1、a，1，無線定位的基本知識，2012年3月30日，a，2，定位是指定目標(biāo)在某個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的位置。 當(dāng)前，常用的定位方法有三種：估計(jì)定位(Dead Reckoning，DR )、近距離定位(Proximity )和無線定位(Radio Location )。 估計(jì)定位基于相對基準(zhǔn)點(diǎn)和起點(diǎn)，利用地圖匹配等技術(shù)確定移動(dòng)目標(biāo)的位置，適用于移動(dòng)目標(biāo)的連續(xù)定位。 近距離定位也稱為信標(biāo)定位，從最近的固定基準(zhǔn)檢測點(diǎn)確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置。 無線定位利用接收機(jī)的無線信號的電參數(shù)來獲取定位參數(shù)，并使用適當(dāng)?shù)亩ㄎ凰惴▉碛?jì)算目標(biāo)位置。 將a、3、無線定位劃分成基于地面的無線定位、基于星的無線定位，(1)基于星的無線定位被

2、劃分成使用由諸如GPS、GLONASS等衛(wèi)星系統(tǒng)的多個(gè)衛(wèi)星發(fā)送的信號來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的三維定位。 (2)陸基無線定位通過利用設(shè)置在地面上的無線信標(biāo)或接收設(shè)備，測量無線信號的傳播時(shí)間、時(shí)間差、信號電場強(qiáng)度、相位、入射角等參數(shù)，來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。 根據(jù)用途，a、4，陸基無線定位通過、陸基無線導(dǎo)航定位、蜂窩網(wǎng)無線定位、無線導(dǎo)航定位通過由無線信號參數(shù)所測得的幾何、物理參數(shù)來確定用戶的方位、距離、位置、姿勢等。 其中方位、距離、姿勢等導(dǎo)航參數(shù)可以比較直接地用無線電參數(shù)測量，而用戶的位置參數(shù)需要比較復(fù)雜的導(dǎo)航解決方案，主要有兩種方法：通過測量的幾何參數(shù)和幾何位置之間的數(shù)學(xué)興趣進(jìn)行定位， 通常被稱為位置線法的根據(jù)被

3、測定的物理參數(shù)(速度、加速度等)和幾何學(xué)位置的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系來決定位置，這被稱為推進(jìn)定位法。 a、5，移動(dòng)站在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的定位包括GPS系統(tǒng)和羅蘭系統(tǒng)，該GPS系統(tǒng)和羅蘭系統(tǒng)由移動(dòng)站進(jìn)行定位，并根據(jù)該移動(dòng)站接收多個(gè)發(fā)射站的信號的特征信息來定位和估計(jì)其與每個(gè)發(fā)射站的幾何位置關(guān)系后者通過多個(gè)接收機(jī)同時(shí)檢測移動(dòng)站所傳送的信號，并基于信號的特征信息對移動(dòng)站進(jìn)行定位估計(jì)。 a、6、1無線定位通常需要兩個(gè)階段。 第一步驟根據(jù)不同的定位類型來估計(jì)對應(yīng)的定位參數(shù)。 步驟2使用適當(dāng)?shù)亩ㄎ凰惴ɑ谒烙?jì)的定位參數(shù)來估計(jì)目標(biāo)位置。 根據(jù)2采用的定位參數(shù)(或位置線)，另外，1 )測距定位(圓位置線定位)2)測距差定位(雙

4、曲線位置線定位)3)測距和定位(橢圓位置線定位)4)測角定位(直線位置線定位)5)混合定位(混合位置線定位)，a、7、無線定位、無線定位的過程包括電波的發(fā)送接收、測量對象的方向、 典型的無線定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：a、8、發(fā)射臺發(fā)射無線信號，接收機(jī)受到處理，位置1、位置2、位置n、目標(biāo)位置：電波傳播：電氣參數(shù)、(a、w、t )、電位參數(shù)、(、r、r、h )、位置已知發(fā)射器，位置已知發(fā)射器，位置已知發(fā)射器，a，9，首先，由一個(gè)或多個(gè)具有精確地理位置的已知發(fā)射站發(fā)送無線信號，并且該無線信號的一個(gè)或多個(gè)電參數(shù)(例如，幅度a、頻率w、相位、時(shí)間t )具有定位參數(shù)信息。 在經(jīng)由電波傳播到達(dá)接收機(jī)之后，接收

5、機(jī)接收并處理該無線信號，基于電波傳播特性，利用電參數(shù)獲得定位參數(shù)(到來波方向、距離r、距離差r、高度h )。 在得到針對多個(gè)發(fā)射臺的位置線(或位置面)的最后，多條位置線(或位置面)使用對應(yīng)的定位算法，得到目標(biāo)位置的估計(jì)。a、11、采用電波信號定位的電波在理想的均勻介質(zhì)中，以直線(或最短路徑)傳播的電波在電離層反射后，入射波和反射波在同一鉛直面(3)的電波在傳播路徑中，如果遇到不連續(xù)的煤質(zhì)，則反射的電波在理想的均勻介質(zhì)中，電波的傳播速度一定的a、12， *可根據(jù)(1)和(2)的兩個(gè)特性測量無線電波的傳播方向，能夠確定用于發(fā)送站的目標(biāo)方向*可根據(jù)(1)和(4)的兩個(gè)特性測量發(fā)送站和目標(biāo)之間的無線電

6、波的傳播時(shí)間，并且能確定從目標(biāo)到發(fā)送站的斜坡距離(例如，從、 從兩個(gè)發(fā)射臺到目標(biāo)的電波時(shí)間差可以測定)從目標(biāo)到這兩個(gè)發(fā)射臺的距離差(3) *特性(3)是雷達(dá)定位的基礎(chǔ)，該特性才可以用電波發(fā)現(xiàn)并確定相對于雷達(dá)臺的目標(biāo)位置，a，13，基于超聲波定位的超聲波定位系統(tǒng)在一定范圍的無接觸定位中使用超聲波傳播對環(huán)境的影響很大，不推薦在室外使用。 在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)環(huán)境和具體要求，適當(dāng)?shù)馗牧计鋺?yīng)用電路。 超聲波定位的原理與無線定位系統(tǒng)相似，但由于超聲波在空氣中的衰減大，只能適用于狹窄的范圍。 超聲波在空氣中的傳播距離一般只有幾十米。 近距離超聲波測距系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)用化，測距精度為厘米級。 超聲波定位系統(tǒng)可以

7、用于無人現(xiàn)場等移動(dòng)物體的定位。 a、14、超聲波定位系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)上與無線定位不同。 不同發(fā)射點(diǎn)的無線信號可以用不同的頻率來區(qū)分，但是用超聲波系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)，因此需要能夠區(qū)分各發(fā)射點(diǎn)的超聲波信號的方法。 我們使用帶地址代碼的無線觸發(fā)電路來觸發(fā)各自的發(fā)送點(diǎn)。 特征：超聲波速度慢，定位精度高，水中傳播占最大優(yōu)勢。 a、15、GPS一定義：全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))是一種可在時(shí)間和測距空間之間交叉的導(dǎo)航系統(tǒng)，可為全世界用戶提供連續(xù)的、實(shí)時(shí)的、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。 二GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶GPS

8、接收機(jī)三部分組成。 a，16，1，空間部分，21個(gè)工作衛(wèi)星和3個(gè)備用衛(wèi)星。 到2004年3月為止，軌道衛(wèi)星有29個(gè)，星號為111、13、18、2004。 目前，GPS星座實(shí)現(xiàn)了全球壟斷，消除了死角，可以隨時(shí)精確定位。 2、地面控制部，一個(gè)主站：Colorado springs (科羅拉多.斯平士)。 三個(gè)注入站：Ascencion、Diego Garcia、kwajalein。 5個(gè)監(jiān)控站：以上的主站、注入站、夏威夷。a、17、3、用戶接收器部分、GPS接收器的基本類型是導(dǎo)航型和大地型。 大地型接收機(jī)分為單頻率型和雙頻型。 GPS定位方法的分類，根據(jù)用戶的接收機(jī)天線在測量中的狀態(tài)來區(qū)分，根據(jù)可

9、以分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位的定位結(jié)果來區(qū)分，可以分為絕對定位和相對定位。 (1)絕對/點(diǎn)定位確定觀測點(diǎn)在WGS-84系統(tǒng)中的坐標(biāo)，即絕對位置。 (2)確定定位方法，該定位方法識別多個(gè)接收機(jī)之間的相對位置(坐標(biāo)差)，以同步地跟蹤相同的GPS衛(wèi)星信號。 靜態(tài)定位，即，在定位期間接收機(jī)天線(觀測站)的位置相對于周圍的地面點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)的動(dòng)態(tài)定位，即，在定位期間接收機(jī)天線在移動(dòng)的狀態(tài)下，定位結(jié)果連續(xù)地變化。、a、19、4、GPS定位原理1、使用絕對定位原理GPS進(jìn)行絕對定位的基本原理為：基于GPS衛(wèi)星與用戶接收器天線之間的幾何距離觀測，基于衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)(XS、YS、ZS )，確定對應(yīng)于用戶接收器天線的

10、點(diǎn)，即假設(shè)接收機(jī)的天線的相位中心坐標(biāo)為(x，y，z )，衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)(XS，YS，ZS )可從導(dǎo)航消息中獲得，因此表達(dá)式中僅有三個(gè)未知量，如果同時(shí)接收三個(gè)GPS衛(wèi)星，則可獲得測距局坐標(biāo)(x，y，z ) 可以看出，GPS單點(diǎn)定位的本質(zhì)是空間距離的后方交叉。 也稱為GPS絕對定位圖、a、20、2、相對定位原理GPS相對定位、差分GPS定位，是當(dāng)前GPS定位中精度最高的定位方法。 其基本定位原理是，如圖所示，在基線的兩端設(shè)置兩臺GPS用戶接收機(jī)，同步地觀測同一GPS衛(wèi)星以確定基線端點(diǎn)(測量點(diǎn))在WGS-84坐標(biāo)系中的相對位置和矢量。 GPS相對定位圖，a，21，現(xiàn)在工程中廣泛使用的是相對定位模式。 該處理定位的方法隨后在基線的端點(diǎn)處設(shè)置靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位、1、靜態(tài)相對定位、和若干GPS接收機(jī)并且保持固定，同時(shí)觀測4個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星。 可以觀測幾個(gè)小時(shí)，每小時(shí)可以觀測十幾分鐘到一小時(shí)左右。 最后將觀測數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過軟件解計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)。 用途：精度最高的工作模式。 主要用于大地測量、控制測量、變形測量、工程測量。 精度：可達(dá)到(5mm 1ppm )，a、22、2，動(dòng)態(tài)