混合定位技术(DGPS/RTK,A-GPS辅助数据) [16] 技术实现细节 - 信号结构包含前导码(时间)、引导码(到达时间估计)和有效载荷(基站位置信息) [20] - 采用伪距多边测量技术进行定位计算 [23][25][28] - 时间同步通过GPS天线、定时误差测量设备和调整电路实现 [21] 测试与模拟 - 模拟设置使用4个基站，天线高度200米 [31] - 典型模拟结果显示定位误差约18.7米 [33] - 万次模拟测试验证了系统可靠性 [34][35] - 通过报告相邻基站信息可将系统阈值降低至-12dB SNR [35]