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华体会,移动定位技术的研究与应用

发布日期:2024-01-27

  美国联邦通讯委员会(FCC)在1996年下达唆使要求挪动运营商为挪动德律风用户供给E-911(告急救济)办事,这就要求对所有挪动德律风用户实现定位功能,同时,FCC又在1999年对定位精度做出新的要求。

  FCC的这些行动年夜年夜增进了关在定位手艺和其办事营业研究的成长,良多国度最先努力在研究商用定位手艺并推出了各具特点的商用定位办事。近几年,全球挪动用户的数目迅猛成长,为商用位置办事供给了极为诱人的市场前景。相关报导猜测,2006年全球挪动用户的对折无望成为位置办事用户,其营业收入可达185亿美元。相干的位置办事营业可包罗:告急求救德律风办事、物流治理、贸易乞助德律风办事、小我询问办事、车辆导航办事、特定跟踪办事等等。

  1、挪动定位手艺

  挪动定位手艺是操纵无线挪动通讯收集,经由过程对领受到的无线电波的一些参数进行丈量,按照特定的算法对某一挪动终端或小我在某一时候所处的地舆位置进行切确测定,以便为挪动终端用户供给相干的位置消息办事,或进行及时的监测和跟踪。按照挪动定位的根基道理,挪动定位年夜致可分为两类:基在挪动收集的定位手艺和基在挪动终真个定位手艺,还的把这二者的夹杂定位作为第三种定位手艺。

  1.1 基在挪动收集的定位手艺

  基在Cell-ID的定位手艺:该手艺又称发源蜂窝小区(Cell Of Origin)定位手艺。每一个小区都有本身特定的小区标识号(Cell-ID),当进入某一小区时,挪动终端要在当前小区进行注册,系统的数据中就会有响应的小区ID标识。系统按照收集到的挪动终端所处小区的标识号来肯定挪动终端用户的位置。这类定位手艺在小区稠密的地域精度较高且易在实现,无需对现有收集和手机做较年夜的改动,获得普遍的利用。

  达到时候TOA(Time Of Arrival)定位手艺:挪动终端发射丈量旌旗灯号达到3个以上的基站,经由过程丈量达到所用的时候(须包管时候同步),并施以特定算法的计较,实现对挪动终真个定位。在该算法中,挪动终端位在以基站为圆心,挪动终端和基站之间的电波传输距离为半径的圆上,三个圆的交点即为挪动终端地点的位置。

移动定位技术的研究与应用

  达到时候差TDOA(Time Difference 0f Arrival)定位手艺:挪动终�����APP端对基站进行监听并丈量出旌旗灯号达到两个基站的时候差,每两个基站获得一个丈量值,构成一个双曲线定位区,如许,三个基站获得2个双曲线定位区,求解出它们的交结点并施以附加前提便可以获得挪动终真个切当位置。因为所丈量为时候差而非绝对时候,没必要知足时候同步的要求,所以TDOA备受存眷。

  加强型不雅测时候差E-OTD(Enhanced-Observed Time Difference)定位手艺:在无线收集中放置若干位置领受器或参考点作为位置丈量单位LMU,参考点都有一个切确的按时源,当具有E-OTD功能的手机和LMU领受到3个以上的基站旌旗灯号时,每一个基站旌旗灯号达到二者的时候差将被算出来,从而估算出手机所处的位置。这项定位手艺定位精度较高但硬件实现也复杂。

  角度到达AOA(Arrival of Angle)定位手艺:这类定位手艺的重要前提是基站需装设阵列智能天线。经由过程这类天线测出基站与发送旌旗灯号的挪动终端之间的角度,进一步肯定二者之间的连线,如许挪动终端与两个基站可获得两条连线,其交点即为待测挪动终真个位置。该定位手艺的错误谬误是所需智能天线要求较高,且有定位盲点。

  1.2 基在挪动终真个定位手艺

  该定位手艺的道理是:多个已知位置的基站发射旌旗灯号,所发射旌旗灯号照顾有与基站位置相关的特点消息,当挪动终端领受到这些旌旗灯号后,肯定其与各基站之间的几何位置关系,并按照相干算法对其本身位置进行定位估算,从而获得本身的位相信息。具有较高的定位精度。但其致命的缺点是需要手机介入定位参数的丈量并进行坐标位置的计较,必需敌手机和收集的软硬件加以革新或进级,今朝偏向的做法是在手机内集成GPS领受机,加年夜了手机的能耗,并且从商用角度来看很难做到年夜面积的推行和利用。

  今朝已提出的基在挪动终真个定位手艺首要包罗:下行链路不雅测达到时候差(OTDOA)方式、基在GPS的定位手艺,如差分GPS(DGPS)、辅助GPS(A-GPS)等。按照手艺成长动态,我们把重点集中在DGPS和A-GPS上:(1)GPS定位手艺颠末多年的成长,因为其定位精度高、笼盖规模广的长处,在军事用处中阐扬着庞大的感化,近几年最先向各个范畴渗入并获得普遍的利用。差分GPS手艺能够提高GPS系统的定位精度。道理是:基准领受机对本身实行定位,获得的定位成果与本身简直知的地舆位置比拟较获得差值,该差值被用作公共误差批改值,对与基准领受处在统一区域且共用四颗卫星进行定位的挪动领受机来讲,它们明显具有不异的公共误差。是以借助在公共误差批改值能够批改挪动领受机的定位成果,从而提高定位精度。 (2)采取GPS对挪动台间接定位时,初次定位需要较长的时候,这对告急救济的营业是不答应的。A-GPS能够有用地处理这个问题。操纵辅助GPS进行定位时,GPS参考收集可将辅助的定位消息经由过程无线通讯收集传送给挪动台,可减小搜刮时候,使定位时候降至几秒钟,并且辅助的定位消息也为在旌旗灯号严峻式微的市区或室内利用GPS定位手艺供给了可能。别的,因为在两次定位间歇时代GPS领受机可处在休眠状况,所以能够下降手机的能耗。综上所述,AGPS填补保守的GPS定位手艺的缺点,使得GPS冲破定位边界实现室内GPS定位。

  2、室内定位手艺

  2.1 光跟踪定位系统

  该系统品种繁多,但都要求所跟踪方针和探测器之间线性可视,这就把它的利用局限到了仅室内的规模且须包管所监测的方针是不通明的。在视频监督系统中,常常采取在被监控的情况中安装多台摄像装备,这些摄像装备可毗连到一台或几台视频监控器上,经由过程视频监控器,对不雅察对象进行及时动态地监控,有的乃至能够进行需要的数据存储。光定位手艺也被利用在机械人系统,经由过程固定的红外线摄像机和良多红外线发光二极管的一系列协同共同,到达定位的目标。因为其自己的特点,要实现高精度的光定位手艺,其配备要求比力复杂。

  2.2 室内GPS定位手艺

  当GPS领受机在室内工作时,因为旌旗灯号受建筑物的影响而年夜年夜衰减到十分微弱的境界,要想到达室外一样间接从卫星广播中提取导航数据和时候消息是不成能的。为了获得较高的旌旗灯号活络度,就需要耽误在每一个码延迟上的逗留时候,A-GPS手艺为这个问题的处理供给了可能性。室内GPS手艺采取年夜量的相干器并行地搜刮可能的延迟码,同时,也有助在实现快速定位。这类室内GPS定位手艺因为需要在手机内集成GPS领受器,决议了它的利用受限性,为此,把具有该功能的手机价钱降到人们能够承受的规模内成了室内GPS手艺寻求的方针之一。通俗GPS领受机正朝着单片机的标的目的成长,并尽力实现把GPS的RF电路和多相干器电路集成人手机现存的RF芯片和分析数字芯片中。

  2.3 超声波定位手艺(Ultrasonic Positioning Technologies)

  该手艺因为其本钱低、布局简单易在实现而被人们普遍采取。今朝,市场上的超声波收、发器手艺成熟且价钱低廉,是以利用较为普遍。超声波测距年夜都采取反射式测距法,即发射超声波并领受由被测物发生回波,按照回波与发射波的时候差计较出待测距离,有的则采取单向测距法。超声波定位系统可由若干个应对器和一个主测距器构成,主测距器放置在被测物体上,在微机指令旌旗灯号的感化下向位置固定的应对器发射同频次的无线电旌旗灯号,应对器在收到无线电旌旗灯号后同时向主测距器发射超声波旌旗灯号,获得主测距器与各个应对器之间的距离。当同时有三个或三个以上不在统一直线上的应对器做出回应时,我们能够按照相干计较肯定出被测物体地点的二维坐标系下的位置。我们在无线传感器收集下基在超声波手艺的3D定位系统的研制中采取超声波定位手艺,为了降服超声波声接收严峻而影响其传输距离的缺点,我们决议不采取反射测距法而是用单向测距法。

  2.4 蓝牙手艺(Bluetooth)

  该手艺是一种短距离低功耗的无线传输手艺,撑持点到点、点到多点的话音和数据营业。能够实现分歧装备之间的短距离无线互联。在室内安装恰当的蓝牙局域网接入点,把收集设置装备摆设成基在多用户的根本收集毗连模式,并包管蓝牙局域网接入点一直是这个轻轻网(piconet)的主装备(master),便可以取得用户的位相信息,实现操纵蓝牙手艺定位的目标。采取该手艺作室内短距离定位其长处是轻易发觉装备且旌旗灯号传输不受视距的影响,错误谬误是今朝蓝牙器件和装备价钱高贵。

  3、竣事语

  挪动定位手艺在近几年获得了很年夜的成长,特别是各类手艺的夹杂研究和利用,我们能够取长补短,加快手艺冲破的历程。但就其贸易利用的开辟来讲,今朝不外是方才起步,除某些特定的跟踪或监测用处,作为平易近用的庞大贸易潜力尚待进一步的开辟,在将来的手机营业中,位置营业办事极可能带来庞大的商机,并给人们带来极年夜的便当。别的,室内定位手艺有待在进一步研究完美,一旦冲破的樊篱,定位手艺将会出显现珠联璧合之势,相干的位置办事营业也势必深人人们的糊口。

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