第4章定位系統(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(shù)。第3章介紹了傳感器技術(shù)傳感器的設(shè)計需求（低成本與微型化，低功耗，靈活性與擴展性，魯棒性）傳感器的軟硬件平臺本章介紹位置信息的概念，重點介紹典型的定位系統(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)）以及三種常見的定位技術(shù)。內(nèi)容回顧4.1位置信息4.2定位系統(tǒng)4.3定位技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術(shù)的新挑戰(zhàn)位置信息的三大要素是什么？本章內(nèi)容為什么需要定位？基于位置的服務(wù)自動導航搜索周邊服務(wù)信息基于位置的社交網(wǎng)絡(luò)：Foursquare位置信息和我們的生活息息相關(guān)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）4.1位置信息4.2定位系統(tǒng)4.3定位技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)對定位技術(shù)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(luò)定位衛(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)。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(shè)備部分GPS接收機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：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)境缺點啟動時間長室內(nèi)信號差需要GPS接收機GPS典型應(yīng)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(yīng)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”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(luò)通訊區(qū)域被分割成蜂窩小區(qū)每個小區(qū)對應(yīng)一個通訊基站通訊設(shè)備連接小區(qū)對應(yīng)基站進行通訊利用基站位置已知的條件，可對通訊設(shè)備進行定位單基形站定疾位法衛(wèi)星教定位蜂窩益基站濟定位無線舟室內(nèi)晶環(huán)境網(wǎng)定位新興哭定位低系統(tǒng)CO賺O定位帽（Ce醬ll刻o撲f陳Or碰ig寺in）將移詳動設(shè)盈備所饑屬基推站的伙位置淘視為亞移動掀設(shè)備米的位罪置精度段直接擴取決語于基企站覆概蓋的養(yǎng)范圍基站慢分布桂疏松秒地區(qū)悔，一況個基蜂站覆砍蓋范堆圍半件徑可捐達數(shù)裳公里箏，誤行差巨歸大優(yōu)點仿：簡券單、特快速寇，適險用緊均急情呆況多基積站定供位法衛(wèi)星扔定位蜂窩革基站所定位無線努室內(nèi)飯環(huán)境音定位新興戀定位還系統(tǒng)To乘A/勺TD街oA定位嬸法需要貫三個那基站卸才能身定位稀疏殘地區(qū)幣可能澇只能嫌收到提兩個耕基站村的信芹號，旁不適勿用Ao取A定位悉法蜂窩銷基站極定位蔬：主雄要優(yōu)曲缺點衛(wèi)星岔定位蜂窩堅基站趣定位無線們室內(nèi)屠環(huán)境品定位新興職定位貍系統(tǒng)優(yōu)點不需息要GP靠S接收短機，袍可通撞訊即持可定籍位啟動塊速度業(yè)慢信號鉆穿透忌能力壩強，脫室內(nèi)梨亦可嬌接收烤到缺點定位梨精度營相對戚較低基站梳需要撕有專朝門硬碌件，扇造價終昂貴典型悶應(yīng)用筋：緊櫻急電搬話定價位衛(wèi)星窩定位蜂窩澤基站午定位無線錄室內(nèi)塔環(huán)境隙定位新興閑定位在系統(tǒng)美國E-戚91康1系統(tǒng)撥打蚊報警伴電話誦時，漿根據(jù)?；救ㄎ欢愠鍪殖鯔C位棕置，店自動亭接到泊最近雞警局綜合斤了各滔種定塌位系依統(tǒng)，媽包括To童A，TD術(shù)oA，Ao召A，RS王S，A-齊GP紋S使用窯時嘗仇試各夏種定胳位方稈法，圾擇優(yōu)禍而用無線沫室內(nèi)演環(huán)境俊定位衛(wèi)星揉定位蜂窩擁基站懼定位無線潛室內(nèi)別環(huán)境杯定位新興言定位逐系統(tǒng)室內(nèi)膨環(huán)境眾的復惱雜性多徑尸效應(yīng)原因廉：障政礙物廳反射府電磁招波，侮反射禍波和寇原始削波在呆接收貧端混唯疊室內(nèi)業(yè)障礙筑物眾饞多，崇多徑屈效應(yīng)盤明顯對電氣磁波爽的阻將礙作阻用長波望信號做（GP爹S）傳召播能哲力強斜，穿業(yè)透能歪力弱室內(nèi)堪應(yīng)選禽用短添波信寧號來抵進行憤定位無線歇室內(nèi)傾環(huán)境叢定位衛(wèi)星蝴定位蜂窩響基站咽定位無線偉室內(nèi)掃環(huán)境什定位新興什定位群系統(tǒng)需求主要把來自么企業(yè)督和個會人：侄難以術(shù)購置To跪A，TD禮oA，Ao乏A等技斷術(shù)所愉需的青昂貴巖硬件RS索S定位鳳技術(shù)使用弊信號繭強度耽進行陵定位利用盲已有傭的無娘線網(wǎng)肢絡(luò)（漸藍牙戰(zhàn)、Wi叮-F按i、Zi敘gB籍ee）紅外催線、篩超聲億波、禮藍牙忌、RF卸ID、超燃寬帶……RF開ID定位妄典型瓣應(yīng)用衛(wèi)星堂定位蜂窩吉基站抱定位無線倒室內(nèi)陡環(huán)境暫定位新興酷定位竹系統(tǒng)資產(chǎn)帝管理在設(shè)隊備上紛貼上RF算ID標簽需要窄使用扇時通養(yǎng)過RF膛ID定位霉找到雁標簽猶的位悶置，翻從而糾定位裂設(shè)備膏的位澡置結(jié)合溫感知巡壽技術(shù)她，還比可以釣監(jiān)控羽設(shè)備糾的狀題況是否羨空閑是否辜故障是否櫻老化新興悠定位遮系統(tǒng)衛(wèi)星誦定位蜂窩敏基站繩定位無線剪室內(nèi)削環(huán)境夫定位新興吳定位丙系統(tǒng)A-平GP羽SGP傍S定位梯和蜂秤窩基掘站定鮮位的霞結(jié)合紫體利用估基站元定位哪確定犁大致傍范圍連接槐網(wǎng)絡(luò)束查詢頁當前椒位置辰可見五衛(wèi)星大大脫縮短楊搜索駛衛(wèi)星懲的時乳間新興驅(qū)定位速系統(tǒng)鴉（續(xù)帶）衛(wèi)星憤定位蜂窩幫基站私定位無線糖室內(nèi)局環(huán)境璃定位新興古定位提系統(tǒng)無線AP定位利用傘可見Wi握-F獲i接入膛點來刪定位在大孕城市殖中，捕無線AP數(shù)目賣多，氣定位令非?；_在iP撐ho澇ne中成陪熟應(yīng)痰用網(wǎng)絡(luò)復定位用于疑無線例傳感花網(wǎng)、才自組琴織網(wǎng)產(chǎn)絡(luò)通過佳少量桌位置恩已知借節(jié)點府，定即位出椒全網(wǎng)占絡(luò)節(jié)阻點的覺位置4.閑1位置哨信息4.疲2定位喬系統(tǒng)4.譜3定位燈技術(shù)4.蘇4物聯(lián)階網(wǎng)對與定位斜技術(shù)來的新焦挑戰(zhàn)除了致距離耗，哪煩些空膀間信吃息還上可用困于定釀位技孩術(shù)？本章截內(nèi)容4.究3定位滅技術(shù)定位戲技術(shù)謎的關(guān)目鍵：有一蘆個或厭多個野已知耍坐標允的參累考點得到愧待定摘物體忽與已桿知參倚考點句的空守間關(guān)鹿系定位央技術(shù)嶼的兩補個步址驟：努測量岡物理隙量→藝根據(jù)齒物理昏量確搶定目表標位豆置常見撐定位醬技術(shù)閥：基于退距離恒的定蘋位（To截A）基于旋距離領(lǐng)差的河定位弱（TD修oA）基于認信號跨特征灘的定造位（RS戰(zhàn)S）基于冷距離持的定延位（To惑A）基于街距離基于認距離極差基于蘆信號調(diào)特征距離乳測量母方法距離d洋=波速v柴*傳播窮時間Δt傳播括時間Δt刪=收到竿時刻t孩–發(fā)出直時刻t0問題名：接算受端昨如何安得知t0？基于謹距離軍的定支位（To凈A）基于灶距離基于圓距離映差基于掩信號懶特征方法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，上式可簡化為基于乘距離口的定惑位（To服A）基于姻距離基于荷距離倦差基于屠信號膝特征方法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碼距離帽的定姥位（To怖A）基于誕距離基于挎距離村差基于輪信號暢特征位置遼計算諒方法多邊甲測量（也眨稱多魂點測咳量）平面把上定槽位，我取三絕個參形考點以每榨個參作考點湯為圓交心，井到該乖參考慰點的鹿距離屠為半看徑畫訴圓，黑目標迎必在誼圓上平面援上三楊個圓盡交于辰一點實際武中取派用超謝過三劍個參斧考點唐，用最小雕二乘妨法減少霧誤差基于韻距離驗差的扯定位么（TD香oA）基于茂距離基于刻距離糧差基于夸信號圍特征To鞠A的局湊限需要跪參考跳點和野測量挨目標框時鐘般同步TD照oA不需剖要參它考點傳和測膨量目研標時蓋鐘同歸步參考套點之詠間仍胖然需墨要時侵鐘同富步基于省距離象差的烘定位要（TD發(fā)oA）基于墊距離基于守距離撐差基于碰信號僵特征距離撫差測熱距方詠法測量絨目標抹廣播很信號參考皂點i，j分別久記錄粱信號辱接收蜓到的遍時刻ti，tj測量違目標愈到i，j的距硬離差基于坡距離肆差的預(yù)定位碰（TD繪oA）基于珠距離基于懼距離眨差基于曠信號融特征位置胖計算賭方法至少捐兩組確數(shù)據(jù)霧聯(lián)立峽方程構(gòu)求解實際棋采用繩多組類數(shù)據(jù)洽最小籠二乘將法求梳解每次全測量郵結(jié)果參考公點坐亂標到參歉考點遭的距望離構(gòu)建脫方程希：基于岸信號刃特征躁的定喘位基于毀距離基于卷距離澇差基于靈信號匪特征To冊A和TD臟oA都需裳要接嗽收端艦特殊境裝置基于宇信號版特征獵的定種位直熔接利握用無茂線通跳信的釀射頻真信號祥定位屯，不需拐要額久外設(shè)呢備原理富：信應(yīng)號強遺度隨扶傳播厲距離系衰減問題雞：理奔想公絨式實通際難供以應(yīng)薄用基于距信號駁特征禿的定介位基于洽距離基于需距離并差基于珍信號申特征解決袍方法紋：將信昏號強薪度看晃做“葵特征叛”預(yù)先貢布置N個參舍考節(jié)持點測出N個參犧考節(jié)口點信賺號的奸強度劍，得立到一僻個N維向享量事先顧測出測區(qū)域錯中每悼個位當置的枯特征步向量將目掀標測濟出的陣特征裙向量裕和事陸先測涉量值斬比對賭，找補出位堅置缺點習：不能葛應(yīng)對窗動態(tài)凈變化基于移信號瓶特征蘭的定貸位基于輸距離基于灰距離螺差基于坊信號窮特征LA搞ND妄MA缺RC：基于殼信號臉特征急的動態(tài)攏定位方法除了奴信號聞發(fā)送紫源，邁再布蝦置一阿系列RF耍ID標簽吵作為萌參考封標志每個頑標志鳴隨時呀記錄繁自己門收到厭的RS央S信號惠強度概特征狂向量將目洪標測自得的胃信號證特征晚向量腎與參鳳考標死志此延時的枕特征監(jiān)向量毅進行球比對鼻，確淡定位捐置，秩誤差掌在1m范圍破以內(nèi)4.很1位置過信息4.釋2定位亡系統(tǒng)4.應(yīng)3定位涂技術(shù)4.轟4物聯(lián)耽網(wǎng)對汽定位海技術(shù)弟的新極挑戰(zhàn)物聯(lián)露網(wǎng)背險景對丹定位您技術(shù)那有哪墻些新橫的需食求？本章釣內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)預(yù)異構(gòu)接入側(cè)物聯(lián)棄網(wǎng)的騎設(shè)備牽五花嘉八門連接壺起來跪的網(wǎng)案絡(luò)各底自不童同→如登何讓設(shè)不同權(quán)的設(shè)鏈備在兼不同亞的網(wǎng)松絡(luò)下肚準確妹定位環(huán)境火多變室外vs雪.室內(nèi)空曠獄地帶vs虛.障礙筆物眾城多靜止部設(shè)備vs須.頻繁默運動4.厭4物聯(lián)壞網(wǎng)下慢定位港技術(shù)插的新想挑戰(zhàn)信息克安全公與隱慚私保壟護位置悼信息覽內(nèi)涵比豐富糧且隱鄰私息帖息相啟關(guān)高精卷度位捧置信紛息泄俘露的脆后果宵嚴重→如爺何既楊保證度信息廳精度意，又芳保護魂個人夢隱私大規(guī)政模應(yīng)羽用物聯(lián)照網(wǎng)時遠代，錄接入渣網(wǎng)絡(luò)敘的設(shè)蕩備將柱超過50抖0億臺→如蜜