室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

1、室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析摘要：從室內(nèi)定位的角度出發(fā)， 以GPS定位技術(shù)作為比較， 分析了我國北斗系統(tǒng)定位技術(shù)的 發(fā)展現(xiàn)狀及前景。介紹了 GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)現(xiàn)有的多種定位方式與解算算法，并總結(jié)出北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供服務(wù)以來，地基增強系統(tǒng)的建設(shè)在我國陸續(xù)展開，多個地區(qū)的地基增強系統(tǒng)已經(jīng)建立完成，借助于地基增強系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更好的室內(nèi)定 位，達(dá)到優(yōu)于厘米級的高精度服務(wù)。分析了現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)、存在的問題以及近期的研究熱點。關(guān)鍵詞：GPS北斗系統(tǒng)；地基增強系統(tǒng)；室內(nèi)定位引言現(xiàn)如今，GPS定位技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到生活的各個領(lǐng)域，作為國內(nèi)正在發(fā)展的北斗系統(tǒng)， 也需要進(jìn)一步提高定位精

2、度，尤其是在室內(nèi)環(huán)境的精確定位。一北斗簡介北斗，即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)。主要目的是位全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并能向有更高要求的授權(quán)用戶提供進(jìn)一步服務(wù)，軍用與民用目的兼具。中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和美國GPS俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。二. GPS和北斗的定位方式2.1 GPS 定位方式GPS定位是結(jié)合了 GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)及GIS技術(shù)的定位技術(shù)，主要可實現(xiàn)如下功能：1.跟蹤定位2.軌跡回放3.報警（報告）4.地圖制作功能5.里程統(tǒng)計GPS 定位的方法是多種多樣的，用戶可以根據(jù)不同的

3、用途采用不同的定位方法。（1）根據(jù)定位所采用的觀測值偽距GPS定位，偽距定位所采用的觀測值為GPS偽距觀測值，所采用的偽距觀測值既可以是C/A碼偽距，也可以是P碼偽距。偽距定位的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度的問題，可以非常容易地實現(xiàn)實時定位；其缺點是觀測值精度低，C/A 碼偽距觀測值的精度一般為 3米，而P碼偽距觀測值的精度一般也在30個厘米左右，從而導(dǎo)致定位成果精度低，另外，若采用精度較高的P碼偽距觀測值，還存在 AS的問題。載波相位GPS定位，載波相位定位所采用的觀測值為GPS的載波相位觀測值，即 L1、L2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優(yōu)點是觀測值的精度

4、高，一般優(yōu)于2個毫米；其缺點是數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，存在整周模糊度的問題。（2）根據(jù)定位的模式絕對GPS定位，絕對定位又稱為單點定位，這是一種采用一臺接收機進(jìn)行定位的模式， 它所確定的是接收機天線的絕對坐標(biāo)。這種定位模式的特點是作業(yè)方式簡單，可以單機作業(yè)。絕對定位一般用于導(dǎo)航和精度要求不高的應(yīng)用中。相對GPS定位，相對定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩臺以上的接收機，同時對一組相同的衛(wèi)星進(jìn)行觀測，以確定接收機天線間的相互位置關(guān)系。2.2 北斗定位方式北斗定位方式分單點定位和相對（差分）定位。單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航

5、定位。相對（差分）定位是根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位。偽距單點定位因其速度快捷、靈活方便、只需價格低廉的單頻接收機且無多值性問題等特點，能夠很好地滿足實時測量的要求，被廣泛用于車輛、艦船、飛機的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)的 野外勘測以及海洋捕魚等領(lǐng)域。但在實際定位中，由于衛(wèi)星鐘差、星星歷誤差、相對論效應(yīng)、 對流層折射以及電離層折射等因素對偽距單點定位的影響，其定位精度受到一定限制，難以達(dá)到較高的精度。對于單點定位而言，相對定位是指確定一地面點相對于另一點的坐標(biāo)，即假定至少已知一測站點的

6、坐標(biāo)，利用兩臺或多臺接收機同時觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，解算其余未知測站的坐標(biāo)參數(shù)。北斗偽距單點定位精度與 GPS單點定位精度差距不大，但是仍然不能滿足高精度的需求，因此就需要用到差分相對定位的方法。它消除或削弱衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、以及大氣延遲等影響，進(jìn)一步提高了定位精度。三地基增強系統(tǒng)為了實現(xiàn)在地面空間內(nèi)更精準(zhǔn)的定位及導(dǎo)航目的，必須建立相應(yīng)的地面增強系統(tǒng)。國際民航組織提出了地基增強系統(tǒng)的概念。3.1 GPS地基增強系統(tǒng)組成GPSfe基增強系統(tǒng)基本由三個部分組成，導(dǎo)航衛(wèi)星子系統(tǒng)，地面子系統(tǒng)和相應(yīng)的客戶端 系統(tǒng)。例如用于航空導(dǎo)航定位的地面增強系統(tǒng)是由3部分組成：導(dǎo)航衛(wèi)星子系統(tǒng)，地面子系統(tǒng)和機載子系統(tǒng)。3.

7、2 北斗地基增強系統(tǒng)北斗地基增強系統(tǒng)可提供優(yōu)于米級，甚至達(dá)到厘米級的導(dǎo)航位置服務(wù)，還將為重點區(qū)域 和特定場所實現(xiàn)室內(nèi)外無縫定位服務(wù)覆蓋提供基礎(chǔ)支撐。該北斗地基增強系統(tǒng)主要是由四個子系統(tǒng)組成的：北斗差分基站子系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)、北斗差分終端子系統(tǒng)。系統(tǒng)工作流程：各北斗差分基站同時將差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的服務(wù)器上，數(shù)據(jù)處理中心通過軟件對接收到的差分信息進(jìn)行綜合優(yōu)化處理，并通過3G網(wǎng)絡(luò)同步發(fā)送給北斗差分終端。北斗差分終端通過3G網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，并接收差分?jǐn)?shù)據(jù)實現(xiàn)差分定位，冋時實時回傳本地車載信息和高精度定位信息到數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器。遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)可以通過客

8、戶端訪問數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，對整個系統(tǒng)實施監(jiān)控、調(diào)度和管理。四.室內(nèi)定位現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢4.1現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)現(xiàn)有的室內(nèi)技術(shù)大概有： 紅外線室內(nèi)定位技術(shù)，超聲波定位技術(shù)，藍(lán)牙定位技術(shù)，射頻識別(RFID)定位技術(shù)，超寬帶(UWB定位技術(shù)，WIFI定位技術(shù)，ZigBee定位技術(shù)，計算 機視覺定位技術(shù)，磁場定位技術(shù)，信標(biāo)定位技術(shù)等。4.2室內(nèi)定位技術(shù)遇到的主要問題及術(shù)未來可能的研究熱點現(xiàn)在，已有大量技術(shù)應(yīng)用于室外和室內(nèi)定位，如GPS射頻識別，WI-FI等。然而，這些技術(shù)都必須通過各自的協(xié)議使用自帶的應(yīng)用程序接口，嚴(yán)重阻礙異構(gòu)方案的發(fā)展。(1) 定位技術(shù)互補融合隨著互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、計算機技術(shù)、測繪技術(shù)和設(shè)備制造等關(guān)鍵技術(shù)的飛速發(fā)展，室 內(nèi)定位向著多技術(shù)互補融合的方向發(fā)展。通過多技術(shù)融合互補的方式彌補某一項定位技術(shù)