摘要
全球卫星导航系统(GNSS)被广泛用于导航和时间分配1，2，3.这些特征对于移动通信网络等关键基础设施，以及自动驾驶和可持续能源电网等新兴技术都是不可或缺的3.，4。尽管GNSS可以提供厘米级的精度，但由于多径传播和天空视野受阻，GNSS接收机容易出现数米级的误差，尤其是在最需要精确定位的城市地区1，5，6。此外，GNSS的漏洞，加上缺乏备份系统，对依赖GNSS的技术构成了严重的风险7。在这里，我们展示了一个独立于GNSS的地面定位系统，并通过无线发射机群提供卓越的性能，通过光纤以太网在亚纳秒级连接和时间同步8。使用类似于移动通信网络中遇到的光学和无线传输方案，并利用频谱高效的虚拟宽带信号，减轻了多径传播的有害影响9，从而在易于多路径的室外环境中实现强大的分米级定位和亚纳秒计时。这项工作让我们看到了未来，电信网络不仅提供连接，而且还提供与gnss无关的定时和定位服务，具有前所未有的准确性和可靠性。
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确认
本研究由荷兰研究理事会(NWO)资助，资助金额为12346和13970，并得到KPN, VSL, OPNT和Fugro的额外支持。我们感谢L. Boonstra、T. Theijn和R. Smets在光学基础设施方面的支持，L. Colussi和F. van Osselen在获得3.96 ghz实验许可证方面的支持，以及R. Tamboer和T. Jonathan在TGV实现试验台方面的支持。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
概念化，j.c.j.k.， G.J.M.J.和C.C.J.M.T.;方法,J.C.J.K H.D。C.E.V.D, E.F.D, G.J.M.J. C.C.J.M.T.;原型系统开发、H.D.和c.e.v.d;样机部署和现场试验(实验)、h.d.、c.e.v.d.、e.f.d.、G.J.M.J.和C.C.J.M.T.;测量数据处理、分析和验证，H.D.和C.E.V.D.;写作——初稿准备，J.C.J.K.;writing-review和编辑,J.C.J.K H.D。C.E.V.D, E.F.D, G.J.M.J. C.C.J.M.T.;可视化，j.c.j.k.， H.D.和C.E.V.D.;项目管理和资金获取，j.c.j.k.， G.J.M.J.和C.C.J.M.T.，所有作者都已阅读并同意发表版本的手稿。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
J.C.J.K.是OPNT bv的联合创始人和股东。其他作者宣称没有利益竞争。
同行评审
同行评审信息
自然感谢Todd Humphreys, Christos Laoudias和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。同行评审报告是可用的。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1 TNPS试验台示意图。
代尔夫特理工大学(TU D)数据中心的位置和光纤连接的示意图显示。用于实现UTC(VSL)和同步WR网络的参考原子钟位于VSL。地图数据版权归OpenStreetMap所有(https://www.openstreetmap.org/copyright)，在开放数据库许可证1.0下获得。
扩展数据图2车辆设置和TGV站点。
Rx天线和两个360°棱镜安装在车顶上。背景中可见TGV试验场的一部分(观看方向为东南)。各种Tx-我天线，以及两个总站。Tx-2被树枝遮住了。
图3同步与异步模式下定位结果对比
一个，两个不同运行的地面真实轨迹，一个是Rx USRP运行在同步模式(蓝色)，另一个是Rx USRP运行在异步模式(黄色)。b中所示的同步和异步运行的TD位置误差和95%椭圆一个，按照相同的颜色编码。黑色叉表示GT解及其不确定度。c和在b，但对于CP歧义-浮点解。注意图表的不同比例。d和在b，但CP歧义固定解决方案。在同步模式运行的早期阶段(蓝色)，应用了不正确的整数校正，导致了小岛屿的偏置位置误差。
图4水平精度与星座大小。
水平定位精度，(σ东2+σ北2）1／2，带σ东和σ北由非线性最小二乘优化确定的位置标准偏差，假定测距误差的标准偏差为σr= 6厘米所有发射机。超过50厘米的值被剪切并替换为白色区域。还显示了使用扩展数据图的异步接收机运行的OFDM-TD位置解决方案。3.(蓝色曲线)，以及相应的真实路径(红色曲线)。一个，全TNPS星座的精度和位置解决方案。b，移除Tx-1和Tx-3后TNPS星座的精度和位置解决方案。c，移除Tx-1、Tx-2和Tx-5后的TNPS星座的精度和位置解。d，移除Tx-6后TNPS星座的精度和位置解决方案。
扩展数据图5修改后的Allan偏差。
VSL时测量WR-GM和WR-SL之间的修正Allan偏差(图2)。1 b)，然后经由已安装光纤的8.2公里往返。
补充信息
权利和权限
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关于本文
引用本文
柯乐梅，邓华，杜乌夫et al。用于分米级地面定位的光-无线混合网络。自然611， 473-478(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05315-7
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05315-7
这篇文章被引用
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