在全球定位系统广泛应用的今天,北斗和 GPS 卫星导航技术已成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。然而,当我们身处室内时,由于建筑物对卫星信号的阻挡和衰减,常常难以获取到稳定的卫星信号。本文将详细探讨在室内搜索到北斗 GPS 卫星信号的有效方法,帮助大家在室内也能顺利使用卫星导航定位服务。
一、信号受阻原因分析
卫星信号从太空中的卫星发射出来,属于高频电磁波,其穿透能力有限。室内环境中,建筑物的墙体、楼板等结构由钢筋混凝土、金属框架、砖石等材料构成,这些材料会对卫星信号产生强烈的反射、吸收和散射作用。例如,钢筋混凝土墙体对卫星信号的衰减可达 20 - 30dB,金属框架甚至能完全阻挡卫星信号,使得信号强度大幅降低,难以被室内的接收设备捕捉到。
二、室内收到卫星信号的方法
1,设备靠窗放置
将卫星信号接收设备放置在窗户边,是最为简便且经济的方式。窗户相较于墙体,对卫星信号的阻挡较弱,玻璃材质对卫星信号的衰减较小,能让更多信号穿透进入室内 。以常见的手机为例,当在室内将手机靠近窗户时,部分支持北斗和 GPS 的手机定位速度和精度会有明显提升。不过,在实际操作中,要避免窗户附近存在金属窗帘、金属防护网等,这些金属物体会对信号产生反射和屏蔽作用,抵消靠窗放置设备的优势。同时,若窗户玻璃上贴有金属膜,也会影响信号接收,建议选择无金属遮挡和无特殊贴膜的窗户位置放置设备。
这种方法优点是经济,操作简单方便;缺点是不稳定。因为设备靠窗放置,首先楼房已经遮挡了一半以上的天空,所收到的卫星数量至少会减半(实际操作经验显示,卫星数量会减少3/4)。如果窗户能打开(注意安全,防止坠落,坠物),效果会稍好,隔着玻璃的话,信号强度会减半(经验数据,根据玻璃种类、厚度等会有不同)。
2,外接室外天线
外接室外天线能够突破室内空间的限制,获取更强的卫星信号。具体实施时,可选用高增益的室外天线,如螺旋天线、八木天线等,增益值通常在 6dB - 10dB 之间,增益越高,接收信号的能力越强。将天线安装在屋顶、阳台外侧等无遮挡或遮挡较少的室外区域,使用低损耗的射频同轴电缆连接天线与室内的接收机。例如,在家庭场景中,将室外天线安装在屋顶,通过电缆引入室内与专业的卫星导航接收机相连,能显著增强北斗和 GPS 信号强度,使室内定位精度从数米提升至亚米级。但需要注意电缆的长度不宜过长,过长会导致信号衰减,一般控制在 30 米以内为宜,并且要做好电缆的防水、防雷措施,保障设备安全稳定运行。
外接天线的方式优点是成本低、效果佳、稳定性好;缺点是有些GPS设备没有外置天线接口,无法使用外置天线。
3,房顶改造
房顶改造是一种较为彻底的改善室内卫星信号接收的方式。可以在房顶安装透明或半透明的特殊材质,如聚碳酸酯板,其对卫星信号的衰减极小,能有效减少建筑结构对信号的阻挡,让卫星信号更顺利地穿透房顶进入室内。对于一些对卫星信号要求较高的商业场所或科研机构,还可以在房顶建设卫星信号接收室,配备专业的信号接收设备和屏蔽装置,减少外界干扰,保证信号接收的稳定性和准确性 。不过,房顶改造涉及建筑施工,需要提前了解当地的建筑规范和审批流程,确保改造工程合法合规。同时,改造过程中要做好防水、防风等防护措施,避免影响建筑的正常使用。
优点,一劳永逸,效果好;缺点,成本高,工作量大,施工复杂。适合初建厂房。
4,信号转发
信号转发是通过设备将室外的卫星信号引入室内并放大转发。常见的设备是室内卫星信号转发器,它由室外接收天线、信号处理主机和室内发射天线组成。室外接收天线负责在房顶等信号良好的室外位置接收卫星信号,传输至信号处理主机;主机对信号进行放大、滤波、变频等处理,去除噪声和干扰,增强信号强度;最后通过室内发射天线将处理后的信号均匀发射到室内各个区域。在大型商场、机场候机楼等室内空间广阔的场所,部署信号转发系统后,能实现卫星信号的全覆盖,满足用户在室内使用卫星导航、定位等服务的需求。在安装信号转发设备时,要合理规划室内发射天线的位置和发射功率,避免信号过强产生干扰,同时要定期对设备进行维护和校准,确保信号转发效果。
优点,安装简单,适合车间品检,研发实验室,产品展台等室内环境使用。缺点,覆盖范围小(半径30米),无法室内精确定位(GPS定位位置为室外天线的位置)。