《物联网导论》第4章_定位系统v1.1

第4章 定位系统

通过 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。

定位系统

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 搜索周边服务信息

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