第6章 物联网定位技术研究报告.ppt

图6.7 GPS定位原理： R1’，R2’，R3’和R4’为所测伪距 GPS定位可分为单点定位和相对定位（或称差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。利用单独的GPS接收机定位的精度为30米左右。为了有效提高定位精度，提出了差分定位技术。 其基本原理是用一个已知位置的固定接收机站来测算GPS的误差。差分定位是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。具有伪距差分功能的GPS 接收机的定位精度在1—10米之间。 总的来说，GPS定位系统有如下特点： 1）能够全球、 全天候工作。能够覆盖全球98%的面积。 2）定位精度高。单机定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 3）操作简便，应用广泛。只需要一台GPS接收机即可准确确定用户所在的位置。已经广泛的应用于军事工程，道路工程，车辆。船舶导航等多种应用中。 GPS的主要特点 北斗卫星导航系统简介 北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。其建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。 北斗一号 北斗卫星导航试验系统（双星定位导航系统）是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。该系统主要由由空间星座、地面控制中心系统和用户终端三部分构成。空间星座部分包括三颗地球同步轨道卫星，包括两颗地球静止卫星和一颗在轨备份卫星。 北斗地面控制中心系统作为整个系统的功能中枢，完成用户终端位置解算、通信信息转发、用户数据保存、系统监控管理等一系列功能，可为用户提供定位、通信和授时服务。用户终端是直接由用户使用的设备，用于发送定位请求和通信信息，接收定位信息、通信信息和定时信息，实现单机定位和双向数字简短报文通信功能，也可作为自主导航和精确授时设备。 北斗二号 以北斗导航试验系统为基础，我国开始逐步实施北斗卫星导航系统的建设，首先满足中国及其周边地区的导航定位需求，并进行系统的组网和测试，逐步构建一个类似GPS的全球卫星导航定位系统，称为北斗卫星导航定位系统，简称北斗二号。 北斗定位系统与GPS定位系统的比较 与GPS相比，北斗具有如下优点： 北斗导航系统可以提供导航定位服务，其精度可以达到重点地区水平10米，高程10米，其他大部分地区水平20米，高程20米；测速精度优于0.2米/秒。这和美国GPS的水平是差不多的。 第二，授时服务。授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。 第三，短报文通信服务。这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的短信息交换能力。 第四，具备一定的必威体育官网网址、抗干扰和抗摧毁能力；系统的导航定位用户容量不再受到限制，并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低，满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。 北斗也具有一些缺点，如用户数受限，由于采用主动定位方式而使得对主控中心的依赖性更高等问题。 蜂窝系统定位技术 蜂窝系统定位一般是指在蜂窝系统中利用无线电信号来确定一个移动对象（通常是手机，也称作移动台)所在的地理位置。利用蜂窝系统定位技术，移动通信运营商可以为用户提供很多的定位相关服务，如提供用户所在的位置信息，根据用户所在的位置不同进行灵活的收费服务，在蜂窝系统中进行网络优化和资源管理等。 根据获得移动台位置信息方式的不同，蜂窝定位系统大致可分为3类： 基于移动台的定位系统 基于网络的定位系统 移动台辅助定位系统 蜂窝系统常用定位技术 蜂窝系统中常用的定位技术有很多，这里我们主要介绍几种有代表性的定位技术，包括: 基于GPS的定位技术 起源蜂窝小区定位技术 基于到达角的定位技术 基于距离的定位技术 GPS是一种比较成熟的定位技术，能够在全球范围内提供较为准确的定位。 GPS定位不能应用于室内，并且在容易受到城市里的高楼等环境的影响，定位精度下降较大。 GPS定位系统的实时性不强，为了适用于蜂窝系统定位，有必要对实时性进行改进。 基于GPS的定位技术 差分GPS技术的原理是使用基准接收机来消除GPS定位中的公共误差。其中