定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)內(nèi)容提要通過定位系統(tǒng)獲取位置信息是物聯(lián)網(wǎng)時代的重要研究課題。本章將典型的定位系統(tǒng)和定位技術。內(nèi)容提要通過定位系統(tǒng)獲取位置信息是物聯(lián)網(wǎng)時代的重要研究課題。1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)位置信息的三大要素是什么？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容為什么需要定位？基于位置的服務自動導航搜索周邊服務信息基于位置的社交網(wǎng)絡：Foursquare位置信息和我們的生活息息相關位置信息不是單純的“位置”地理位置（空間坐標）處在該位置的時刻（時間坐標）處在該位置的對象（身份信息）為什么需要定位？基于位置的服務位置信息不是單純的“位置”1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)典型的定位系統(tǒng)有哪些？各自有哪些特點？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容現(xiàn)存主流定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位：GPS蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)：A-GPS，網(wǎng)絡定位現(xiàn)存主流定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位：GPS衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)各國的衛(wèi)星定位系統(tǒng)美國：GPS俄羅斯：GLONASS歐盟：伽利略中國：北斗一號（區(qū)域）、北斗二號（全球）GPS是目前世界上最常用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位各國的衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS：發(fā)展簡史衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)1973年，美國國防部開始GPS計劃1983年，里根承諾將來對民間開放使用1989年，正式開始發(fā)射GPS工作衛(wèi)星1994年，衛(wèi)星星座組網(wǎng)完成，投入使用2000年，克林頓下令取消軍用/民用信號的精度差別對待（20m/300m)GPS：發(fā)展簡史衛(wèi)星定位1973年，美國國防部開始GPS計劃GPS：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)宇宙空間部分24顆工作衛(wèi)星：6軌道*4星地面監(jiān)控部分（全部在美國境內(nèi)）1個主控中心（另有1個備用）4個專用地面天線6個專用監(jiān)視站用戶設備部分GPS接收機（天線、處理器、時鐘）GPS：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星定位宇宙空間部分GPS：定位原理衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)GPS：定位原理衛(wèi)星定位GPS：定位原理預備知識在地表室外絕大位置至少有6顆星在視線范圍每顆星上裝備銫原子鐘(140萬年誤差1秒：4.4*10^-13/s)衛(wèi)星不斷廣播信息：每條信息包含信息發(fā)出時刻、衛(wèi)星在該時刻的坐標、時鐘誤差GPS：定位原理，GPS：定位原理，GPS：定位原理，GPS：授時原理20ns，GPS：授時原理20nsGPS：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)優(yōu)點精度高全球覆蓋，可用于險惡環(huán)境缺點啟動時間長(3-5分鐘)室內(nèi)信號差需要GPS接收機GPS：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位優(yōu)點北斗一號由4顆衛(wèi)星、中心控制系統(tǒng)、標校系統(tǒng)和各類用戶機組成系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)為每小時540000戶用戶終端機工作時要發(fā)送無線電信號北斗一號北斗2衛(wèi)星導航系統(tǒng)2020年完成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成提供兩種服務方式，即開放服務和授權(quán)服務開放服務是在服務區(qū)免費提供定位、測速和授時服務，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度0．2米／秒。授權(quán)服務是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統(tǒng)完好性信息。北斗2衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)最初僅能提供位置和周邊地圖第二代汽車導航系統(tǒng)可根據(jù)目的地自動計算“最短”路線互聯(lián)網(wǎng)時代，汽車導航可從交管部門取得路況咨詢，優(yōu)化路線，找出“最快”路線GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位最初僅能提供位置和周邊地圖GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)時代，感知更透徹綜合道路狀況，污染指數(shù)，天氣狀況，加油站的分布，駕駛員的身體狀況等各種因素找出“最佳”路線由“以路為本”轉(zhuǎn)變到“以人為本”GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位物聯(lián)網(wǎng)時代，感知更透徹蜂窩基站定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)GSM蜂窩網(wǎng)絡通訊區(qū)域被分割成蜂窩小區(qū)每個小區(qū)對應一個通訊基站通訊設備連接小區(qū)對應基站進行通訊利用基站位置已知的條件，可對通訊設備進行定位蜂窩基站定位衛(wèi)星定位GSM蜂窩網(wǎng)絡單基站定位法衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)COO定位（CellofOrigin）將移動設備所屬基站的位置視為移動設備的位置精度直接取決于基站覆蓋的范圍基站分布疏松地區(qū)，一個基站覆蓋范圍半徑可達數(shù)公里，誤差巨大優(yōu)點：簡單、快速(2-3S)，適用緊急情況單基站定位法衛(wèi)星定位COO定位（CellofOrigin多基站定位法衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)三基站，最常用的是ToA/TDoA定位法基于時間的定位ToA（TimeofArrival）10STDoA（TimeDifferenceofArrival）二基站，AoA定位法AoA（AngleofArrival

）多基站定位法衛(wèi)星定位三基站，最常用的是ToA/TDoA定位法ToA定位法定位原理得到Ti(i=1,2,3)后，由Ti*c得到設備到基站i之間的距離Ri，然后根據(jù)幾何只是建立方程組并求解。誤差大時鐘同步精度要求高多徑效應（波的反射和疊加原理）ToA定位法定位原理TDoA定位法定位原理對TOA定位的改進，與TOA的不同之處在于，得到Ti后不是立即用Ti去求距離Ri，而是先對T1,T2,T3兩兩求差，然后通過建立方程組并求解。特點抵消其中很大一部分的時間誤差和多徑效應帶來的誤差，因而可以大大提高定位的精確度TDoA定位法定位原理AoA定位法定位原理基于信號的入射角度進行定位。根據(jù)夾角α1和α2，可以畫出兩條射線L1、L2；L1月L2的交點就是設備的位置特點需要定向天線陣列AoA定位法定位原理蜂窩基站定位：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)優(yōu)點不需要GPS接收機，可通訊即可定位啟動速度快信號穿透能力強，室內(nèi)亦可接收到缺點定位精度相對較低基站需要有專門硬件，造價昂貴蜂窩基站定位：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位優(yōu)點典型應用：緊急電話定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)美國E-911系統(tǒng)撥打報警電話時，根據(jù)基站定位出手機位置，自動接到最近警局綜合了各種定位系統(tǒng)，包括ToA，TDoA，AoA，RSS，A-GPS使用時嘗試各種定位方法，擇優(yōu)而用典型應用：緊急電話定位衛(wèi)星定位美國E-911系統(tǒng)無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境的復雜性多徑效應原因：障礙物反射電磁波，反射波和原始波在接收端混疊室內(nèi)障礙物眾多，多徑效應明顯需求主要來自企業(yè)和個人難以購置ToA，TDoA，AoA等技術所需的昂貴硬件無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位室內(nèi)環(huán)境的復雜性無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)RSS定位技術（RadioSignalStrength）使用信號強度進行定位利用已有的無線網(wǎng)絡（藍牙、Wi-Fi、ZigBee）RFID、紅外線、超聲波、藍牙、超寬帶……無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位RSS定位技術（RadioSignRFID定位典型應用衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)資產(chǎn)管理在設備上貼上RFID標簽需要使用時通過RFID定位找到標簽的位置，從而定位設備的位置結(jié)合感知技術，還可以監(jiān)控設備的狀況是否空閑是否故障是否老化RFID定位典型應用衛(wèi)星定位資產(chǎn)管理新興定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)A-GPS（AssistedGPS）GPS定位和蜂窩基站定位的結(jié)合體利用基站定位確定大致范圍連接網(wǎng)絡查詢當前位置可見衛(wèi)星大大縮短搜索衛(wèi)星的時間全程數(shù)十秒新興定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位A-GPS（AssistedGPS）新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)無線AP定位利用可見Wi-Fi接入點來定位（MAC∽AP位置）在大城市中，無線AP數(shù)目多，定位非常精確在iPhone中成熟應用（有GPS時：AP+GPS；AP）新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位無線AP定位新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)網(wǎng)絡定位用于無線傳感網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡利用網(wǎng)絡節(jié)點間距離、方向、相對位置等地理信息通過少量位置已知節(jié)點，定位出全網(wǎng)絡節(jié)點的位置新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位網(wǎng)絡定位1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)除了距離，哪些空間信息還可用于定位技術？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容3定位技術定位技術的關鍵：有一個或多個已知坐標的參考點得到待定物體與已知參考點的空間關系定位技術的兩個步驟：測量物理量→根據(jù)物理量確定目標位置常見定位技術：基于距離的定位（ToA）基于距離差的定位（TDoA）基于信號特征的定位（RSS）3定位技術定位技術的關鍵：基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征距離測量方法距離d=波速v*傳播時間Δt傳播時間Δt=收到時刻t–發(fā)出時刻t0問題：接受端如何得知t0？（GPS）基于距離的定位（ToA）基于距離距離測量方法基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征方法1：利用波速差發(fā)送端同時發(fā)送一道電磁波和聲波（t0未知)接收端記錄：電磁波到達時刻聲波到達時刻距離由于遠大于，上式可簡化為如何得到？基于距離的定位（ToA）基于距離方法1：利用波速差如何得到？基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征方法2：測量波的往返時間發(fā)送端于時刻發(fā)送波接收端收到波后，等待時間后返回同樣的波發(fā)送端記錄收到回復的時間距離基于距離的定位（ToA）基于距離方法2：測量波的往返時間基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征位置計算方法多邊測量（也稱多點測量）平面上定位，取三個參考點以每個參考點為圓心，到該參考點的距離為半徑畫圓，目標必在圓上平面上三個圓交于一點實際中取用超過三個參考點，用最小二乘法減少誤差基于距離的定位（ToA）基于距離位置計算方法基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征ToA的局限需要參考點和測量目標時鐘同步TDoA不需要參考點和測量目標時鐘同步參考點之間仍然需要時鐘同步基于距離差的定位（TDoA）基于距離ToA的局限基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征距離差測距方法測量目標廣播信號參考點i，j分別記錄信號接收到的時刻ti，tj測量目標到i，j的距離差基于距離差的定位（TDoA）基于距離距離差測距方法基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征位置計算方法至少兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解實際采用多組數(shù)據(jù)最小二乘法求解每次測量結(jié)果參考點坐標到參考點的距離構(gòu)建方程：基于距離差的定位（TDoA）基于距離位置計算方法基于信號特征的定位基于距離基于距離差基于信號特征ToA和TDoA都需要接收端特殊裝置基于信號特征的定位直接利用無線通信的射頻信號定位，不需要額外設備原理：信號強度隨傳播距離衰減問題：理想公式實際難以應用Pt:發(fā)送功率；G天線增益；載波波長基于信號特征的定位基于距離ToA和TDoA都需要接收端特殊裝基于信號特征的定位基于距離基于距離差基于信號特征解決方法：將信號強度看做“特征”預先布置N個參考節(jié)點測出N個參考節(jié)點信號的強度，得到一個N維向量事先測出區(qū)域中每個位置的特征向量將目標測出的特征向量和事先測量值比對，找出位置缺點：不能應對動態(tài)變化基于信號特征的定位基于距離解決方法：基于信號特征的定位基于距離基于距離差基于信號特征LANDMARC：基于信號特征的動態(tài)定位方法除了信號發(fā)送源，再布置一系列RFID標簽作為參考標志每個標志隨時記錄自己收到的RSS信號強度特征向量將目標測得的信號特征向量與參考標志此時的特征向量進行比對，確定位置，誤差在1m范圍以內(nèi)基于信號特征的定位基于距離LANDMARC：基于信號特征的動1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)背景對定位技術有哪些新的需求？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容網(wǎng)絡異構(gòu)接入物聯(lián)網(wǎng)的設備五花八門連接起來的網(wǎng)絡各自不同→如何讓不同的設備在不同的網(wǎng)絡下準確定位環(huán)境多變室外vs.室內(nèi)空曠地帶vs.障礙物眾多靜止設備vs.頻繁運動4物聯(lián)網(wǎng)下定位技術的新挑戰(zhàn)網(wǎng)絡異構(gòu)4物聯(lián)網(wǎng)下定位技術的新挑戰(zhàn)信息安全與隱私保護位置信息內(nèi)涵豐富且隱私息息相關高精度位置信息泄露的后果嚴重→如何既保證信息精度，又保護個人隱私大規(guī)模應用物聯(lián)網(wǎng)時代，接入網(wǎng)絡的設備將超過500億臺→如何應對龐大的數(shù)量增長→如何讓定位技術為簡單設備（如RFID標簽）所用4物聯(lián)網(wǎng)下定位技術的新挑戰(zhàn)信息安全與隱私保護4物聯(lián)網(wǎng)下定位技術的新挑戰(zhàn)本章小結(jié)內(nèi)容回顧本章介紹了位置信息的基本概念，重點討論了四種定位系統(tǒng)以及三種典型的定位技術，最后探討了物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)。重點掌握了解位置信息的三要素。了解GPS的系統(tǒng)組成，定位原理，典型應用和優(yōu)缺點。了解蜂窩基站定位（單基站和多基站）的方法以及優(yōu)缺點?；仡橰FID的基本概念，舉例說明RFID定位的應用，舉例說明新興定位技術。本章小結(jié)內(nèi)容回顧本章小結(jié)重點掌握（續(xù)）掌握基于位置的定位距離測量的兩種方法。掌握基于位置差的定位測量方法和位置計算方法，與基于位置的定位相比有何優(yōu)缺點。了解基于信號特征的定位方法。舉例說明物理網(wǎng)環(huán)境下定位技術的新挑戰(zhàn)。本章小結(jié)重點掌握（續(xù)）Thankyou!Thankyou!定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)內(nèi)容提要通過定位系統(tǒng)獲取位置信息是物聯(lián)網(wǎng)時代的重要研究課題。本章將典型的定位系統(tǒng)和定位技術。內(nèi)容提要通過定位系統(tǒng)獲取位置信息是物聯(lián)網(wǎng)時代的重要研究課題。1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)位置信息的三大要素是什么？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容為什么需要定位？基于位置的服務自動導航搜索周邊服務信息基于位置的社交網(wǎng)絡：Foursquare位置信息和我們的生活息息相關位置信息不是單純的“位置”地理位置（空間坐標）處在該位置的時刻（時間坐標）處在該位置的對象（身份信息）為什么需要定位？基于位置的服務位置信息不是單純的“位置”1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)典型的定位系統(tǒng)有哪些？各自有哪些特點？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容現(xiàn)存主流定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位：GPS蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)：A-GPS，網(wǎng)絡定位現(xiàn)存主流定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位：GPS衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)各國的衛(wèi)星定位系統(tǒng)美國：GPS俄羅斯：GLONASS歐盟：伽利略中國：北斗一號（區(qū)域）、北斗二號（全球）GPS是目前世界上最常用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位各國的衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS：發(fā)展簡史衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)1973年，美國國防部開始GPS計劃1983年，里根承諾將來對民間開放使用1989年，正式開始發(fā)射GPS工作衛(wèi)星1994年，衛(wèi)星星座組網(wǎng)完成，投入使用2000年，克林頓下令取消軍用/民用信號的精度差別對待（20m/300m)GPS：發(fā)展簡史衛(wèi)星定位1973年，美國國防部開始GPS計劃GPS：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)宇宙空間部分24顆工作衛(wèi)星：6軌道*4星地面監(jiān)控部分（全部在美國境內(nèi)）1個主控中心（另有1個備用）4個專用地面天線6個專用監(jiān)視站用戶設備部分GPS接收機（天線、處理器、時鐘）GPS：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星定位宇宙空間部分GPS：定位原理衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)GPS：定位原理衛(wèi)星定位GPS：定位原理預備知識在地表室外絕大位置至少有6顆星在視線范圍每顆星上裝備銫原子鐘(140萬年誤差1秒：4.4*10^-13/s)衛(wèi)星不斷廣播信息：每條信息包含信息發(fā)出時刻、衛(wèi)星在該時刻的坐標、時鐘誤差GPS：定位原理，GPS：定位原理，GPS：定位原理，GPS：授時原理20ns，GPS：授時原理20nsGPS：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)優(yōu)點精度高全球覆蓋，可用于險惡環(huán)境缺點啟動時間長(3-5分鐘)室內(nèi)信號差需要GPS接收機GPS：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位優(yōu)點北斗一號由4顆衛(wèi)星、中心控制系統(tǒng)、標校系統(tǒng)和各類用戶機組成系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)為每小時540000戶用戶終端機工作時要發(fā)送無線電信號北斗一號北斗2衛(wèi)星導航系統(tǒng)2020年完成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成提供兩種服務方式，即開放服務和授權(quán)服務開放服務是在服務區(qū)免費提供定位、測速和授時服務，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度0．2米／秒。授權(quán)服務是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統(tǒng)完好性信息。北斗2衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)最初僅能提供位置和周邊地圖第二代汽車導航系統(tǒng)可根據(jù)目的地自動計算“最短”路線互聯(lián)網(wǎng)時代，汽車導航可從交管部門取得路況咨詢，優(yōu)化路線，找出“最快”路線GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位最初僅能提供位置和周邊地圖GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)時代，感知更透徹綜合道路狀況，污染指數(shù)，天氣狀況，加油站的分布，駕駛員的身體狀況等各種因素找出“最佳”路線由“以路為本”轉(zhuǎn)變到“以人為本”GPS典型應用：汽車導航衛(wèi)星定位物聯(lián)網(wǎng)時代，感知更透徹蜂窩基站定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)GSM蜂窩網(wǎng)絡通訊區(qū)域被分割成蜂窩小區(qū)每個小區(qū)對應一個通訊基站通訊設備連接小區(qū)對應基站進行通訊利用基站位置已知的條件，可對通訊設備進行定位蜂窩基站定位衛(wèi)星定位GSM蜂窩網(wǎng)絡單基站定位法衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)COO定位（CellofOrigin）將移動設備所屬基站的位置視為移動設備的位置精度直接取決于基站覆蓋的范圍基站分布疏松地區(qū)，一個基站覆蓋范圍半徑可達數(shù)公里，誤差巨大優(yōu)點：簡單、快速(2-3S)，適用緊急情況單基站定位法衛(wèi)星定位COO定位（CellofOrigin多基站定位法衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)三基站，最常用的是ToA/TDoA定位法基于時間的定位ToA（TimeofArrival）10STDoA（TimeDifferenceofArrival）二基站，AoA定位法AoA（AngleofArrival

）多基站定位法衛(wèi)星定位三基站，最常用的是ToA/TDoA定位法ToA定位法定位原理得到Ti(i=1,2,3)后，由Ti*c得到設備到基站i之間的距離Ri，然后根據(jù)幾何只是建立方程組并求解。誤差大時鐘同步精度要求高多徑效應（波的反射和疊加原理）ToA定位法定位原理TDoA定位法定位原理對TOA定位的改進，與TOA的不同之處在于，得到Ti后不是立即用Ti去求距離Ri，而是先對T1,T2,T3兩兩求差，然后通過建立方程組并求解。特點抵消其中很大一部分的時間誤差和多徑效應帶來的誤差，因而可以大大提高定位的精確度TDoA定位法定位原理AoA定位法定位原理基于信號的入射角度進行定位。根據(jù)夾角α1和α2，可以畫出兩條射線L1、L2；L1月L2的交點就是設備的位置特點需要定向天線陣列AoA定位法定位原理蜂窩基站定位：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)優(yōu)點不需要GPS接收機，可通訊即可定位啟動速度快信號穿透能力強，室內(nèi)亦可接收到缺點定位精度相對較低基站需要有專門硬件，造價昂貴蜂窩基站定位：主要優(yōu)缺點衛(wèi)星定位優(yōu)點典型應用：緊急電話定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)美國E-911系統(tǒng)撥打報警電話時，根據(jù)基站定位出手機位置，自動接到最近警局綜合了各種定位系統(tǒng)，包括ToA，TDoA，AoA，RSS，A-GPS使用時嘗試各種定位方法，擇優(yōu)而用典型應用：緊急電話定位衛(wèi)星定位美國E-911系統(tǒng)無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境的復雜性多徑效應原因：障礙物反射電磁波，反射波和原始波在接收端混疊室內(nèi)障礙物眾多，多徑效應明顯需求主要來自企業(yè)和個人難以購置ToA，TDoA，AoA等技術所需的昂貴硬件無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位室內(nèi)環(huán)境的復雜性無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)RSS定位技術（RadioSignalStrength）使用信號強度進行定位利用已有的無線網(wǎng)絡（藍牙、Wi-Fi、ZigBee）RFID、紅外線、超聲波、藍牙、超寬帶……無線室內(nèi)環(huán)境定位衛(wèi)星定位RSS定位技術（RadioSignRFID定位典型應用衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)資產(chǎn)管理在設備上貼上RFID標簽需要使用時通過RFID定位找到標簽的位置，從而定位設備的位置結(jié)合感知技術，還可以監(jiān)控設備的狀況是否空閑是否故障是否老化RFID定位典型應用衛(wèi)星定位資產(chǎn)管理新興定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)A-GPS（AssistedGPS）GPS定位和蜂窩基站定位的結(jié)合體利用基站定位確定大致范圍連接網(wǎng)絡查詢當前位置可見衛(wèi)星大大縮短搜索衛(wèi)星的時間全程數(shù)十秒新興定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位A-GPS（AssistedGPS）新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)無線AP定位利用可見Wi-Fi接入點來定位（MAC∽AP位置）在大城市中，無線AP數(shù)目多，定位非常精確在iPhone中成熟應用（有GPS時：AP+GPS；AP）新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位無線AP定位新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位蜂窩基站定位無線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)網(wǎng)絡定位用于無線傳感網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡利用網(wǎng)絡節(jié)點間距離、方向、相對位置等地理信息通過少量位置已知節(jié)點，定位出全網(wǎng)絡節(jié)點的位置新興定位系統(tǒng)（續(xù)）衛(wèi)星定位網(wǎng)絡定位1位置信息2定位系統(tǒng)3定位技術4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術的新挑戰(zhàn)除了距離，哪些空間信息還可用于定位技術？本章內(nèi)容1位置信息本章內(nèi)容3定位技術定位技術的關鍵：有一個或多個已知坐標的參考點得到待定物體與已知參考點的空間關系定位技術的兩個步驟：測量物理量→根據(jù)物理量確定目標位置常見定位技術：基于距離的定位（ToA）基于距離差的定位（TDoA）基于信號特征的定位（RSS）3定位技術定位技術的關鍵：基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征距離測量方法距離d=波速v*傳播時間Δt傳播時間Δt=收到時刻t–發(fā)出時刻t0問題：接受端如何得知t0？（GPS）基于距離的定位（ToA）基于距離距離測量方法基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征方法1：利用波速差發(fā)送端同時發(fā)送一道電磁波和聲波（t0未知)接收端記錄：電磁波到達時刻聲波到達時刻距離由于遠大于，上式可簡化為如何得到？基于距離的定位（ToA）基于距離方法1：利用波速差如何得到？基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征方法2：測量波的往返時間發(fā)送端于時刻發(fā)送波接收端收到波后，等待時間后返回同樣的波發(fā)送端記錄收到回復的時間距離基于距離的定位（ToA）基于距離方法2：測量波的往返時間基于距離的定位（ToA）基于距離基于距離差基于信號特征位置計算方法多邊測量（也稱多點測量）平面上定位，取三個參考點以每個參考點為圓心，到該參考點的距離為半徑畫圓，目標必在圓上平面上三個圓交于一點實際中取用超過三個參考點，用最小二乘法減少誤差基于距離的定位（ToA）基于距離位置計算方法基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征ToA的局限需要參考點和測量目標時鐘同步TDoA不需要參考點和測量目標時鐘同步參考點之間仍然需要時鐘同步基于距離差的定位（TDoA）基于距離ToA的局限基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征距離差測距方法測量目標廣播信號參考點i，j分別記錄信號接收到的時刻ti，tj測量目標到i，j的距離差基于距離差的定位（TDoA）基于距離距離差測距方法基于距離差的定位（TDoA）基于距離基于距離差基于信號特征位置計算方法至少兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解實際采用多組數(shù)據(jù)最小二乘法求解每次測