第6章 网络定位和发现技术-《物联网技术基础教程》

第 6 章网络定位和发现技术

学习任务本章主要涉及： 本章主要涉及：1 2 3

GPS全球定位系统 GPS全球定位系统 蜂窝基站定位 新兴定位系统( AGPS ) 新兴定位系统(Click to add title in here

学习任务本章主要涉及： 本章主要涉及：4 5 6

无线室内环境定位 传感器网络节点定位技术 传感器网络时间同步技术Click to add title in here

6.1 位置服务 位置服务(LBS,Location Based Services) 位置服务( , ) 又称定位服务， 又称定位服务， LBS是由移动通信网络和卫星定位系统结合在 是由移动通信网络和卫星定位系统结合在 一起提供的一种增值业务， 一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术 获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据 如经纬度坐标数据), 获得移动终端的位置信息 如经纬度坐标数据 ， 提供给移动用户本人或他人以及通信系统， 提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实 现各种与位置相关的业务。 现各种与位置相关的业务。 实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关 的新型服务业务。 的新型服务业务。

6.1 位置服务

位置服务(LBS,Location Based Services)又称 位置服务( , ) 定位服务， 定位服务，LBS是由移动通信网络和卫星定位系统结 是由移动通信网络和卫星定位系统结 合在一起提供的一种增值业务， 合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获 得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据 如经纬度坐标数据), 得移动终端的位置信息 如经纬度坐标数据 ，提供给 移动用户本人或他人以及通信系统， 移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置 相关的业务。 相关的业务。实质上是一种概念较为宽泛的与空间位 置有关的新型服务业务。 置有关的新型服务业务。 关于位置服务的定义有很多。1994年，美国学者 关于位置服务的定义有很多。 年 Schilit首先提出了位置服务的三大目标：你在哪里 空 首先提出了位置服务的三大目标： 首先提出了位置服务的三大目标 你在哪里(空 间信息)、你和谁在一起(社会信息 社会信息)、 间信息 、你和谁在一起 社会信息 、附近有什么资源 (信息查询 。这也成为了LBS最基础的内容。 信息查询)。这也成为了 最基础的内容。 信息查询 最基础的内容

6.1 位置服务对于位置定义有如下几种方法： 对于位置定义有如下几种方法： 1) AOA(angle of arrival )指通过两个基站的 指通过两个基站的 交集来获取移动台(Mobile station)的位置； 的位置； 交集来获取移动台 的位置 2) TDOA(time difference of arrival)工作原来 工作原来 类似与GPS。通过一个移动台和多个基站交互的 类似与 。

时间差来定位； 时间差来定位； 3) location signature位置标记。对每个位置 位置标记。 位置标记 区进行标识来获取位置； 区进行标识来获取位置； 4) 卫星定位。 卫星定位。

6.1 位置服务

需要特别说明的是， 需要特别说明的是，位置信息不是单纯的 “位置”,而是包括： 位置” 而是包括： ① 地理位置(空间坐标) 地理位置(空间坐标) ② 处在该位置的时刻(时间坐标) 处在该位置的时刻(时间坐标) ③ 处在该位置的对象(身份信息) 处在该位置的对象(身份信息)

6.2 GPS全球定位系统 全球定位系统 GPS 是英文 是英文Global Positioning System(全球定 (

位系统)的简称。 世纪70年代由美国陆 位系统)的简称。GPS是20世纪 年代由美国陆 是 世纪 海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。 其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全 其主要目的是为陆、 空三大领域提供实时、

天候和全球性的导航服务. 天候和全球性的导航服务 经过 余年的研究实验，耗资 经过20余年的研究实验 耗资300亿美元，到1994 余年的研究实验， 亿美元， 亿美元

年3月，全球覆盖率高达 月 全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座 的 颗 卫星星座 己布设完成。 己布设完成。

6.2.1. GPS构成 构成 GPS全球定位系统由空间部分、地面控制系统和用 全球定位系统由空间部分、 全球定位系统由空间部分 户设备部分三部分组成。 户设备部分三部分组成。 ① 空间部分 GPS的空间部分是由 颗卫星组成 颗工作卫星， 的空间部分是由24颗卫星组成 颗工作卫星， 的空间部分是由 颗卫星组成(21颗工作卫星 3颗备用卫星),它位于距地表 颗备用卫星),它位于距地表20200km的上空 均 的上空,均 颗备用卫星),它位于距地表 的上空 匀分布在6 个轨道面上,轨道倾角为 轨道倾角为55° 匀分布在 个轨道面上 轨道倾角为 °。 卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观 卫星的分布使得在全球任何地方、 测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息 并能在卫星中预存的导航信息。 测到 颗以上的卫星 并能在卫星中预存的导航信息。 GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移， 的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移， 的卫星因为大气摩擦等问题 导航精度会逐渐降低。 导航精度会逐渐降低。

6.2.1. GPS构成 构成② 地面控制系统 地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线 地面控制系统由监测站、主控制站、 所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市 主控制站位于美国科罗拉多州春田市。 所组成 主控制站位于美国科

罗拉多州春田市。 地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算 地面控制站负责收集由卫星传回之讯息 并计算 卫星星历、相对距离,大气校正等数据 大气校正等数据。 卫星星历、相对距离 大气校正等数据。 ③ 用户设备部分 用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功 用户设备部分即 信号接收机。 能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待 测卫星，并跟踪这些卫星的运行。 测卫星，并跟踪这些卫星的运行。

6.2.1. GPS构成 构成 当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出 当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，

接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出 接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率 解调出 卫星轨道参数等数据。 卫星轨道参数等数据。 根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按 根据这些数据，

定位解算方法进行定位计算， 定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地 理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。 理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。 接收机硬件和机内软件以及 接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软

件包构成完整的GPS 用户设备。 用户设备。 件包构成完整的

6.2.1. GPS构成 构成 GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元

两部分。 两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流 电源。关机后，机内电池为 存储器供电， 电源。关机后，机内电池为RAM存储器供电， 存储器供电 以防止数据丢失。 以防止数据丢失。 目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越 目前各种类型的接受机体积越来越小，

来越轻，便于野外观测使用。 来越轻，便于野外观测使用。

6.2.2. GPS工作过程 工作过程 GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星 导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星 到用户接收机之间的距离， 到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数 据就可知道接收机的具体位置。 据就可知道接收机的具体位置。 要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所 要达到这一目的， 记录的时间在卫星星历中查出。 记录的时间在卫星星历中查出。 而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用 …… 此处隐藏：3359字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……