《物联网导论》第4章_定位系统v11.pptx

第4章定位系统通过定位系统获取位置信息是物联网时代的重要研究课题。本章将典型的定位系统和定位技术。内容提要内容回顾第3章介绍了传感器技术传感器的设计需求（低成本与微型化，低功耗，灵活性与扩展性，鲁棒性）传感器的软硬件平台本章介绍位置信息的概念，重点介绍典型的定位系统（卫星定位，蜂窝基站定位，无线室内环境定位，新兴定位系统）以及三种常见的定位技术。本章内容4.1 位置信息4.2 定位系统4.3 定位技术4.4 物联网对定位技术的新挑战位置信息的三大要素是什么？为什么需要定位？基于位置的服务自动导航有哪些信誉好的足球投注网站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）本章内容4.1 位置信息4.2 定位系统4.3 定位技术4.4 物联网对定位技术的新挑战典型的定位系统有哪些？各自有哪些特点？现存主流定位系统卫星定位：GPS蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统：A-GPS，网络定位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。卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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(20m vs 300m)卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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个专用地面天线6个专用监视站用户设备部分GPS接收机卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统GPS：定位原理卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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接收机卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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”路线卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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”卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统蜂窝基站定位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卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统单基站定位法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，适用紧急情况卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统多基站定位法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定位法卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统蜂窝基站定位：主要优缺点优点不需要GPS接收机，可通讯即可定位启动速度kuai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，造价昂贵卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统典型应用：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，择优而用卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统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……卫星定位蜂窝基站定位无线室内环境定位新兴定位系统RFID定位典型应用资产管理在设备上贴上RFID标签需要使用时通过RFID定位找到标签的位置，从而定位设备的位置结合感知技术，还可以监控设备的状况是否空闲是否故障是否老化卫