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什么是室内定位技能与长距离移动定位技能

移动定位技术在近几年取得了很大的发展,尤其是各种技术的混合研究和应用,我们可以扬长避短,加速技术突破的进程。但就其商业应用的开发来说,目前不过是刚刚起步,除了某些特定的跟踪或监测用途,作为民用的巨大商

美国联邦通讯委员会(FCC)于1996年下达指示要求移动运营商为移动电话用户供给E-911(紧迫救援)服务,这就要求对一切移动电话用户完成定位功用,一起,FCC又于1999年对定位精度做出新的要求。

FCC的这些行动大大促进了关于定位技能及其服务事务研讨的开展,许多国家开端致力于研讨商用定位技能并推出了各具特色的商用定位服务。近几年,全球移动用户的数量迅猛开展,为商用方位服务供给了极端诱人的市场前景。有关报导猜测,2006年全球移动用户的对折有望成为方位服务用户,其事务收入可达185亿美元。相关的方位服务事务可包含:紧迫求救电话服务、物流办理、商业求助电话服务、个人问询服务、车辆导航服务、特定盯梢服务等等。

1、移动定位技能

移动定位技能是运用无线移动通讯网络,经过对接纳到的无线电波的一些参数进行丈量,依据特定的算法对某一移动终端或个人在某一时刻地点的地理方位进行准确测定,以便为移动终端用户供给相关的方位信息服务,或进行实时的监测和盯梢。依据移动定位的基本原理,移动定位大致可分为两类:依据移动网络的定位技能和依据移动终端的定位技能,还有的把这两者的混合定位作为第三种定位技能。

1.1依据移动网络的定位技能

依据Cell-ID的定位技能:该技能又称来源蜂窝小区(CellOfOrigin)定位技能。每个小区都有自己特定的小区标识号(Cell-ID),当进入某一小区时,移动终端要在当时小区进行注册,体系的数据中就会有相应的小区ID标识。体系依据收集到的移动终端地点小区的标识号来确认移动终端用户的方位。这种定位技能在小区密布的区域精度较高且易于完成,无需对现有网络和手机做较大的改动,得到广泛的运用。

抵达时刻TOA(TimeOfArrival)定位技能:移动终端发射丈量信号抵达3个以上的基站,经过丈量抵达所用的时刻(须确保时刻同步),并施以特定算法的核算,完成对移动终端的定位。在该算法中,移动终端坐落以基站为圆心,移动终端和基站之间的电波传输间隔为半径的圆上,三个圆的交点即为移动终端地点的方位。

抵达时刻差TDOA(TimeDifference0fArrival)定位技能:移动终端对基站进行监听并丈量出信号抵达两个基站的时刻差,每两个基站得到一个丈量值,构成一个双曲线定位区,这样,三个基站得到2个双曲线定位区,求解出它们的交结点并施以附加条件就能够得到移动终端的切当方位。因为所丈量为时刻差而非肯守时刻,不用满意时刻同步的要求,所以TDOA备受重视。

增强型观测时刻差E-OTD(Enhanced-ObservedTimeDifference)定位技能:在无线网络中放置若干方位接纳器或参阅点作为方位丈量单元LMU,参阅点都有一个准确的守时源,当具有E-OTD功用的手机和LMU接纳到3个以上的基站信号时,每个基站信号抵达两者的时刻差将被算出来,然后预算出手机地点的方位。这项定位技能定位精度较高但硬件完成也杂乱。

视点抵达AOA(ArrivalofAngle)定位技能:这种定位技能的首要条件是基站需装设阵列智能天线。经过这种天线测出基站与发送信号的移动终端之间的视点,进一步确认两者之间的连线,这样移动终端与两个基站可得到两条连线,其交点即为待测移动终端的方位。该定位技能的缺陷是所需智能天线要求较高,且有定位盲点。

1.2依据移动终端的定位技能

该定位技能的原理是:多个已知方位的基站发射信号,所发射信号带着有与基站方位有关的特征信息,当移动终端接纳到这些信号后,确认其与各基站之间的几许方位联系,并依据相关算法对其自身方位进行定位预算,然后得到自身的方位信息。具有较高的定位精度。但其丧命的缺陷是需求手机参加定位参数的丈量并进行坐标方位的核算,有必要对手机和网络的软硬件加以改造或晋级,现在倾向的做法是在手机内集成GPS接纳机,加大了手机的能耗,并且从商用视点来看很难做到大面积的推行和运用。

现在已提出的依据移动终端的定位技能首要包含:下行链路观测抵达时刻差(OTDOA)办法、依据GPS的定位技能,如差分GPS(DGPS)、辅佐GPS(A-GPS)等。依据技能开展动态,咱们把要点集中于DGPS和A-GPS上:(1)GPS定位技能经过多年的开展,因为其定位精度高、掩盖规模广的长处,在军事用处中发挥着巨大的效果,近几年开端向各个领域浸透并得到广泛的运用。差分GPS技能能够进步GPS体系的定位精度。原理是:基准接纳机对自己施行定位,得到的定位成果与自己的确知的地理方位相比较得到差值,该差值被用作公共差错批改值,对与基准接纳处于同一区域且共用四颗卫星进行定位的移动接纳机来说,它们明显具有相同的公共差错。因而借助于公共差错批改值能够批改移动接纳机的定位成果,然后进步定位精度。(2)选用GPS对移动台直接定位时,初次定位需求较长的时刻,这关于紧迫救援的事务是不允许的。A-GPS能够有效地处理这个问题。运用辅佐GPS进行定位时,GPS参阅网络可将辅佐的定位信息经过无线通讯网络传送给移动台,可减小查找时刻,使定位时刻降至几秒钟,并且辅佐的定位信息也为在信号严峻式微的市区或室内运用GPS定位技能供给了或许。别的,因为在两次定位间歇期间GPS接纳机可处于休眠状况,所以能够下降手机的能耗。综上所述,AGPS补偿传统的GPS定位技能的缺陷,使得GPS打破定位边界完成室内GPS定位。

2、室内定位技能

2.1光盯梢定位体系

该体系品种繁复,但都要求所盯梢方针和探测器之间线性可视,这就把它的运用限制到了仅室内的规模且须确保所监测的方针是不透明的。在视频监督体系中,往往选用在被监控的环境中装置多台摄像设备,这些摄像设备可连接到一台或几台视频监控器上,经过视频监控器,对调查方针进行实时动态地监控,有的乃至能够进行必要的数据存储。光定位技能也被运用于机器人体系,经过固定的红外线摄像机和许多红外线发光二极管的一系列协同合作,抵达定位的意图。因为其自身的特色,要完成高精度的光定位技能,其装备要求比较杂乱。

2.2室内GPS定位技能

当GPS接纳机在室内作业时,因为信号受建筑物的影响而大大衰减到非常弱小的境地,要想抵达室外相同直接从卫星广播中提取导航数据和时刻信息是不或许的。为了得到较高的信号灵敏度,就需求延长在每个码推迟上的停留时刻,A-GPS技能为这个问题的处理供给了或许性。室内GPS技能选用很多的相关器并行地查找或许的推迟码,一起,也有助于完成快速定位。这种室内GPS定位技能因为需求在手机内集成GPS接纳器,决议了它的运用受限性,为此,把具有该功用的手机价格降到人们能够接受的规模内成了室内GPS技能寻求的方针之一。一般GPS接纳机正朝着单片机的方向开展,并努力完成把GPS的RF电路和多相关器电路集成人手机现存的RF芯片和归纳数字芯片中。

2.3超声波定位技能(UltrasonicPositioningTechnologies)

该技能因为其成本低、结构简略易于完成而被人们广泛选用。现在,市场上的超声波收、发器技能老练且价格低廉,因而运用较为广泛。超声波测距大都选用反射式测距法,即发射超声波并接纳由被测物发生回波,依据回波与发射波的时刻差核算出待测间隔,有的则选用单向测距法。超声波定位体系可由若干个应答器和一个主测距器组成,主测距器放置在被测物体上,在微机指令信号的效果下向方位固定的应答器发射同频率的无线电信号,应答器在收到无线电信号后一起向主测距器发射超声波信号,得到主测距器与各个应答器之间的间隔。当一起有三个或三个以上不在同一直线上的应答器做出回应时,咱们能够依据相关核算确认出被测物体地点的二维坐标系下的方位。咱们在无线传感器网络下依据超声波技能的3D定位体系的研发中选用超声波定位技能,为了战胜超声波声吸收严峻而影响其传输间隔的缺陷,咱们决议不选用反射测距法而是用单向测距法。

2.4蓝牙技能(Bluetooth)

该技能是一种短间隔低功耗的无线传输技能,支撑点到点、点到多点的话音和数据事务。能够完成不同设备之间的短间隔无线互联。在室内装置恰当的蓝牙局域网接入点,把网络装备成依据多用户的根底网络连接形式,并确保蓝牙局域网接入点始终是这个轻轻网(piconet)的主设备(master),就能够取得用户的方位信息,完成运用蓝牙技能定位的意图。选用该技能作室内短间隔定位其长处是简单发现设备且信号传输不受视距的影响,缺陷是现在蓝牙器材和设备价格昂贵。

3、结束语

移动定位技能在近几年取得了很大的开展,尤其是各种技能的混合研讨和运用,咱们能够取长补短,加快技能打破的进程。但就其商业运用的开发来说,现在不过是刚刚起步,除了某些特定的盯梢或监测用处,作为民用的巨大商业潜力尚待进一步的开发,在未来的手机事务中,方位事务服务很或许带来巨大的商机,并给人们带来极大的便当。别的,室内定位技能有待于进一步研讨完善,一旦打破的屏障,定位技能将会出出现相得益彰之势,相关的方位服务事务也必将深人人们的日子。

作者:马玉秋 龙承志 沈树群

相关阅览:室内定位技能及设计方案纵览

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