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物联网定位技术超全解析(上)

创建时间:2018/1/19 10:17:36 |浏览量:

定位技术在现如今早就不是新奇的技术,但早在15世纪,当人类开始探索海洋的时候,是运用航海图和星象图以确定自己的位置,定位方法十分粗糙。

 

随着社会的进步和科技的发展,定位技术逐步从航海、航天、航空、测绘、军事、自然灾害预防等“高大上”的领域逐步渗透社会生活的方方面面,成为人们日常中不可或缺的重要应用——比如人员搜寻、位置查找、交通管理、车辆导航与路线规划等……

 

总体来说,定位可以按照使用场景的不同划分为室内定位和室外定位两大类,因为场景不同,需求也就不同,所以分别采用的定位技术也不尽相同。

 

室外定位技术目前应用的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。


1、卫星定位
卫星定位是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位,卫星定位系统主要有:美国全球定位系(GPS)、中国北斗卫星导航系统、欧洲伽利略(GALILEO)系统、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS),其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。

 

GPS的定位原理是通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分、地面控制部分、用户设备部分。

 

 

空间部分是由24 颗工作卫星组成,它们均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),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,并能保持良好定位解算精度的几何图象;控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成,主要负责GPS卫星阵的管理控制;用户设备部分主要是GPS接收机,主要功能是接收GPS卫星发射的信号,获得定位信息和观测量,经数据处理实现定位。

 

图:GPS定位原理

卫星定位虽然精度高、覆盖广,但其成本昂贵、功耗大,并不适合于所有用户。

 

2、基站定位

 

 

基站定位一般应用于手机用户,它是通过电信移动运营商的网络(如GSM网)获取移动终端用户的位置信息。手机等移动设备在插入sim卡开机以后,会主动搜索周围的基站信息,与基站建立联系,而且在可以搜索到信号的区域,手机能搜索到的基站不止一个,只不过远近程度不同,再进行通信时会选取距离最近、信号最强的基站作为通信基站。其余的基站在你的位置发生移动时,不同基站的信号强度会发生变化,如果基站A的信号不如基站B了,手机为了防止突然间中断链接,会先和基站B进行通信,协调好通信方式之后就会从A切换到B。这也就是为什么同样是待机一天,你在火车上比在家里耗电要多的原因,手机需要不停的搜索、连接基站。


基站定位的原理也很简单:根据手机收到的信号强度可以大致估计距离基站的远近,当手机同时搜索到至少三个基站的信号时,大致可以估计出距离基站的远近;基站在移动网络中是唯一确定的,其地理位置也是唯一的,也就可以得到三个基站(三个点)距离手机的距离,根据三点定位原理,只需要以基站为圆心,距离为半径多次画圆即可,这些圆的交点就是手机的位置。

 

图:基站“三点定位”原理

由于基站定位时,信号很容易受到干扰,所以先天就决定了它定位的不准确性,精度大约在150米左右,基本无法开车导航。定位条件是必须在有基站信号的位置,手机处于sim卡注册状态(飞行模式下开wifi和拔出sim卡都不行),而且必须收到3个基站的信号,无论是否在室内。但是,定位速度超快,一旦有信号就可以定位,目前主要用途是没有GPS且没有wifi的情况下快速大体了解下你的位置。

 

 

GPS和基站定位技术基本满足了用户在室外场景中对位置服务的需求。然而,人的一生当中有80%的时间是在室内度过的,个人用户、服务机器人、新型物联网设备等大量的定位需求也发生在室内;而室内场景受到建筑物的遮挡,GNSS信号快速衰减,甚至完全拒止,无法满足室内场景中导航定位的需要。所以,下一节我们就来介绍下物联网的室内定位技术吧!

 

(图文来源于网络,侵删)

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