• <noscript id="yywya"><kbd id="yywya"></kbd></noscript>
  • 發布時間:2020-10-06 11:40 原文鏈接: 3D視界|物聯網定位技術超全解析(一)

    GPS和基站定位技術基本滿足了用戶在室外場景中對位置服務的需求。然而,人的一生當中有80%的時間是在室內度過的,個人用戶、服務機器人、新型物聯網設備等大量的定位需求也發生在室內;而室內場景受到建筑物的遮擋,GNSS信號快速衰減,甚至完全拒止,無法滿足室內場景中導航定位的需要。近年來,位置服務的相關技術和產業正從室外向室內發展,以提供無所不在的基于位置的服務,其主要推動力是室內位置服務所能帶來的巨大的應用和商業潛能......

    早在15世紀,當人類開始探索海洋的時候,定位技術也隨之催生。當時的定位方法十分粗糙,就是是運用航海圖和星象圖以確定自己的位置。

    隨著社會的進步和科技的發展,定位技術在技術手段、定位精度、可用性等方面均取得質的飛越,并且逐步從航海、航天、航空、測繪、軍事、自然災害預防等“高大上”的領域逐步滲透社會生活的方方面面,成為人們日常中不可或缺的重要應用——比如人員搜尋、位置查找、交通管理、車輛導航與路線規劃等等……

    總體來說,定位可以按照使用場景的不同劃分為室內定位和室外定位兩大類,因為場景不同,需求也就不同,所以分別采用的定位技術也不盡相同。

    成熟的室外定位技術

    目前應用于室外定位的主流技術主要有衛星定位和基站定位兩種。

    1.衛星定位

    衛星定位即是通過接收衛星提供的經緯度坐標信號來進行定位,衛星定位系統主要有:美國全球定位系(GPS)、俄羅斯格洛納斯(GLONASS)、歐洲伽利略(GALILEO)系統、中國北斗衛星導航系統,其中GPS系統是現階段應用最為廣泛、技術最為成熟的衛星定位技術。

    GPS全球衛星定位系統由三部分組成:空間部分、地面控制部分、用戶設備部分。

    • 空間部分是由24 顆工作衛星組成,它們均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆),衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象;

    • 控制部分主要由監測站、主控站、備用主控站、信息注入站構成,主要負責GPS衛星陣的管理控制;

    • 用戶設備部分主要是GPS接收機,主要功能是接收GPS衛星發射的信號,獲得定位信息和觀測量,經數據處理實現定位。

    GPS的定位原理說白了就是通過四顆已知位置的衛星來確定GPS接收器的位置。

    要達到這一目的,衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間,再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾,這一距離并不是用戶與衛星之間的真實距離,而是偽距)。

    當GPS衛星正常工作時,會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航電文。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。然而,由于用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步,所以除了用戶的三維坐標x、y、z外,還要引進一個變量 t 即衛星與接收機之間的時間差作為未知數,然后用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置,至少要能接收到4個衛星的信號。如下圖所示:

    圖:GPS定位原理

    衛星定位雖然精度高、覆蓋廣,但其成本昂貴、功耗大,并不適合于所有用戶。

    2.基站定位

    基站定位一般應用于手機用戶,手機基站定位服務又叫做移動位置服務(LBS,Location Based Service),它是通過電信移動運營商的網絡(如GSM網)獲取移動終端用戶的位置信息。

    手機等移動設備在插入sim卡開機以后,會主動搜索周圍的基站信息,與基站建立聯系,而且在可以搜索到信號的區域,手機能搜索到的基站不止一個,只不過遠近程度不同,再進行通信時會選取距離最近、信號最強的基站作為通信基站。其余的基站并不是沒有用處了,當你的位置發生移動時,不同基站的信號強度會發生變化,如果基站A的信號不如基站B了,手機為了防止突然間中斷鏈接,會先和基站B進行通信,協調好通信方式之后就會從A切換到B。這也就是為什么同樣是待機一天,你在火車上比在家里耗電要多的原因,手機需要不停的搜索、連接基站。

    基站定位的原理也很簡單:我們知道,距離基站越遠,信號越差,根據手機收到的信號強度可以大致估計距離基站的遠近,當手機同時搜索到至少三個基站的信號時(現在的網絡覆蓋這是很輕松的一件事情),大致可以估計出距離基站的遠近;基站在移動網絡中是唯一確定的,其地理位置也是唯一的,也就可以得到三個基站(三個點)距離手機的距離,根據三點定位原理,只需要以基站為圓心,距離為半徑多次畫圓即可,這些圓的交點就是手機的位置。

    圖:基站“三點定位”原理


  • <noscript id="yywya"><kbd id="yywya"></kbd></noscript>
  • 东京热 下载