《物联网科技导论-李梅-第4章定位系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网科技导论-李梅-第4章定位系统（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 定位系统,4.1 卫星定位系统 4.1.1 全球定位系统GPS 4.1.2 北斗卫星导航系统 4.2 其他定位技术 4.2.1 移动蜂窝无线定位技术 4.2.2 无线室内环境定位 4.2.3 A-GPS,本章内容,为什么需要定位？,基于位置的服务 自动导航 搜索周边服务信息 基于位置的社交网络：Four square 位置信息和我们的生活息息相关,位置信息不是单纯的“位置” 地理位置（空间坐标） 处在该位置的时刻（时间坐标） 处在该位置的对象（身份信息）,卫星定位系统是以确定空间位置为目标而构成的相互关联的一个集合体或装置（部件）。它以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、
2、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。,卫星定位,各国的卫星定位系统 美国：GPS 俄罗斯：GLONASS 欧盟：伽利略 中国：北斗一号（区域）、北斗二号（全球） GPS是目前世界上最常用的卫星导航系统。,GPS：发展简史,1973年，美国国防部开始GPS计划 1983年，里根承诺将来对民间开放使用 1989年，正式开始发射GPS工作卫星 1994年，卫星星座组网完成，投入使用 2000年，克林顿下令取消军用/民用信号的精度差别对待,GPS：系统结构,宇宙空间部分 24颗工作卫星 地面监控部分（全部在美国境内） 1个主控中心（另有1个备用） 4
3、个专用地面天线 6个专用监视站 用户设备部分 GPS接收机,GPS：定位接收机,GPS：定位原理,GPS：定位原理,GPS：主要优缺点,优点 精度高 全球覆盖，可用于险恶环境 缺点 启动时间长 室内信号差 需要GPS接收机,GPS典型应用：汽车导航,最初仅能提供位置和周边地图 第二代汽车导航系统可根据目的地自动计算“最短”路线 互联网时代，汽车导航可从交管部门取得路况咨询，优化路线，找出“最快”路线,GPS典型应用：汽车导航,物联网时代，感知更透彻 综合道路状况，污染指数，天气状况，加油站的分布，驾驶员的身体状况等各种因素找出“最佳”路线 由“以路为本”转变到“以人为本”,北斗卫星导航系统,北
4、斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。,移动蜂窝无线定位,GSM蜂窝网络 通讯区域被分割成蜂窝小区 每个小区对应一个通讯基站 通讯设备连接小区对应基站进行通讯 利用基站位置已知的条件，可对通讯设备进行定位,在蜂窝网络中，有一类系统被叫做前向链路定位系统，如图。 携带与移动台位置有关的特征信息，通过多个已知位置的发射机发射给移动台。移动台根据其所接收到的信号，确定其与各发射机之间的几何位置关系。接着，移动台根据一些相关算法，对其自身位置进行定位估计，由移动台自身掌握其自己的位置信息。,在蜂窝网络
5、中，这另一类系统被叫做反向链路定位系统，如图。多个固定位置的接收机，同时检测移动台所发射的信号。接着，将各接收信号携带的某种与移动台位置由关的特征信息送到一个信息处理中心进行处理，最后计算出移动台的估计位置。,单基站定位法,COO定位（Cell of Origin） 将移动设备所属基站的位置视为移动设备的位置 精度直接取决于基站覆盖的范围 基站分布疏松地区，一个基站覆盖范围半径可达数公里，误差巨大 优点：简单、快速，适用紧急情况,多基站定位法,ToA/TDoA定位法 需要三个基站才能定位 稀疏地区可能只能收到两个基站的信号，不适用 AoA定位法,蜂窝基站定位：主要优缺点,优点 不需要GPS接收
6、机，可通讯即可定位 启动速度慢 信号穿透能力强，室内亦可接收到 缺点 定位精度相对较低 基站需要有专门硬件，造价昂贵,典型应用：紧急电话定位,美国E-911系统 拨打报警电话时，根据基站定位出手机位置，自动接到最近警局 综合了各种定位系统，包括ToA，TDoA，AoA，RSS，A-GPS 使用时尝试各种定位方法，择优而用,无线室内环境定位,室内环境的复杂性 多径效应 原因：障碍物反射电磁波，反射波和原始波在接收端混叠 室内障碍物众多，多径效应明显 对电磁波的阻碍作用 长波信号（GPS）传播能力强，穿透能力弱 室内应选用短波信号来进行定位,无线室内环境定位,需求主要来自企业和个人：难以购置ToA，TDoA，AoA等技术所需的昂贵硬件 RSS定位技术 使用信号强度进行定位 利用已有的无线网络（蓝牙、Wi-Fi、ZigBee） 红外线、超声波、蓝牙、RFID、超宽带,新兴定位系统,A-GPS GPS定位和蜂窝基站定位的结合体 利用基站定位确定大致范围 连接网络查询当前位置可见卫星 大大缩短搜索卫星的时间,
