第6章-物联网网络定位和发现技术.pptx

第 6 章网络定位和发现技术 学习任务本章主要涉及： GPS全球定位系统 1蜂窝基站定位 2新兴定位系统（ AGPS ） 3Click to add title in here学习任务本章主要涉及：无线室内环境定位4传感器网络节点定位技术 5传感器网络时间同步技术6Click to add title in here6.1 位置服务位置服务（LBS，Location Based Services）又称定位服务，LBS是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。6.1 位置服务位置服务（LBS，Location Based Services）又称定位服务，LBS是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。关于位置服务的定义有很多。1994年，美国学者Schilit首先提出了位置服务的三大目标：你在哪里(空间信息)、你和谁在一起(社会信息)、附近有什么资源(信息查询)。这也成为了LBS最基础的内容。 6.1 位置服务对于位置定义有如下几种方法： 　1) AOA(angle of arrival )指通过两个基站的交集来获取移动台(Mobile station)的位置； 　2) TDOA(time difference of arrival)工作原来类似与GPS。通过一个移动台和多个基站交互的时间差来定位； 　3) location signature位置标记。对每个位置区进行标识来获取位置； 　4) 卫星定位。6.1 位置服务 需要特别说明的是，位置信息不是单纯的“位置”，而是包括：① 地理位置（空间坐标）② 处在该位置的时刻（时间坐标）③ 处在该位置的对象（身份信息）6.2 GPS全球定位系统GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务.经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。6.2.1. GPS构成GPS全球定位系统由空间部分、地面控制系统和用户设备部分三部分组成。① 空间部分GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星，3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上,轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 6.2.1. GPS构成② 地面控制系统地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 ③ 用户设备部分用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。6.2.1. GPS构成当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。6.2.1. GPS构成GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。6.2.2. GPS工作过程GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）.6.2.2. GPS工作过程当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离