網(wǎng)絡(luò)定位和發(fā)現(xiàn)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)教程PPT課件

1、學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù) GPS GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) 蜂窩基站定位蜂窩基站定位 新興定位系統(tǒng)（新興定位系統(tǒng)（ AGPS AGPS ） Click to add title in here 123本章主要涉及：本章主要涉及：第1頁(yè)/共76頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)無(wú)線(xiàn)室內(nèi)環(huán)境定位無(wú)線(xiàn)室內(nèi)環(huán)境定位傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù) 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)Click to add title in here 456本章主要涉及：本章主要涉及：第2頁(yè)/共76頁(yè)6.1 位置服務(wù)位置服務(wù) 位置服務(wù)（位置服務(wù)（LBS，Location Based Services）又稱(chēng)定位服務(wù)，

2、）又稱(chēng)定位服務(wù)， LBS是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過(guò)一組定位技術(shù)一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過(guò)一組定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息獲得移動(dòng)終端的位置信息(如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù))，提供給移動(dòng)用戶(hù)本人或他人以及通信系統(tǒng)，實(shí)提供給移動(dòng)用戶(hù)本人或他人以及通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)?，F(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。 實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關(guān)實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。第3頁(yè)/共76頁(yè)6.1 位置服務(wù)位置服務(wù) 位置服務(wù)（位置服務(wù)（LBS，Location Based

3、Services）又）又稱(chēng)定位服務(wù)，稱(chēng)定位服務(wù)，LBS是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過(guò)一組定位統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過(guò)一組定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息(如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù))，提供給移動(dòng)用戶(hù)本人或他人以及通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各提供給移動(dòng)用戶(hù)本人或他人以及通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。 關(guān)于位置服務(wù)的定義有很多。關(guān)于位置服務(wù)的定義有很多。1994年，美國(guó)學(xué)

4、者年，美國(guó)學(xué)者Schilit首先提出了位置服務(wù)的三大目標(biāo)：你在哪里首先提出了位置服務(wù)的三大目標(biāo)：你在哪里(空間信息空間信息)、你和誰(shuí)在一起、你和誰(shuí)在一起(社會(huì)信息社會(huì)信息)、附近有什、附近有什么資源么資源(信息查詢(xún)信息查詢(xún))。這也成為了。這也成為了LBS最基礎(chǔ)的內(nèi)容。最基礎(chǔ)的內(nèi)容。 第4頁(yè)/共76頁(yè)6.1 位置服務(wù)位置服務(wù)對(duì)于位置定義有如下幾種方法：對(duì)于位置定義有如下幾種方法： 1) AOA(angle of arrival )指通過(guò)兩個(gè)基指通過(guò)兩個(gè)基站的交集來(lái)獲取移動(dòng)臺(tái)站的交集來(lái)獲取移動(dòng)臺(tái)(Mobile station)的位的位置；置； 2) TDOA(time difference of

5、arrival)工作原來(lái)類(lèi)似與工作原來(lái)類(lèi)似與GPS。通過(guò)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)。通過(guò)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)基站交互的時(shí)間差來(lái)定位；基站交互的時(shí)間差來(lái)定位； 3) location signature位置標(biāo)記。對(duì)每個(gè)位置標(biāo)記。對(duì)每個(gè)位置區(qū)進(jìn)行標(biāo)識(shí)來(lái)獲取位置；位置區(qū)進(jìn)行標(biāo)識(shí)來(lái)獲取位置； 4) 衛(wèi)星定位。衛(wèi)星定位。第5頁(yè)/共76頁(yè)6.1 位置服務(wù)位置服務(wù) 需要特別說(shuō)明的是，位置信息不是單需要特別說(shuō)明的是，位置信息不是單純的純的“位置位置”，而是包括：，而是包括： 地理位置（空間坐標(biāo)）地理位置（空間坐標(biāo)） 處在該位置的時(shí)刻（時(shí)間坐標(biāo)）處在該位置的時(shí)刻（時(shí)間坐標(biāo)） 處在該位置的對(duì)象（身份信息）處在該位置的對(duì)象（身份

6、信息）第6頁(yè)/共76頁(yè)6.2 GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)GPS 是英文是英文Global Positioning System（全（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱(chēng)。球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱(chēng)。GPS是是20世紀(jì)世紀(jì)70年代由年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位系統(tǒng) 。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù).經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到億美元，到1994年年3月，全球覆蓋率高達(dá)月，全球覆蓋率高達(dá)98%的的24顆

7、顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。第7頁(yè)/共76頁(yè)構(gòu)成構(gòu)成 GPS全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面控制系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面控制系統(tǒng)和用戶(hù)設(shè)備部分三部分組成。用戶(hù)設(shè)備部分三部分組成。 空間部分空間部分 GPS的空間部分是由的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成顆衛(wèi)星組成(21顆工作衛(wèi)顆工作衛(wèi)星，星，3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的的上空上空,均勻分布在均勻分布在6 個(gè)軌道面上個(gè)軌道面上,軌道傾角為軌道傾角為55。 衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星顆以上的衛(wèi)星,并能在

8、衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航并能在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息。信息。 GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐?wèn)題，隨著時(shí)間的推的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐?wèn)題，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 第8頁(yè)/共76頁(yè)構(gòu)成構(gòu)成 地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng) 地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站、主控制站、地面天、主控制站、地面天線(xiàn)所組成線(xiàn)所組成,主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息市。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。大氣校正等數(shù)據(jù)。 用戶(hù)設(shè)備部分用戶(hù)設(shè)備部分 用戶(hù)設(shè)備部分即用戶(hù)設(shè)備

9、部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。第9頁(yè)/共76頁(yè)構(gòu)成構(gòu)成當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線(xiàn)至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率出接收天線(xiàn)至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶(hù)所按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶(hù)所在地理位置的

10、經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶(hù)設(shè)備。用戶(hù)設(shè)備。第10頁(yè)/共76頁(yè)構(gòu)成構(gòu)成GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線(xiàn)單元和接收單元接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線(xiàn)單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為流電源。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類(lèi)型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量目前各種類(lèi)型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野

11、外觀測(cè)使用。越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。第11頁(yè)/共76頁(yè)工作過(guò)程工作過(guò)程 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶(hù)接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星星到用戶(hù)接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。 要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。 而用戶(hù)到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到而用戶(hù)到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘

12、以光速得到(由于由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶(hù)與衛(wèi)大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶(hù)與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）.第12頁(yè)/共76頁(yè)工作過(guò)程工作過(guò)程 當(dāng)當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和和0二進(jìn)制二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼發(fā)射導(dǎo)航電文。碼元組成的偽隨機(jī)碼發(fā)射導(dǎo)航電文。 導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以50b/s調(diào)制在載頻上調(diào)制在載頻

13、上發(fā)射的。發(fā)射的。 當(dāng)用戶(hù)接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將當(dāng)用戶(hù)接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶(hù)的距其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶(hù)的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶(hù)在大地坐標(biāo)系中的星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶(hù)在大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。位置速度等信息便可得知。 第13頁(yè)/共76頁(yè)工作過(guò)程工作過(guò)程然而，由于用戶(hù)接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星然而，由于用戶(hù)接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶(hù)的三載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶(hù)的三維坐標(biāo)維

14、坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)外，還要引進(jìn)一個(gè)t即衛(wèi)星即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。 第14頁(yè)/共76頁(yè)工作過(guò)程工作過(guò)程GPS衛(wèi)星信號(hào)接收工作原理衛(wèi)星信號(hào)接收工作原理 第15頁(yè)/共76頁(yè)定位計(jì)算定位計(jì)算GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，

15、確定待測(cè)點(diǎn)的位置。離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如下圖所示，假設(shè)如下圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測(cè)定接收機(jī)，可以測(cè)定GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間的時(shí)間t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式：歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式： 第16頁(yè)/共76頁(yè)定位計(jì)算定位計(jì)算 GPS定位定位計(jì)算計(jì)算 第17頁(yè)/共76頁(yè)定位計(jì)算定位計(jì)算上述四個(gè)方程式中待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)上述四個(gè)方程式中待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)x、 y、 z 和和Vto為未知參數(shù)，其中為未知參數(shù)，其中di=cti (i=1、2、3、4)。 di

16、 (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星、衛(wèi)星2、衛(wèi)、衛(wèi)星星3、衛(wèi)星、衛(wèi)星4到接收機(jī)之間的距離。到接收機(jī)之間的距離。 ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星、衛(wèi)星2、衛(wèi)星衛(wèi)星3、衛(wèi)星、衛(wèi)星4的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。 c為為GPS信號(hào)的傳播速度（即光速）。信號(hào)的傳播速度（即光速）。 第18頁(yè)/共76頁(yè)定位計(jì)算定位計(jì)算 四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下：四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下： x、y、z 為待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)；為待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)；xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星衛(wèi)星2、

17、衛(wèi)星、衛(wèi)星3、衛(wèi)星、衛(wèi)星4在在t時(shí)刻的空間直角坐時(shí)刻的空間直角坐標(biāo)，標(biāo)， 可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得?？捎尚l(wèi)星導(dǎo)航電文求得。 Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星、衛(wèi)星2、衛(wèi)星、衛(wèi)星3、衛(wèi)星、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。歷提供。 Vto為接收機(jī)的鐘差。為接收機(jī)的鐘差。 由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)x、y、z 和接收機(jī)的鐘差和接收機(jī)的鐘差Vto 。第19頁(yè)/共76頁(yè)全球四大全球四大GPS系統(tǒng)系統(tǒng) 美國(guó)美國(guó)GPS： 由美國(guó)國(guó)防部于由美國(guó)國(guó)防部于20世紀(jì)世紀(jì)70年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研制，于

18、制，于1993年全部建成。年全部建成。 歐盟歐盟“伽利略伽利略”： 準(zhǔn)備發(fā)射準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星，組成顆衛(wèi)星，組成“伽利略伽利略”衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)。2009年該計(jì)劃正式啟動(dòng)。年該計(jì)劃正式啟動(dòng)。 俄羅斯俄羅斯“格洛納斯格洛納斯”： 始于上世紀(jì)始于上世紀(jì)70年代，如要提供全球定位服務(wù)，年代，如要提供全球定位服務(wù)，則需要?jiǎng)t需要24顆衛(wèi)星。顆衛(wèi)星。第20頁(yè)/共76頁(yè)全球四大全球四大GPS系統(tǒng)系統(tǒng) 中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System)： 是中國(guó)正在實(shí)施的獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由是中國(guó)正在實(shí)施的獨(dú)立運(yùn)

19、行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成， 空間段包括空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，顆非靜止軌道衛(wèi)星， 地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站， 用戶(hù)段包括北斗用戶(hù)終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼用戶(hù)段包括北斗用戶(hù)終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。容的終端。第21頁(yè)/共76頁(yè)的應(yīng)用的應(yīng)用 (1)陸地應(yīng)用，主要包括車(chē)輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、陸地應(yīng)用，主要包括車(chē)輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、變

20、形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、 市政規(guī)劃控制等；市政規(guī)劃控制等； (2)海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線(xiàn)測(cè)定、海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線(xiàn)測(cè)定、船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)等；等； (3)航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙 感姿感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測(cè)等。載人航天器防護(hù)探測(cè)等。第22頁(yè)/共76頁(yè)6.3 蜂窩基站定位蜂窩基站

21、定位 相對(duì)而言，相對(duì)而言，GPS定位成本高、定位慢、耗電定位成本高、定位慢、耗電多因此在一些定位精度要求不高，但是定位多因此在一些定位精度要求不高，但是定位速度要求較高的場(chǎng)景下，并不是特別適合；速度要求較高的場(chǎng)景下，并不是特別適合； 同時(shí)因?yàn)橥瑫r(shí)因?yàn)镚PS衛(wèi)星信號(hào)穿透能力弱，因此在衛(wèi)星信號(hào)穿透能力弱，因此在室內(nèi)無(wú)法使用。室內(nèi)無(wú)法使用。 相比之下，相比之下，GSM蜂窩基站定位快速、省電、蜂窩基站定位快速、省電、低成本、應(yīng)用范圍限制小，因此在一些精度低成本、應(yīng)用范圍限制小，因此在一些精度要求不高的輕型場(chǎng)景下，也大有用武之地。要求不高的輕型場(chǎng)景下，也大有用武之地。第23頁(yè)/共76頁(yè)蜂窩基站的基礎(chǔ)架構(gòu)

22、蜂窩基站的基礎(chǔ)架構(gòu)GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由一系列的蜂窩基站構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由一系列的蜂窩基站構(gòu)成的，這些蜂窩基站把整個(gè)通信區(qū)域劃分成如成的，這些蜂窩基站把整個(gè)通信區(qū)域劃分成如圖所示的一個(gè)個(gè)蜂窩小區(qū)。這些小區(qū)小則幾十圖所示的一個(gè)個(gè)蜂窩小區(qū)。這些小區(qū)小則幾十米，大則幾千米。米，大則幾千米。在在GSM中通信時(shí)，總是需要和某一個(gè)蜂窩基站中通信時(shí)，總是需要和某一個(gè)蜂窩基站連接的，或者說(shuō)是處于某一個(gè)蜂窩小區(qū)中的。連接的，或者說(shuō)是處于某一個(gè)蜂窩小區(qū)中的。那么那么GSM定位，就是借助這些蜂窩基站進(jìn)行定定位，就是借助這些蜂窩基站進(jìn)行定位。位。第24頁(yè)/共76頁(yè)蜂窩基站的基礎(chǔ)架構(gòu)蜂窩基站的基礎(chǔ)架構(gòu)蜂窩基站蜂窩基

23、站 第25頁(yè)/共76頁(yè)（Cell of Origin）定位）定位COO定位是一種單基站定位，即根據(jù)設(shè)備當(dāng)前連定位是一種單基站定位，即根據(jù)設(shè)備當(dāng)前連接的蜂窩基站的位置來(lái)確定設(shè)備的位置。接的蜂窩基站的位置來(lái)確定設(shè)備的位置。那么很顯然，定位的精度就取決于蜂窩小區(qū)的半那么很顯然，定位的精度就取決于蜂窩小區(qū)的半徑。在基站密集的城市中心地區(qū)，精度可以達(dá)到徑。在基站密集的城市中心地區(qū)，精度可以達(dá)到50M以?xún)?nèi)；以?xún)?nèi)；而在其他地區(qū)，可能基站分布相對(duì)分散，可能達(dá)而在其他地區(qū)，可能基站分布相對(duì)分散，可能達(dá)到幾千米，也就意味著定位精度只能粗略到幾千到幾千米，也就意味著定位精度只能粗略到幾千米。米。第26頁(yè)/共76頁(yè)七

24、號(hào)信令定位七號(hào)信令定位 該技術(shù)以信令監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，能夠?qū)σ苿?dòng)通信該技術(shù)以信令監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，能夠?qū)σ苿?dòng)通信網(wǎng)中特定的信令過(guò)程，如漫游、切換以及與電網(wǎng)中特定的信令過(guò)程，如漫游、切換以及與電路相關(guān)的信令過(guò)程進(jìn)行過(guò)濾和分析，并將監(jiān)測(cè)路相關(guān)的信令過(guò)程進(jìn)行過(guò)濾和分析，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果提供給業(yè)務(wù)中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定用戶(hù)的個(gè)結(jié)果提供給業(yè)務(wù)中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定用戶(hù)的個(gè)性化服務(wù)。性化服務(wù)。 該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)對(duì)信令進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可定位該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)對(duì)信令進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可定位到一個(gè)小區(qū)，也可定位到地區(qū)。到一個(gè)小區(qū)，也可定位到地區(qū)。 故適用對(duì)定位精確度要求不高的業(yè)務(wù)，如漫故適用對(duì)定位精確度要求不高的業(yè)務(wù)，如漫游用戶(hù)問(wèn)候服務(wù)，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)服務(wù)

25、、平安報(bào)信和游用戶(hù)問(wèn)候服務(wù)，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)服務(wù)、平安報(bào)信和貨物跟蹤等。貨物跟蹤等。第27頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位基于距離的基于距離的TOA定位定位 (Time of Arrival，到達(dá)時(shí)間到達(dá)時(shí)間)、基于距離差的、基于距離差的TDOA定位定位 (Time Difference of Arrival,到達(dá)時(shí)間差到達(dá)時(shí)間差)都是基于電波傳播時(shí)間的定位方法。都是基于電波傳播時(shí)間的定位方法。同時(shí)也都是三基站定位方法，二者的定位都同時(shí)也都是三基站定位方法，二者的定位都需要同時(shí)有三個(gè)位置已知的基站合作才能進(jìn)需要同時(shí)有三個(gè)位置已知的基站合作才能進(jìn)行。行。第28頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位三基站定位方法三基站定位方法 第

26、29頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位TOA電波到達(dá)時(shí)間定位基本原理是得到電波到達(dá)時(shí)間定位基本原理是得到Ti(i=1,2,3)后，由后，由Ti*c得到設(shè)備到基站得到設(shè)備到基站i之間的之間的距離距離Ri，然后根據(jù)幾何只是建立方程組并求解，然后根據(jù)幾何只是建立方程組并求解，從而求得從而求得Location值。如下圖所示。值。如下圖所示。 TOA 定位方法定位方法 第30頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位DTOA電波到達(dá)時(shí)間差定位是對(duì)電波到達(dá)時(shí)間差定位是對(duì)TOA定位的定位的改進(jìn)，與改進(jìn)，與TOA的不同之處在于，得到的不同之處在于，得到Ti后不后不是立即用是立即用Ti去求距離去求距離Ri，而是先對(duì)，而是先對(duì)T1,T2,T3兩

27、兩求差，然后通過(guò)一些巧妙的數(shù)學(xué)算法建兩兩求差，然后通過(guò)一些巧妙的數(shù)學(xué)算法建立方程組并求解，從而得到立方程組并求解，從而得到Location值。如值。如下圖所示。下圖所示。第31頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位 DTOA由于其中巧妙設(shè)計(jì)的求差過(guò)程會(huì)抵消其中由于其中巧妙設(shè)計(jì)的求差過(guò)程會(huì)抵消其中很大一部分的時(shí)間誤差和多徑效應(yīng)帶來(lái)的誤差，很大一部分的時(shí)間誤差和多徑效應(yīng)帶來(lái)的誤差，因而可以大大提高定位的精確度。因而可以大大提高定位的精確度。 由于由于DTOA對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求相對(duì)較低，并且精度較高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求相對(duì)較低，并且精度較高，因而目前已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。因而目前已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。DTOA定位方法定位方法 第32頁(yè)

28、/共76頁(yè) 定位定位 AOA(Angle of Arrival，到達(dá)角度，到達(dá)角度)定位是一種定位是一種兩基站定位方法，基于信號(hào)的入射角度進(jìn)行定位。兩基站定位方法，基于信號(hào)的入射角度進(jìn)行定位。 知道了基站知道了基站1到設(shè)備之間連線(xiàn)與基準(zhǔn)方向的夾角到設(shè)備之間連線(xiàn)與基準(zhǔn)方向的夾角1，就可以畫(huà)出一條射線(xiàn)就可以畫(huà)出一條射線(xiàn)L1；同樣知道了知道了基站；同樣知道了知道了基站2到設(shè)備之間連線(xiàn)與基準(zhǔn)方向的夾角到設(shè)備之間連線(xiàn)與基準(zhǔn)方向的夾角2，就可以畫(huà)，就可以畫(huà)出一條射線(xiàn)出一條射線(xiàn)L2。那么。那么L1月月L2的交點(diǎn)就是設(shè)備的位的交點(diǎn)就是設(shè)備的位置。置。第33頁(yè)/共76頁(yè) 定位定位用函數(shù)調(diào)用表達(dá)如下。用函數(shù)調(diào)用表

29、達(dá)如下。 Location=GetLocation(Pisition1,1,Position2,2); AOA定位通過(guò)兩直線(xiàn)相交確定位置，不可能定位通過(guò)兩直線(xiàn)相交確定位置，不可能有多個(gè)交點(diǎn)，避免了定位的模糊性。但是為有多個(gè)交點(diǎn)，避免了定位的模糊性。但是為了測(cè)量電磁波的入射角度，接收機(jī)必須配備了測(cè)量電磁波的入射角度，接收機(jī)必須配備方向性強(qiáng)的天線(xiàn)陣列。方向性強(qiáng)的天線(xiàn)陣列。 第34頁(yè)/共76頁(yè) 基于場(chǎng)強(qiáng)的定位基于場(chǎng)強(qiáng)的定位該方法是通過(guò)測(cè)出接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)和已知該方法是通過(guò)測(cè)出接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)和已知的信道衰落模型及發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值估計(jì)收的信道衰落模型及發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值估計(jì)收發(fā)信短的距離，根據(jù)多個(gè)三個(gè)距

30、離值就可以發(fā)信短的距離，根據(jù)多個(gè)三個(gè)距離值就可以得到設(shè)備的位置。得到設(shè)備的位置。從數(shù)學(xué)模型上看，和從數(shù)學(xué)模型上看，和TOA算法類(lèi)似，只是獲算法類(lèi)似，只是獲取距離的方式不同。場(chǎng)強(qiáng)算法雖然簡(jiǎn)單，但取距離的方式不同。場(chǎng)強(qiáng)算法雖然簡(jiǎn)單，但是由于多徑效應(yīng)的影響，定位精度較差。是由于多徑效應(yīng)的影響，定位精度較差。 第35頁(yè)/共76頁(yè)混合定位混合定位 混合定位就是同時(shí)使用兩種以上的定位方法混合定位就是同時(shí)使用兩種以上的定位方法來(lái)進(jìn)行定位。通過(guò)各種定位方法之間結(jié)合使來(lái)進(jìn)行定位。通過(guò)各種定位方法之間結(jié)合使用，互補(bǔ)短長(zhǎng)，以達(dá)到更高的定位精度。用，互補(bǔ)短長(zhǎng)，以達(dá)到更高的定位精度。 A-GPS定位（輔助定位（輔助GP

31、S定位）就是一種混合定位）就是一種混合定位，是定位，是GPS定位技術(shù)與定位技術(shù)與GSM網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。 A-GPS具有很高的定位精度，目前正被越來(lái)具有很高的定位精度，目前正被越來(lái)越廣泛的使用。越廣泛的使用。 第36頁(yè)/共76頁(yè)定位基本機(jī)制定位基本機(jī)制根據(jù)定位媒介來(lái)分，定位技術(shù)基本包含基于根據(jù)定位媒介來(lái)分，定位技術(shù)基本包含基于GPS的定位和基于蜂窩基站的定位兩類(lèi)。的定位和基于蜂窩基站的定位兩類(lèi)。 GPS定位以其高精度得到更多的關(guān)注，但定位以其高精度得到更多的關(guān)注，但是其弱點(diǎn)也很明顯：是其弱點(diǎn)也很明顯：一是硬件初始化（首次搜索衛(wèi)星）時(shí)間較長(zhǎng)，一是硬件初始化（首次搜索衛(wèi)星）時(shí)間較長(zhǎng)，需要幾分

32、鐘至十幾分鐘；需要幾分鐘至十幾分鐘；二是二是GPS衛(wèi)星信號(hào)穿透力若，容易受到建筑物、衛(wèi)星信號(hào)穿透力若，容易受到建筑物、樹(shù)木等的阻擋而影響定位精度。樹(shù)木等的阻擋而影響定位精度。第37頁(yè)/共76頁(yè)定位基本機(jī)制定位基本機(jī)制AGPS定位技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的輔助，成功的解決或緩定位技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的輔助，成功的解決或緩解了這兩個(gè)問(wèn)題。對(duì)于輔助網(wǎng)絡(luò)，有多種可能性，解了這兩個(gè)問(wèn)題。對(duì)于輔助網(wǎng)絡(luò)，有多種可能性，以以GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)為例，一般是通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)為例，一般是通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助。行輔助。AGPS定位技術(shù)通過(guò)定位技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)的輔助 第38頁(yè)/共76頁(yè)定位基本流程定位基本流程首先搜索衛(wèi)星，首先搜索

33、衛(wèi)星，AGPS定位仍然是基于定位仍然是基于GPS的，的，因此定位的首要步驟還是先搜索到當(dāng)前地區(qū)的因此定位的首要步驟還是先搜索到當(dāng)前地區(qū)的可用可用GPS衛(wèi)星。衛(wèi)星。AGPS基本流程（基本流程（1） 第39頁(yè)/共76頁(yè)定位基本流程定位基本流程 AGPS中從定位啟動(dòng)到中從定位啟動(dòng)到GPS接收器找到接收器找到可用衛(wèi)星的基本流程如下：可用衛(wèi)星的基本流程如下： 設(shè)備從蜂窩基站獲取到當(dāng)前所在的小區(qū)位設(shè)備從蜂窩基站獲取到當(dāng)前所在的小區(qū)位置（即一次置（即一次COO定位）定位） 設(shè)備通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前蜂窩小區(qū)位置傳設(shè)備通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前蜂窩小區(qū)位置傳送給網(wǎng)絡(luò)中的送給網(wǎng)絡(luò)中的AGPS位置服務(wù)器位置服務(wù)器 APGS位

34、置服務(wù)器根據(jù)當(dāng)前小區(qū)位置查詢(xún)位置服務(wù)器根據(jù)當(dāng)前小區(qū)位置查詢(xún)?cè)搮^(qū)域當(dāng)前可用的衛(wèi)星信息（包括衛(wèi)星的頻該區(qū)域當(dāng)前可用的衛(wèi)星信息（包括衛(wèi)星的頻段、方位、仰角等相關(guān)信息），并返回給設(shè)段、方位、仰角等相關(guān)信息），并返回給設(shè)備備第40頁(yè)/共76頁(yè)定位基本流程定位基本流程 GPS接收器根據(jù)得到的可用衛(wèi)星信息，可以接收器根據(jù)得到的可用衛(wèi)星信息，可以快速找到當(dāng)前可用的快速找到當(dāng)前可用的GPS衛(wèi)星衛(wèi)星 至此，至此，GPS接收器已經(jīng)可正常接收接收器已經(jīng)可正常接收GPS信號(hào)，信號(hào)，GPS初始化過(guò)程結(jié)束。初始化過(guò)程結(jié)束。 其次計(jì)算位置，其次計(jì)算位置，GPS接收器一旦找到四顆以上的接收器一旦找到四顆以上的可用衛(wèi)星，就可以開(kāi)

35、始接收衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位?？捎眯l(wèi)星，就可以開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位。 接下來(lái)的過(guò)程根據(jù)位置計(jì)算所在端的不同，通常接下來(lái)的過(guò)程根據(jù)位置計(jì)算所在端的不同，通常有兩種方案：在移動(dòng)設(shè)備端進(jìn)行計(jì)算的有兩種方案：在移動(dòng)設(shè)備端進(jìn)行計(jì)算的MS-Based方式和在網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行計(jì)算的方式和在網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行計(jì)算的MS-Assisted方式。方式。 第41頁(yè)/共76頁(yè)定位基本流程定位基本流程 設(shè)備將處理后的設(shè)備將處理后的GPS信息（偽距信息）通過(guò)信息（偽距信息）通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸給蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸給AGPS位置服務(wù)器位置服務(wù)器 AGPS服務(wù)器根據(jù)偽距信息，并結(jié)合其他途服務(wù)器根據(jù)偽距信息，并結(jié)合其他途徑（蜂窩基站定位、參考徑（蜂窩基

36、站定位、參考GPS定位等）得到的輔定位等）得到的輔助定位信息，計(jì)算出最終的位置坐標(biāo)，返回給設(shè)助定位信息，計(jì)算出最終的位置坐標(biāo)，返回給設(shè)備。備。 AGPS基本流程（基本流程（2） 第42頁(yè)/共76頁(yè)定位技術(shù)實(shí)際應(yīng)用定位技術(shù)實(shí)際應(yīng)用因?yàn)橐驗(yàn)锳GPS需要網(wǎng)絡(luò)支持，因此目前使用該技術(shù)的需要網(wǎng)絡(luò)支持，因此目前使用該技術(shù)的大部分設(shè)備為手機(jī)。目前大部分支持大部分設(shè)備為手機(jī)。目前大部分支持AGPS的手機(jī)的手機(jī)采用一種純軟件的采用一種純軟件的AGPS方案。該方案基于方案。該方案基于MS-Based位置計(jì)算方式。具體的方案為：位置計(jì)算方式。具體的方案為： 定期下載星歷數(shù)據(jù)到手機(jī)中，手機(jī)中的定期下載星歷數(shù)據(jù)到手機(jī)中

37、，手機(jī)中的AGPS軟件軟件會(huì)根據(jù)星歷信息計(jì)算出當(dāng)前位置的可用衛(wèi)星信息，會(huì)根據(jù)星歷信息計(jì)算出當(dāng)前位置的可用衛(wèi)星信息，從而提供給設(shè)備用于快速搜星。從而提供給設(shè)備用于快速搜星。 用戶(hù)可以選擇通過(guò)用戶(hù)可以選擇通過(guò)WiFi、固網(wǎng)等免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)定期更、固網(wǎng)等免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)定期更新星歷數(shù)據(jù)，避免使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量費(fèi)新星歷數(shù)據(jù)，避免使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量費(fèi)用。用。第43頁(yè)/共76頁(yè) 6.5 無(wú)線(xiàn)室內(nèi)環(huán)境定位無(wú)線(xiàn)室內(nèi)環(huán)境定位室內(nèi)定位技術(shù)解決方案，從總體上可歸納為幾類(lèi)，室內(nèi)定位技術(shù)解決方案，從總體上可歸納為幾類(lèi)，即即:GNSS技術(shù)技術(shù)(如偽衛(wèi)星等如偽衛(wèi)星等)，無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)(無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)、射頻無(wú)線(xiàn)標(biāo)簽

38、、無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)、射頻無(wú)線(xiàn)標(biāo)簽、超聲波、光跟蹤、無(wú)線(xiàn)傳感器定位技術(shù)等超聲波、光跟蹤、無(wú)線(xiàn)傳感器定位技術(shù)等)，其它定位技術(shù)其它定位技術(shù)(計(jì)算機(jī)視覺(jué)、航位推算等計(jì)算機(jī)視覺(jué)、航位推算等)，GNSS和無(wú)線(xiàn)定位組合的定位技術(shù)和無(wú)線(xiàn)定位組合的定位技術(shù) (A-GPS)。 第44頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)室內(nèi)GPS定位技術(shù)定位技術(shù) 當(dāng)當(dāng)GPS接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí)，由于信號(hào)受建筑接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí)，由于信號(hào)受建筑物的影響而大大衰減，定位精度也很低。物的影響而大大衰減，定位精度也很低。 室內(nèi)室內(nèi)GPS技術(shù)采用大量的相關(guān)器并行地搜索技術(shù)采用大量的相關(guān)器并行地搜索可能的延遲碼，同時(shí)也有助于實(shí)現(xiàn)快速定位。可能的延遲碼，同時(shí)也有助于實(shí)

39、現(xiàn)快速定位。 利用利用GPS進(jìn)行定位的優(yōu)勢(shì)是衛(wèi)星有效覆蓋范進(jìn)行定位的優(yōu)勢(shì)是衛(wèi)星有效覆蓋范圍大，且定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)。缺點(diǎn)是定位信號(hào)圍大，且定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)。缺點(diǎn)是定位信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱，不能穿透建筑物，而且定位到達(dá)地面時(shí)較弱，不能穿透建筑物，而且定位器終端的成本較高。器終端的成本較高。 第45頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) 紅外線(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)紅外線(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù) 紅外線(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是，紅外線(xiàn)紅外線(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是，紅外線(xiàn)IR標(biāo)識(shí)發(fā)射調(diào)制的紅外射線(xiàn)，通過(guò)安裝在室標(biāo)識(shí)發(fā)射調(diào)制的紅外射線(xiàn)，通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。 雖然紅外線(xiàn)具有

40、相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度，雖然紅外線(xiàn)具有相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度，但是由于光線(xiàn)不能穿過(guò)障礙物，使得紅外射但是由于光線(xiàn)不能穿過(guò)障礙物，使得紅外射線(xiàn)僅能視距傳播。線(xiàn)僅能視距傳播。 直線(xiàn)視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點(diǎn)使直線(xiàn)視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點(diǎn)使其室內(nèi)定位的效果很差。其室內(nèi)定位的效果很差。 第46頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) 超聲波定位技術(shù)超聲波定位技術(shù) 超聲波測(cè)距主要采用反射式測(cè)距法，通過(guò)三角超聲波測(cè)距主要采用反射式測(cè)距法，通過(guò)三角定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波，

41、根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)算出待測(cè)距離，有的則采用單向測(cè)的時(shí)間差計(jì)算出待測(cè)距離，有的則采用單向測(cè)距法。距法。 超聲波定位整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但超聲波定位整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同時(shí)需要大量的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。時(shí)需要大量的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。 第47頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。在室藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，并保證藍(lán)內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微

42、微網(wǎng)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備，就可以獲得用戶(hù)的位置信息。的主設(shè)備，就可以獲得用戶(hù)的位置信息。 藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍定位，設(shè)備易于藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍定位，設(shè)備易于集成在集成在 PDA、PC以及手機(jī)中。以及手機(jī)中。 持有移動(dòng)終端設(shè)備的用戶(hù)，只要設(shè)備的藍(lán)牙持有移動(dòng)終端設(shè)備的用戶(hù)，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開(kāi)啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)功能開(kāi)啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。行位置判斷。 第48頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) 射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別技術(shù) 射頻識(shí)別技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通射頻識(shí)別技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換

43、數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別和定位的目的。信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別和定位的目的。 這種技術(shù)作用距離短，一般最長(zhǎng)為幾十米。但它這種技術(shù)作用距離短，一般最長(zhǎng)為幾十米。但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息。同可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息。同時(shí)由于其非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，可望成為優(yōu)選時(shí)由于其非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，可望成為優(yōu)選的室內(nèi)定位技術(shù)。的室內(nèi)定位技術(shù)。 優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)識(shí)的體積比較小，造價(jià)比較低，但是作優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)識(shí)的體積比較小，造價(jià)比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中。其他系統(tǒng)之中。 第49頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)

44、超寬帶技術(shù)超寬帶技術(shù) 超寬帶技術(shù)不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，超寬帶技術(shù)不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級(jí)的帶量級(jí)的帶寬。寬。 超寬帶可用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場(chǎng)士兵的超寬帶可用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場(chǎng)士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)跟蹤等。位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)跟蹤等。 超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的定位精度。確的定位精度。 第

45、50頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) Wi-Fi技術(shù)技術(shù) 是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)系列標(biāo)準(zhǔn)之是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)系列標(biāo)準(zhǔn)之IEEE802.11的一種定位解決方案。該系統(tǒng)采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試的一種定位解決方案。該系統(tǒng)采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，需要很少基和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，需要很少基站，系統(tǒng)總精度高。站，系統(tǒng)總精度高。 芬蘭的芬蘭的Ekahau公司開(kāi)發(fā)了能夠利用公司開(kāi)發(fā)了能夠利用Wi-Fi進(jìn)行室內(nèi)定位的軟件。進(jìn)行室內(nèi)定位的軟件。Wi-Fi繪圖的繪圖的精確度大約在精確度大約在1米至米至20米的范圍內(nèi)，總體而米的范圍內(nèi)，總體而言，它比蜂窩網(wǎng)絡(luò)三角測(cè)量定位方法更精確。言，它比蜂窩網(wǎng)絡(luò)三角測(cè)量定

46、位方法更精確。 第51頁(yè)/共76頁(yè)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù) ZigBee技術(shù)技術(shù) ZigBee也可以用于室內(nèi)定位。它有自己的無(wú)線(xiàn)電也可以用于室內(nèi)定位。它有自己的無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)定位。以實(shí)現(xiàn)定位。 這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。器，所以它們的通信效率非常高。 ZigBee最顯著的技術(shù)特點(diǎn)是它的低功耗和低成本。最顯著的技術(shù)特點(diǎn)是它的低功耗和低成本

47、。 第52頁(yè)/共76頁(yè) 6.6 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù) 傳感器網(wǎng)絡(luò)（傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）采集的數(shù)據(jù)往往需要與位置）采集的數(shù)據(jù)往往需要與位置信息相結(jié)合才有意義。由于信息相結(jié)合才有意義。由于WSN具有低功耗、自具有低功耗、自組織和通信距離有限等特點(diǎn)組織和通信距離有限等特點(diǎn),傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的GPS等算法不等算法不再適合再適合WSN。 WSN中需要定位的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為未知節(jié)點(diǎn)中需要定位的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為未知節(jié)點(diǎn),而已知自而已知自身位置并協(xié)助未知節(jié)點(diǎn)定位的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為錨節(jié)點(diǎn)身位置并協(xié)助未知節(jié)點(diǎn)定位的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為錨節(jié)點(diǎn)(anchor node)。 WSN的定位就是未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)定位技術(shù)獲得自身的定位就是未知節(jié)點(diǎn)

48、通過(guò)定位技術(shù)獲得自身位置信息的過(guò)程。在位置信息的過(guò)程。在WSN定位中定位中,通常使用三邊通常使用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法和極大似然估計(jì)法等算法計(jì)測(cè)量法、三角測(cè)量法和極大似然估計(jì)法等算法計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置。算節(jié)點(diǎn)位置。 第53頁(yè)/共76頁(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)（傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）定位簡(jiǎn)介）定位簡(jiǎn)介無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種全新的信息獲取和處無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種全新的信息獲取和處理技術(shù)在目標(biāo)跟蹤、入侵監(jiān)測(cè)及一些定位相關(guān)理技術(shù)在目標(biāo)跟蹤、入侵監(jiān)測(cè)及一些定位相關(guān)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位最簡(jiǎn)單的方法是為每個(gè)節(jié)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位最簡(jiǎn)單的方法是為每個(gè)節(jié)點(diǎn)裝載全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（點(diǎn)裝載全球衛(wèi)星

49、定位系統(tǒng)（GPS） 接收器，接收器， 用以確定節(jié)點(diǎn)位置。用以確定節(jié)點(diǎn)位置。但是，由于經(jīng)濟(jì)因素、節(jié)點(diǎn)能量制約和但是，由于經(jīng)濟(jì)因素、節(jié)點(diǎn)能量制約和GPS 對(duì)對(duì)于部署環(huán)境有一定要求等條件的限制。因此，于部署環(huán)境有一定要求等條件的限制。因此， 一般只有少量節(jié)點(diǎn)通過(guò)裝載一般只有少量節(jié)點(diǎn)通過(guò)裝載GPS 或通過(guò)預(yù)先部或通過(guò)預(yù)先部署在特定位置的方式獲取自身坐標(biāo)。署在特定位置的方式獲取自身坐標(biāo)。 第54頁(yè)/共76頁(yè)定位技術(shù)基本概念定位技術(shù)基本概念1. 定位方法的相關(guān)術(shù)語(yǔ)定位方法的相關(guān)術(shù)語(yǔ) 錨節(jié)點(diǎn)錨節(jié)點(diǎn)（anchors）：）： 也稱(chēng)為信標(biāo)節(jié)也稱(chēng)為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)、燈塔節(jié)點(diǎn)等，點(diǎn)、燈塔節(jié)點(diǎn)等， 可通過(guò)某種手段自主獲取可通過(guò)

50、某種手段自主獲取自身位置的節(jié)點(diǎn)；自身位置的節(jié)點(diǎn)； 普通節(jié)點(diǎn)普通節(jié)點(diǎn)（normal nodes）：）： 也稱(chēng)也稱(chēng)為未知節(jié)點(diǎn)或待定位節(jié)點(diǎn)，為未知節(jié)點(diǎn)或待定位節(jié)點(diǎn)， 預(yù)先不知道自身預(yù)先不知道自身位置，位置， 需使用錨節(jié)點(diǎn)的位置信息并運(yùn)用一定需使用錨節(jié)點(diǎn)的位置信息并運(yùn)用一定的算法得到估計(jì)位置的節(jié)點(diǎn)；的算法得到估計(jì)位置的節(jié)點(diǎn)； 鄰居節(jié)點(diǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)（neighbor nodes）：）： 傳傳感器節(jié)點(diǎn)通信半徑以?xún)?nèi)的其他節(jié)點(diǎn)；感器節(jié)點(diǎn)通信半徑以?xún)?nèi)的其他節(jié)點(diǎn)；第55頁(yè)/共76頁(yè)定位技術(shù)基本概念定位技術(shù)基本概念 跳數(shù)跳數(shù)（hop count）：）： 兩節(jié)點(diǎn)間的兩節(jié)點(diǎn)間的跳段總數(shù)；跳段總數(shù)； 跳段距離跳段距離（hop

51、 distance）：）： 兩兩節(jié)點(diǎn)之間的每一跳距離之和；節(jié)點(diǎn)之間的每一跳距離之和； 連通度連通度（connectivity）：）： 一個(gè)節(jié)一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；點(diǎn)擁有的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)目； 基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)施（infrastructure）：）： 協(xié)協(xié)助節(jié)點(diǎn)定位且已知自身位置的固定設(shè)備，助節(jié)點(diǎn)定位且已知自身位置的固定設(shè)備， 如如衛(wèi)星基站、衛(wèi)星基站、GPS 等。等。 第56頁(yè)/共76頁(yè)定位技術(shù)基本概念定位技術(shù)基本概念2. 主要的主要的WSN 定位方法定位方法1） 依據(jù)距離測(cè)量與否可劃分為：測(cè)距算法依據(jù)距離測(cè)量與否可劃分為：測(cè)距算法和非測(cè)距算法。和非測(cè)距算法。 2） 依據(jù)節(jié)點(diǎn)連通度和拓?fù)浞诸?lèi)可

52、劃分為：依據(jù)節(jié)點(diǎn)連通度和拓?fù)浞诸?lèi)可劃分為： 單跳算法和多跳算法。單跳算法和多跳算法。3） 依據(jù)信息處理的實(shí)現(xiàn)方式可劃分為：依據(jù)信息處理的實(shí)現(xiàn)方式可劃分為： 分分布式算法和集中式算法。布式算法和集中式算法。第57頁(yè)/共76頁(yè)基于測(cè)距的算法基于測(cè)距的算法 基于測(cè)距的算法通常分為基于測(cè)距的算法通常分為2個(gè)步驟，個(gè)步驟， 首先利用首先利用某種測(cè)量方法測(cè)量距離（或角度），某種測(cè)量方法測(cè)量距離（或角度）， 接著利用測(cè)得接著利用測(cè)得的距離（或角度）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。的距離（或角度）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。1） 距離的測(cè)量方法距離的測(cè)量方法 第一種是第一種是基于時(shí)間基于時(shí)間的方法，的方法， 包括基于信號(hào)傳輸包括基于

53、信號(hào)傳輸時(shí)間的方法（時(shí)間的方法（time of arrival, TOA）和基于信號(hào)）和基于信號(hào)傳輸時(shí)間差的方法（傳輸時(shí)間差的方法（time difference of arrival, TDOA）；）； 第二種是第二種是基于信號(hào)角度基于信號(hào)角度的方法（的方法（angle of arrival, AOA）；）； 第三種是第三種是基于信號(hào)接收信號(hào)強(qiáng)度基于信號(hào)接收信號(hào)強(qiáng)度的方法的方法（received signal strength indicator, RSSI）方法。方法。 第58頁(yè)/共76頁(yè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法 當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)獲得與鄰近參考節(jié)點(diǎn)之間的距離或相當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)獲得與鄰近參考節(jié)

54、點(diǎn)之間的距離或相對(duì)角度信息后，對(duì)角度信息后， 通常使用以下原理計(jì)算自己的位通常使用以下原理計(jì)算自己的位置。置。1） 三邊測(cè)量法三邊測(cè)量法 已知已知3 個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)A, B, C 的坐標(biāo)以及的坐標(biāo)以及3 點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)的距離就可以估算出該未知點(diǎn)點(diǎn)的距離就可以估算出該未知點(diǎn)D 的坐標(biāo)，同理的坐標(biāo)，同理也可以將這個(gè)結(jié)果推廣到三維的情況。也可以將這個(gè)結(jié)果推廣到三維的情況。 第59頁(yè)/共76頁(yè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法2） 三角測(cè)量法三角測(cè)量法 已知已知3 個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)A, B, C 的坐標(biāo)和未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和未知節(jié)點(diǎn)D 與已與已知節(jié)點(diǎn)知節(jié)點(diǎn)A, B, C 的角度，的角度， 每次計(jì)算每次計(jì)算

55、2 個(gè)錨節(jié)點(diǎn)和個(gè)錨節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)組成的圓的圓心位置如已知點(diǎn)未知節(jié)點(diǎn)組成的圓的圓心位置如已知點(diǎn)A, C與與D的圓心位置的圓心位置O, 由此能夠確定由此能夠確定3 個(gè)圓心的坐標(biāo)和個(gè)圓心的坐標(biāo)和半徑。最后利用三邊測(cè)量法，半徑。最后利用三邊測(cè)量法， 根據(jù)求得的圓心根據(jù)求得的圓心坐標(biāo)就能求出未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)就能求出未知節(jié)點(diǎn)D 的位置。的位置。 第60頁(yè)/共76頁(yè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法3） 極大似然估計(jì)法極大似然估計(jì)法 已知已知n個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和它們到未知節(jié)點(diǎn)的距離，個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和它們到未知節(jié)點(diǎn)的距離， 列出坐標(biāo)與距離的列出坐標(biāo)與距離的n 個(gè)方程式，個(gè)方程式， 從第從第1 個(gè)方個(gè)方程開(kāi)始，程開(kāi)始， 每個(gè)方

56、程均減去最后一個(gè)方程，每個(gè)方程均減去最后一個(gè)方程， 得到得到n-1個(gè)方程組成的線(xiàn)性方程組，最后用個(gè)方程組成的線(xiàn)性方程組，最后用最小二乘估計(jì)法可以得到未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。最小二乘估計(jì)法可以得到未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。第61頁(yè)/共76頁(yè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法4） 極小極大定位算法極小極大定位算法 計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)的距離，計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)的距離， 接著錨節(jié)點(diǎn)接著錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)與未知節(jié)點(diǎn)的距離根據(jù)與未知節(jié)點(diǎn)的距離d, 以自身為中心，以自身為中心， 畫(huà)以畫(huà)以2d 為邊長(zhǎng)的正方形，為邊長(zhǎng)的正方形， 所有錨節(jié)點(diǎn)做出所有錨節(jié)點(diǎn)做出的正方形中重疊的部分的質(zhì)心就是未知節(jié)點(diǎn)的正方形中重疊的部分的質(zhì)心就是未知節(jié)點(diǎn)的

57、坐標(biāo)。的坐標(biāo)。第62頁(yè)/共76頁(yè)基于非測(cè)距的算法基于非測(cè)距的算法基于非測(cè)距的算法與測(cè)距法的區(qū)別在于前者基于非測(cè)距的算法與測(cè)距法的區(qū)別在于前者不直接對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量，不直接對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量， 而是使用網(wǎng)絡(luò)的連而是使用網(wǎng)絡(luò)的連通度來(lái)估計(jì)節(jié)點(diǎn)距錨節(jié)點(diǎn)的距離或坐標(biāo)，由通度來(lái)估計(jì)節(jié)點(diǎn)距錨節(jié)點(diǎn)的距離或坐標(biāo)，由于方法的不確定性，于方法的不確定性， 基于非測(cè)距的方法眾多。基于非測(cè)距的方法眾多。，非測(cè)距算法多為理論研究，非測(cè)距算法多為理論研究，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳感進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究過(guò)程中應(yīng)更多地考慮基器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究過(guò)程中應(yīng)更多地考慮基于測(cè)距的定位算法。于測(cè)距的定位算法。 第63頁(yè)/共76頁(yè)新型新型WSN 定

58、位研究分析定位研究分析除了傳統(tǒng)的定位方法，新型的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)除了傳統(tǒng)的定位方法，新型的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法也逐漸出現(xiàn)絡(luò)定位算法也逐漸出現(xiàn) ；1） 基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位算法基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位算法 2）三維定位方法）三維定位方法 3）智能定位算法）智能定位算法 第64頁(yè)/共76頁(yè) 6.7 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)由于晶體振蕩器頻率的差異及諸多物理因素由于晶體振蕩器頻率的差異及諸多物理因素的干擾的干擾,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘會(huì)出現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘會(huì)出現(xiàn)時(shí)間偏差。時(shí)間偏差。而時(shí)鐘同步對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要而時(shí)鐘同步對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要,如如安全協(xié)議中的時(shí)

59、間戳、數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)的時(shí)安全協(xié)議中的時(shí)間戳、數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記、帶有睡眠機(jī)制的間標(biāo)記、帶有睡眠機(jī)制的MAC層協(xié)議等都需層協(xié)議等都需要不同程度的時(shí)間同步。要不同程度的時(shí)間同步。 第65頁(yè)/共76頁(yè) 6.7 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)1. 時(shí)間同步問(wèn)題簡(jiǎn)述時(shí)間同步問(wèn)題簡(jiǎn)述 在分布式系統(tǒng)中，由于物理上的分散性，系統(tǒng)在分布式系統(tǒng)中，由于物理上的分散性，系統(tǒng)無(wú)法為彼此間相互獨(dú)立的模塊提供一個(gè)統(tǒng)一的無(wú)法為彼此間相互獨(dú)立的模塊提供一個(gè)統(tǒng)一的全局時(shí)鐘，必須由各個(gè)進(jìn)程或模塊各自維護(hù)它全局時(shí)鐘，必須由各個(gè)進(jìn)程或模塊各自維護(hù)它們的本地時(shí)鐘。們的本地時(shí)鐘。 由于這些本地時(shí)鐘的計(jì)時(shí)速率、運(yùn)行環(huán)境

60、存在由于這些本地時(shí)鐘的計(jì)時(shí)速率、運(yùn)行環(huán)境存在不一致性，這些本地時(shí)鐘間也會(huì)出現(xiàn)失步。為不一致性，這些本地時(shí)鐘間也會(huì)出現(xiàn)失步。為了讓這些本地時(shí)鐘再次達(dá)到相同的時(shí)間值，必了讓這些本地時(shí)鐘再次達(dá)到相同的時(shí)間值，必須進(jìn)行時(shí)間同步操作。須進(jìn)行時(shí)間同步操作。 時(shí)間同步就是通過(guò)對(duì)本地時(shí)鐘的某些操作，達(dá)時(shí)間同步就是通過(guò)對(duì)本地時(shí)鐘的某些操作，達(dá)到為分布式系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)度的過(guò)程。到為分布式系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)度的過(guò)程。 第66頁(yè)/共76頁(yè) 6.7 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)2. 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步問(wèn)題特點(diǎn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步問(wèn)題特點(diǎn) 時(shí)間同步是所有分布式系統(tǒng)都需要解決的問(wèn)題，時(shí)間同