《无线传输与定位技术》
期末大作业
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一、定位技术基本概述
1、什么是定位？
无线定位是指利用无线电波信号的特征参数估计特定物体在某种参考系中的坐标位置。其最初是为了满足远程航海导航和军事领域精确制导等要求而产生的，20世纪70年代全球定位系统（GPS）的出现使得定位技术产生了质的飞跃，定位精度可达到数十米范围。
按照探测目标的方式，定位技术可分为有源定位和无源定位。有源定位系统是通过主动发射电磁波来探测目标，定位精度高但是极易受到敌方干扰和攻击。为了弥补有源定位方法的缺陷，人们在积极改进有源定位性能的同时也开始了无源定位问题的探索和研究。无源定位是指在不发射对目标照射的电磁波的条件下获取目标的位置。
2、为什么要定位？
自20世纪40年代定位技术初步应用与测绘和军事领域以来，特别是海湾战争以来，人们越来越认识到定位的重大作用。对于军用系统而言，它有助于提高武器的打击精度，为最终摧毁敌方提供有力的保障；就民用系统而言，可以为目标提供可靠的服务，起到安全保障的作用。目前，无线定位技术已经广泛应用于社会生活的众多领域，成为各国在军事、国防、科技等领域较量的一个主要场所，也成为衡量一个国家综合实力的重要指标之一。
在军事领域，以目标被动式精确跟踪与定位为主要研究方向的辐射源无源定位技术正受到越来越广泛的重视。通过对辐射源信号的截获和测量，并利用相应的算法求解，无源定位系统即可获得目标的位置和轨迹。相随与雷达等有源探测系统，无源定位系统具有隐蔽性好、抗干扰性强、作用距离远等优点，这对于提高侦查探测系统在现代化高强度电子战环境下的生存能力具有重要意义，因此被广泛应用于被动声呐、红外跟踪、空间飞行器系统的导航和定位之中。辐射无源定位技术，因其在电子对抗中的巨大作用而倍受重视，是各国重要的研究项目。
在民用领域，无线定位技术被广泛应用于海洋、陆地和空中交通运输的导航，并在地质勘探、资源调查、海洋测绘、海上石油作业、地震预测、气象预报等领域得到广泛应用。
近年来，定位技术开始应用于蜂窝网系统设计、信道分配、切换、E-911紧
急援助、交通监控与管理领域。随着数据业务和多媒体业务的快速增加，在短距离高速率无线通信的基础上，人们对位置信息感知的需求也日益增多，尤其在复杂环境中，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品的位置信息，进而用于监控管理、安全报警、指挥调度、物流、遥测遥控和紧急救援等需求。
3、如何定位？
当前，基于无线传感器网络的定位系统所采用的定位方法主要有基于测距（range-based）和无需测距（range-free）两种。无需测距的系统在硬件成本和功耗上较低，但是以牺牲定位精度为代价，在很多精度需求较高的项目中难以应用。基于测距的定位方法目前主要有RSSI、TOA、TDOA、AOA等。TDOA和AOA 分别利用多个信号到达目标节点的时间差和角度来计算其位置信息。RSSI的原理是根据理论和经验模型，将传播损耗转化为距离。TOA是利用无线信号在两个节点间的传播延时来计算物理距离的一种方法。
角度定位是在20世纪40年代就得以应用于电子对抗领域。当时人们利用简单的测向设备对目标进行多次测向，然后运用人工作图的方式来确定目标位置。
时差定位（TDOA）是利用至少三个已知位置的观测站接收到的辐射源信号来确定辐射源的位置，任意两个观测站采集到的信号到达时间差确定了一个双曲面线，多个双曲面线相交即可确定目标位置。
频差定位收集接收机与目标之间因相对运动而产生的多普勒频移数据来对目标进行定位的一项新技术。对于运动目标而言，我们可以利用目标运动所引起的多普勒频率来确定目标的运动特性和位置；对于精致目标而言，我们可以人为地移动接收机使其与目标产生相对运动，利用运动产生的多普勒频率来确定目标的位置。
二、最新定位方法
实时动态差分法（RTK）是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
1、定位过程
先将流动站固定，等完成模糊度初始化之后，再进入动态作业。在进行短基线处理时，一般采用双差观测值来消除卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟误差、以及大气折射误差等大部分的系统误差。设两台GPS 接收机可共视k+1颗卫星，则第i 个历元的载波相位双差观测方程可写为：
i i i L BN X A V -+=
式中，i V 为k 维观测值真误差向量；i A 为k*3系数矩阵；X 为基线向量改正值向量，B 为k*k 模糊度系数矩阵；N 为k 维双差模糊度向量；i L 为k 维双差观测向
量。则1n 个历元总的误差方程为： ??=??????? ??n
n A A A V V V 2121 ??????? ??-??????? ?????????n L L L N X B B B 21* 即可写成： V=AY-L
式中，V 为n 维真误差向量，A 为)3,*(*1+==k m n k n m n 维系数矩阵，Y 为m 维待估参数向量，L 为n 维双差观测向量。
法方程的系数阵为：PA A N T =
由最小二乘得到的参数估计值为：PL A N Y T 1-=
在确定权阵P 时，选用卫星高度角来构造权阵的参考因素：
==-1P Q ??????001 Q 002 Q ??????
?100n Q 通过最小而成估计得到模糊度和位置参数的浮点解以及相应的方差-协方差阵，在此基础上，采用LAMBDA 法得到准确的模糊度固定解，再代入求得位置参数的固定解。在整周模糊度确定之后，动态条件下只要共视卫星保证在4颗以上，就可以求得cm 级的定位结果。
2、核心思想
将一台GPS 接收机安装在已知点上对GPS 卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去，流动站在对GPS 卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也通过流动站电台接收由基准
站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量；流动站的GPS接收机再利用OTF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级的精度流动站的位置，具体过程参见下图。
3、优缺点
（1）优点：
①作业效率高：在一般地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完5km 半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，每个放样点只需要停留1、2s，就可以完成作业。在公路路线测量中，每小组（3~4人）每天可完成中线测量6—8km，在中线放样的同时完成中桩抄平工作。若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8~1.5km的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
②定位精度高，没有误差积累：只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为5km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。
③全天候作业：RTK技术不要求两点间满足光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此和传统测量相比，RTK技术作业受限因素少，几乎可以全天候作业。
④RTK作业自动化、集成化程度高：RTK可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿，内置专业软件可自动实现多种测绘功能，减少人为误差，保证了作业精度。
（2）缺点：
①多路径效应问题：这也是GPS静态GPS、快速静态GPS技术所面临的问题。多路径效应是RTK定位测量中最严重的误差，一般情况下，多路径误差在1-5cm，且多路径误差的大小常以5-20min的周期变化。
②受卫星状况限制：在高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受到限制。
③环境因素的影响：中午GPS受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到所需卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行动态测量。另外，RTK信号还受反射物（大面积水域、大型建筑物）、高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源的环境影响。
④数据链传输过程中的干扰：动态数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响测量精度和作业半径。
⑤初始化（确定整周模糊度）的时间和可靠性问题：初始化是RTK系统能否实时准确定位的关键，其置信度通常为95%-99%，且缺乏检核条件，个别点可能会出现粗差，在山区、一般林区及城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，容易造成卫星失锁。参考站数据信号中断，经常需要重新初始化，测量的精度和效率都受影响。
⑥测量成果的精度及可靠性问题：RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪。特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故；不同生产厂家的RTK作业系统，其测量精度和稳定性差别较大，可靠性随流动站距参考站的距离增大而降低，误差会随距离的增加而增长，误差增长使流动站与参考站的距离受到限制。
⑦高程异常问题：RTK作业模式要求高程的转换必须精确。但我国现有的高程图异常在有些地区，尤其是山区存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。
⑧电台电量不足问题：RTK耗电量较大，需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业，尤其在电力供应缺乏的偏远作业区会受到严重限制，同时得到的数据也有可能出现问题。
三、未来发展方向
随着物联网在行业应用中的不断深入，作为物联网应用中核心要素之一的定位技术，也在交通、医疗、安防等多个方面扮演着不可或缺的角色，并呈现出以下发展趋势。
（1）无缝覆盖
定位范围不断扩大，无缝覆盖的需求已经开始呈现。随着定位技术在物联网行业应用范围的不断扩大，新兴应用对定位的需求已不局限于单纯的室外场景，在室内定位、多种环境下的混合定位等方面也提出了新的需求。例如门到门路径导航类应用需要实现包括车辆行驶时的室外导航、室内停车场的车位引导、用户到室内特定楼层的兴趣点导引等。在这类应用中，同时涉及到GPS、3G定位、WiFi、RFID等多种定为形式。要实现这类应用，需要在成本可行的前提下，围绕用户的身份、出发地和目的地等关键参数，建立不同定位能力的联动才可以做到“无缝”地满足用户整个行程的导航。
（2）定位精度大幅提高
定位精度趋于更高，新的应用开始出现。传统定位技术一般可以实现
10~100m的定位精度，经过改进的新一代定位技术则可以实现10m甚至5m以内的精确定位。定位精度的不断提升，将催生新的应用，甚至会带来物联网产业的变革。目前，我国也在积极推动提高定位精度的前沿技术研究，包括基于北斗的地基增强技术、天基定位技术等，通过地面部署的卫星辅助定位设施，预计可以将定位精度提高到厘米甚至毫米级。定位精度的大幅提高，可以为军事制导、道路交通状况、路政设施安全状态监控、天气及地震预测等带来极大的能力提升。可以设想，未来基于高精度定位的道路桥梁状态实时监控系统将会为及时发现道路运输安全隐患，改善人民群众的出行安全，带来极大便利。
定位技术已有数十年的历时，许多定位系统也已成熟商用。一方面，定位技术的应用为物联网发展带来巨大机遇；另一方面，物联网应用的发展也为定位技
术的演进与发展提出新的挑战。具体而言：
（1）安全问题
如何保证物联网环境下的信息安全和隐私保护。物联网那个发展伴随着海量的信息感知和交互，信息量增长的同时也增加了信息泄露的危险系数。随着定位精度的提升，位置信息所关联的时间、对象等内涵信息也越来越丰富。定位信息倘若被窃听利用，将可能严重影响到个人隐私甚至是带来安全隐患。如何在发展定位技术的同时保证信息的安全性，是未来将会面临的挑战。
（2）成本问题
物联网环境中大规模应用带来的成本问题。物联网实现物物相连，意味着将数以百亿计的设备将要接入网络，并且种类繁多。目前，虽然车载终端和手机终端已经集成GPS模块，但是面对如此庞大的终端数目，如何控制定位成本，并且使定位技术能适用于各种类型的设备，都将是伴随这物联网发展所将要面临的问题。
一、RTK定位原理概述 RTK测量利用的是载波相位差分GPS技术来实时定位的，正是凭借差分改正和载波相位测距两种测量方法才使得动态定位的精度可以达到厘米级。差分GPS技术是利用了基准站与流动站之间空间的相关性来进行差分改正的，从而将定位的误差削弱。标准的差分GPS 原理是将基准站架设在高精度的已知点控制点上，通过基准站单点定位确定测站的位置坐标，然后通过实时定位测得的坐标与控制点坐标的比对，从而确定基准站上的定位误差。但在实际生产中，为了提高测量效率，基准站通常也可以架设在未知点上。下文就RTK基准站架设的两种情况进行解释。说明其架设原理。 GPS系统定位采用的是WGS-84坐标系，如下图所示。它是一个地心坐标系，所有的GPS接收定位测得的坐标都是基于该坐标系的坐标。换而言之，GPS接收机只能识别WGS-84坐标。但是在实际应用过程中，用户基于定位精度、坐标保密、控制变形等原因往往会建立其他坐标系统。这样就涉及到了坐标系统之间的相互转换，所以这就是为何几乎所有的GPS解算软件中都有坐标系统转换程序的原因。 现就国内坐标系统的应用为基础，介绍一下RTK测量时坐标系统的转换方法。至今为止，我国使用的平面坐标系统主要有北京54坐标系统、西安80坐标系统和国家2000坐标系统。这三者之间的本质区别在于采用了不同的椭圆基准。在实际生产中还存在地方独立坐标系统，它是在上述几种坐标系的基础上建立的。高程坐标系统主要有1956黄海高程基准和1985国家高程基准两个系统组成。
坐标系统的转换方法主要有七参数、四参数、三参数和一参数等。根据两套坐标系统之间的几个关系可以采用相应的转换方法。RTK测量过程中坐标系统的转换分为平面转换和高程转换两个方面。平面转换主要是采用控制点反算转换参数的方法，根据测区范围和精度的要求采用不同的转换方法。对于涉及到两个不同椭球基准的坐标系统之间的相互转换，一般都采用七参数进行转换，如果测区面积较小，可近似当做平面时（约10公时范围）可采用四参数进行转换。GPS高程系统的转换主要是采用高程拟合和似在地水准面精化模型进行高程内插。高程拟合主要有平面拟合和曲面拟合两种方法，平面拟合是在平面内选择至少3个高程控制点，通过GPS测量得到这些控制点的两套坐标，通过两套坐标系统求差可得到每个控制点上的高程异常值。然后根据不同的方法进行内插高程异常值，能过GPS测量，根据GPS高程以及高程异常值可求得测点的正常高。曲面拟合同平面拟合原理相同，只是在曲面内进行内套高程异常值，这种方法更符合实际情况，所以精度也相对较高。 差分GPS工作的基本原理是依据地面参考站与流动站之间的空间相关性而建立的。GPS卫星分布在距离地面约两万公里的太空，而地面参考站距流动站之间的距离为几十公里到几百公里之间，这个距离相对于星站距离可以忽略不计。因此，我们认为参考站与流动站周围的空间环境对两个接收机导航定位的影响是等价的。 二、基准站架高在已知点上 差分GPS系统主要由四部分组成，即GPS卫星、参考站、流动站
毕业设计综合文档设计题目基于物联网的室内定位系统学生姓名xxx 指导教师xxx 班级13级物联网班 学号 1333xxxxxxx 完成日期：2017 年 04 月
目录 第一章绪论----------------------------------- 错误!未指定书签。 1引言---------------------------------------------------- 1 1.1编写目的------------------------------------------ 1 1.2背景---------------------------------------------- 1 1.3定义---------------------------------------------- 2 2 Zigbee系统简介----------------------------------------- 2 2.1 Zigbee系统基本组成------------------------------- 2 2.2 Zigbee系统基本原理------------------------------- 4 2.3 Zigbee系统工作频率与相关协议--------------------- 5 3国内外研究现状------------------------------------------ 6 3.1 Zigbee的研究发展现状----------------------------- 6 3.2 室内定位的研究发展现状---------------------------- 7 3.3研究概况以及趋势-----------------------------------------------------------------------------8 4论文的选题意义和主要研究内容-------------------------------------------------------------------8 5其他系统的比较----------------------------------------------------------------------------------------9
物联网常见的6大定位方式 物联网实现物物相连，意味着将有数以百亿计的设备将要接入网络，并且种类繁多，其中基于位置服务的物联网应用市场空前。定位技术，无论是传统的GPS定位技术还是借助于无线网络的定位技术或者短距离无线定位技术，都有其技术优势，本篇云里物里就来为大家介绍物联网大环境下常见的几种定位方式。 GPS定位，目前市场中GPS定位是最常见的，它信号好、定位精度高、使用范围广，几乎所有需要定位的设备都会优先使用GPS定位。缺点是，不能信号透过金属和钢筋水泥混合物，因而不能在室内如地下停车场、高桥下、密集的楼房下使用。而且GPS在首次启动定位时，搜星速度慢，大约需要2~3分钟，不过现在这个缺陷也得到很好的解决了，很多GPS定位的设备都有AGPS或EPO辅助定位功能，帮助在搜星时快速定位位置，一般只需要几秒就搞定了。 北斗定位，众所周知，北斗是我国全力发展的可以跟GPS定位抗衡的卫星定位方式，定位原理跟GPS是一样的，都是根据天上的卫星来确定当前的位置的。虽然原理都一样吧，但是目前在定位精度、使用范围上还是有一定的差距，现在还是主要用于军事上，民用范围正在大力推广，民用范围定位精度几米到几十米都有，北斗模块的定位芯片价格相较GPS模块要高。现在的北斗三号导航系统可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有独特的短报文通信功能。相较于北斗二号卫星系统，除了覆盖区域由区域覆盖扩大到全球覆盖外，在性能上、系统可靠性上，都有很大的提高。 基站定位，基站定位也是很常见的定位方式了，它是基于三大通信运营商建立的基站来定位的，那么它的优缺点就很明显了，附近的基站点多，那么定位就准，如果站点少甚至没有，那就定位误差大，或者是无法定位。一般说来，不管基站点多少，基站的定位误差在几十米左右，误差大的有几百米。 WiFi定位，WiFi定位其实是室内定位方式的一种，但随着WiFi在室外的大范围覆盖，它也渐渐在室外定位技术上得到很好的应用。wifi定位的原理，这里就不细讲了，技术上的东西说深了其实更难理解，我们只要知道，一般情况下，wifi热点（也就是AP，或者无线路由器）的位置都是固定的，热点只要通电，不管它怎么加密的，都一定会向周围发射信号，只需设备能够扫到wifi，不需要连接wifi，定位端就能把检测到的热点的信息发送给服务器，服务器根据这些信息，查询、运算，就能知道客户端的具体位置了。WiFi定位的精度也是很高的，缺点是客户端必须能上网，而且附近必须有WiFi热点才行，离开大城市，这个功能就很难用到了。 蓝牙Beacon室内定位，简单来说，Beacon就是一个小型的信息基站，可以应用在室内导航、移动支付、店内导购、人流分析、物品跟踪等等所有与人在室内流动相关的活动之中。Beacon技术做到的是通过Bluetooth Smart（智能蓝牙）向通信覆盖范围内的移动设备捕捉和推送信息。 1.这些蓝牙beacon基站不断发送beacon广播报文
GPS定位原理概述 GPS的组成GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS计划始于1973年，已于1994年进入完全运行状态。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：空间部分 GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。控制部分 GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。用户部分 GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS系统。 GPS定位原理概述（2）： GPS的信号 GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：C/A码 C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1MHz的伪随机噪声码（PRN码），其码长为1023位（周期为1ms）。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定测站到卫星间的距离的一种主要的信号。P码 P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的伪随机噪声码，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用P 码来进行导航定位。 Y码见P码。导航信息导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。
西北工业大学 先进测试控制技术导论大作业室内定位系统的研究 姓名：XXX 班级：XXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXX 1
摘要 目前,人们对室内定位与导航的需求越来越大,如在展厅、图书馆、仓库、超市等室内环境中,用户希望持有可移动设备能够自由定位并导航,虽然室外定位技术发展越来越完善,但是室内定位仍在起步阶段。本文研究了室内定位系统的背景和国内外发展状况，阐述了室内定位系统的相关概念和原理，列述了室内定位所用到的一些定位算法、定位结构和模型。同时，在几种定位算法的基础上罗列了几种室内定位技术，包括：超声波技术、红外技术、频射技术、WIFI与蓝牙技术、ZigBee与超宽带技术等等。并通过比较分析了解了每种技术的相应优缺点。 关键词：室内定位、定位算法、定位技术 2
目录 摘要 (2) 第一章绪论 (5) 1.1 课题背景及研究意义 (5) 1.2 研究现状及其趋势 (5) 1.3 国内外的研究现状 (6) 第二章室内定位系统基本概念与原理 (7) 2.1 定位算法 (7) 2.2 室内定位系统的结构与模型 (8) 第三章室内定位系统 (11) 3.1 超声波技术 (11) 3.2 红外技术 (11) 3.3 蓝牙技术 (12) 3.4 射频技术 (12) 3.5 WIFI技术与蓝牙技术 (13) 3.6 Zigbee与超宽带技术 (13) 第四章结束语 (14) 参考文献 (16) 3
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第一章绪论 1.1 课题背景及研究意义 卫星定位导航系统的产生及发展，让人们拥有了在广阔的室外空间中以前所未有的可靠性、精度获取事物地理位置属性的技术方法，已经基本上解决了在室外空间中进行准确定位的问题，并且已经在军事、资源、交通、农牧渔业、环境、测绘等领域以及人们日常的生活中得到了非常广泛的应用。 然而，虽然定位技术性能、精度都很高,但是其信号遇到障碍物衰减,无法穿透建筑物进行室内定位导航的局限性也日渐凸显,它在室内工作效果并不理想。社会经济的飞速发展及人们生活水平的提高,使得我们对室内的定位导航需求越来越大,比如在博物馆、超市、机场等场所消费者需要快速了解自身所处位置,并到达目的地在矿井、火灾现场,为警察等工作人员提供精确的导航与定位。为了解决室内这一特殊环境定位的问题，必须研究专门的定位方法。与已经非常成熟的室外卫星定位导航系统相比，室内定位技术还处于刚起步阶段，但是却具有很大的应用空间。室内定位的应用领域主要包括导航和工程测量、位置服务和监控以及智能空间。 伴随着人类对室内定位需求的增大,科学技术也在高速发展,总结、分析、研究当前的室内定位技术有利于室内定位技术广泛应用于人们的生产和生活之中。 1.2 研究现状及其趋势 室内定位技术应用的区域是封闭或半封闭空间，室内不止是通常所说的一般建筑物内部，它还包括地下矿井、密集的高层建筑区、树林等。室内环境相比户外要复杂的多，根据不同的环境、应用和需求，用于室内定位的技术主要有:激光、红外、蓝牙、射频、无线电、超声波、计算机视觉、磁场等。其中，有些技术经过开发利用，形成了比较系统的定位服务解决方案或成形的商业产品，但仍有许多技术尚在研究试验中。如使用磁场压力感应的智能地板的研制试验，这种方法需依赖特定的设备，成本昂贵实用性低。 进行室内定位的主要测距方法有到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角度(AOA), RSS技术[等。这些方法都能在定位系统中计算有效的距离，其中到达时间、到达时间差、到达角度技术都能提高定位精度，但是由于室内环境复杂可能会影响其定位精度。 美国高通公司(QUALCOMM)及其子公司Snap Track在GPS定位技术的基础上，提出了A-GPS解决方案。结合CDMA网实现了移动终在室内外端准确的定位。由于A-GPS是基于CDMA 网络，需要使用手机作为载体，所以可能需要用户使用特制的手机设备。一般用户很难接受为了不频繁使用的位技术更换手机，并且这种特制的手机相对一般手机耗电量会增加，所以A-GP技术目前没有得到广泛推广。 近几年来一种基于WIFI的室内定位技术进入到大家的视野中，各大媒体争先报道，有的 5
安全是企业生存发展的首要基础。在电力、化工等大型复杂作业环境中，现场设备多，作业过程多变，对现场人员的安全防护管理更是重中之重的首要任务。 人员的位置管控是安全管理的主要因素。必须严格管理作业人员按照安全规定的位置和路线进行作业，危急情况下更需要准确获知人员的实时位置，以便及时准确施救。 但是，在这些场合，受现场环境的限制，通用的室外GPS定位或普通的室内定位技术很难达到预期的精度和要求，迫切需要研制特定的定位设备和系统，实现作业人员的实时定位和追踪管理，保障作业安全。 技术难点 1、电厂、化工厂厂区建筑物复杂，大型设备多，建筑物的遮挡、金属电磁干扰反射等因素使得常见的技术方案难以实现精准定位。 2、作业人员活动的随机性高，包括室内、室外、管廊等位置，无法采取路径吸附等位置纠正算法。 3、人员的活动状态、姿态等安全信息也需要感知。 4、对设备的防爆性、携带和使用的方便性、待机时间等要求高。 人员定位解决方案 针对电厂、化工厂的定位需求，云酷科技采用UWB精准定位、激励器存在性检测定位、车辆采用GPS定位技术相结合的定位方案。 整体定位方案运用业内领先的TOA算法，同时结合定位大数据分析，解决了传统定位模式抗干扰能力差、定位准确度低、安装布线困难、成本费用高等问题；针对不同区域提供不同定位解决方式，达到定位精准度适宜，投入性价比高的建设目标。同时考虑到不同电厂的业务需求不同，系统拥有两票管理、缺陷/隐患管理、到岗到位管理、外委管理、工器具管理、车辆管理、手机APP等多种功能模块。支持电子围栏、人脸识别、视频监控联动、智能门禁
联查、各类报警预警等功能。 该方案可帮助中电厂厂区实现现场操作的更加规范化、协同化、科学化和智能化，人员安全监控和管理变得更加主动、及时和准确，大大提升企业精细化管理水平和企业人员安全，成功搭建事前预防、事中及早发现、事后可追溯的安全防范机制，成为智慧电厂的代表性项目之一。
定位技术研究分析综述 发表时间：2019-05-13T15:58:53.293Z 来源：《知识-力量》2019年8月26期作者：王中宏汪国强[导读] 随着定位技术的研究与发展，其在人们的日常生活中也得到了越来越广泛的应用，在经济、军事等各行各业产生了一定的影响。文中首先介绍了定位技术的应用背景以及发展现状。然后介绍了目前主要的定位算法，包括基于无线传感器网络的定位技术及典型系统，以及主要的室内定位技术。以及衍生出来的各种定位技术。 （黑龙江大学，黑龙江哈尔滨 150000）摘要：随着定位技术的研究与发展，其在人们的日常生活中也得到了越来越广泛的应用，在经济、军事等各行各业产生了一定的影响。文中首先介绍了定位技术的应用背景以及发展现状。然后介绍了目前主要的定位算法，包括基于无线传感器网络的定位技术及典型系统，以及主要的室内定位技术。以及衍生出来的各种定位技术。最后指出了定位技术亟待解决的问题，以及对下一步进行相关研究的展望。关键词：无线传感器网络定位；典型系统；室内定位技术 1.前言 自从以GPS为代表的定位技术出现以来，其高效、方便、快速与准确的特点使人们的生活出现了巨大的变化，带动了一批应用和服务的快速发展。基于用户位置信息的相关技术的应用和发展，位置服务（LBS）已经成为人们日常工作、生活所必须的一项基本服务需求。无论是室内还是室外，人们对位置服务有着迫切的需要。 2.定位技术的发展现状 定位技术可以分为室外定位技术和室内定位技术两种。在室外环境下，全球定位系统（GPS）、北斗定位系统（BDS）等全球导航卫星系统（GNSS）为用户提供米级的位置服务，基本解决了在室外空间中进行准确定位的问题，并在日常生活中得到了广泛的应用。在室内环境下，由于障碍物的遮挡等问题，对室内定位技术的精度、成本、可靠性、覆盖范围以及响应时间有了更高的要求。 3.定位技术概述 3.1 基于无线传感器网络的定位技术 无线传感器网络是一种特殊的网络，可以应用于布线和电源供给困难以及人员不能到达的区域和一些临时场合等。它不需要固定网络支持，具有快速展开，抗毁性强等特点。基于无线传感为网络的几节点定位技术可以根据是否测距分为距离相关的定位算法和距离无关的定位算法。距离相关的定位算法分为基于事件时间的定位算法和基于角度的定位算法。基于时间的定位算法主要有基于到达时间和基于到达时间差的定位算法。基于到达时间的定位算法测量方式简单，但是只有在视距范围内定位精度较高，且要求严格的时间同步，其难点在于如何精准的测量时间，以及外界环境的影响。基于到达时间差的定位算法能够提高定位精度，但是对硬件要求较高，信号在传输过程中易受影响，应用场景单一。基于角度的定位算法主要有基于到达角和接受信号强的指示的算法。基于到达角的定位算法由一端发射信号，另一端有多个超声波接收器或天线阵列测出信号到达方向，据此得出发射端与接收端的相对角度，由三角定位估计接收端位置，但是需要增加硬件设备，对硬件尺寸、功耗、成本要求较高，易受环境影响。基于接收信号强的指示的定位算法具有低功耗、低成本的优点，但是存在噪声干扰，非视距下会产生多径效应、反射等问题，从而产生不同的路径损耗，增加建立信号衰减模型的复杂程度。 3.2典型的自定位系统 Cricket定位系统属于距离定位和松散耦合系统，采用RF和超声波收发器的TDOA技术。信标节点位置信息通过RF传送，若待定节点获得三个以上信标节点位置信息，就可采用三边定位法或极大似然估计法来估计待定为节点的位置。 RADAR系统可提供两种定位方式：场景分析和三边定位。场景分析在定位区域预先建立信标节点RF信号强度和传播距离之间的对应关系的数据库。定位时待定节点获得RF信号强度，并查询数据库，选择最小的位置作为待定位节点的位置。三边定位中，待定点通过RSSI 获得与三个以上信标节点的距离，采用三边定位法进行自身定位。RADAR仅需部署三个以上信标节点就可实现，且可为室内设备提供无线网络。但待定为节点必须支持无线网络连接，易受环境影响。 Active Badge系统属于室内定位系统，是粗粒度定位和符号定位的典型代表。通过以太网将放置在建筑物内部的红外接收信标节点连接在一起。待定为节点Badge周期性发送红外信号IR，IR信标节点所在房间即为待定为节点Badge位置。 3.3室内定位技术 目前，国内外研究者们提出了蓝牙、红外线、RFID、WLAN、超宽带、超声波等室内定位技术及应用系统，但是不同的室内定位技术根据其定位性能有一定的应用局限，还没有一种普适化技术能满足当前所有的室内定位服务需求。以下是目前国内外各种主流的室内定位技术的简单介绍。 红外定位精度在5-10米，优点是定位精度高，但是不能穿越障碍物，且造价较高，功耗较大且易受光干扰；超声波定位精度在1-10厘米，优点是定位精度高，结构简单，但是具有多径效应，衰减明显，受温度影响且成本较高；视觉定位精度在1厘米到1米，优点是环境依赖性低，但是其成本较高，稳定性低；蓝牙定位精度在2-10米，优点是功耗低，易集成，但是其定位距离短，稳定性低，受噪声干扰；Wifi 定位精度在2-50米，优点是易安装，精度高，但是工作量大，功耗大，易受其他信号干扰；RFID定位精度在5厘米到5米，优点是精度高，造价低，标识小，但是作用距离短，无通信能力，难于整合；UWB定位精度在6-10厘米，优点是穿透力强，精度高，功耗低，但是造价低；Zigbee精度在1-2米，优点是功耗低，成本低，但是其稳定性低，受环境干扰；惯性传感器辅助定位的定位精度在2-10米，覆盖范围低，长时间定位后误差较大；A-GPS优点是速度快，精度高，但占用大量通信资源，在使用手机密集的区域受网络堵塞影响；光跟踪优点是成本高，通信速率高，抗干扰能力强，但是定位范围小。 4.总结与展望 到目前为止。无线传感器网络已经取得了很大的进展，但是仍然存在一些问题。即规模大的无线传感器网络有定位误差积累的问题；定位所有节点的所耗时长较长，效率低下；节点定位的降低通信代价的问题；能耗与算法复杂度之间的平衡问题；动态移动节点的定位方法少的问题；目前都是信标节点辅助定位未知节点，仅依赖节点之间的协作、信息传输，实际定位的算法少；部署大规模的无线传感器网络硬件成本较高。
第1章_物联网概述 内容提要： ◆物联网的基本概念及三个重要特征 ◆物联网的起源与发展：标志性事件 ◆物联网的四层体系结构模型： ◆典型的应用示例：如何布局物联网？ 练习题： 1、物联网分为、、和四个层次。 2、物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现互联和整合。 3、2009年，时任国务院总理温家宝在无锡视察时发表重要讲话，提出（）的战略构想。 A、未来之路 B、感知中国 C、感知环境 D、智慧地球 4、什么是物联网？物联网的三个重要特征是什么？ 5、物联网可分为哪四层？并简要介绍各层的基本功能。 6、2009年，IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球“这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。 7、判断题 自计算机问世以来，计算技术的发展大致经历了三个阶段：让人与计算机对话，让计算机与计算机对话，在第三阶段中尝试与物理世界对话。（） 8、物联网的英文名称是 第2章_自动识别技术与RFID ◆各种自动识别技术：光学符号识别、语音识别、虹膜识别、指纹识别。 ◆IC卡系统的构成及分类方法。 ◆条形码技术：二维条形码与一维条形码的比较，常见的一维条形码和二维条形码编码。 ◆RFID的概念与现状。 ◆RFID系统的组成，RFID标签的优点，RFID标签的存储方式及分类，RFID系统的常见频率及其优缺点。练习题： 1、RFID系统可分为（）、（）和（）三大组件。 2、 RFID的标签根据是否内置电源，可分为三种类型：（）、（）和（）。 3、射频识别系统中真正的数据载体是（）。 A. 读写器 B.电子标签 C. 天线 D.中间件 4、二维码目前不能表示的数据类型（）。 A、文字 B、数字 C、二进制 D、视频 5、下列属于矩阵式二维条码是（）。 A、UPC码 B、EAN 码 C、Code49码 D、QR Code 6、下列哪个不是二维条形码的特点。（）
基于Zigbee无线定位技术研究
基于ZigBee的无线定位技术研究 摘要： 随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。 本论文主要研究了基于ZigBee网络的室内无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。 论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。 关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACK
The Research Wireless localization Based on ZigBee Teacher：liu zhi (Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng) Abstract： With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of
中南大学 信息科学与工程学院 物联网定位技术实验报告书 实验名称：网络定位算法研究 成员：董嘉伟 指导老师:张士庚 完成时间：2013-6-1
目录 ●实验目的 ●实验设备 ●实验要求 ●实验背景 ●实验原理 ●实验实现（部分） ●实验结果展示及分析 ●实现小结
一、实验目的 掌握常用网络定位算法，并能够独立完成和实现。 二、实验设备 硬件：计算机 软件：VS2012、C#4.0 三、实验要求 ●在给定的两个网络中，编程实现前面所讲的定位算法 ●选择至少两个定位算法进行实现 ●计算所得的定位结果的误差 ●对不同定位算法的效果进行分析比较 ●撰写实验报告 ●扩展：考虑距离测量有误差的情况？ 四、实验背景 无线传感器网络(WSN)定位问题在军事、楼宇自动化、跟踪与监测等方面都有广泛的应用，一直是WSN的技术热点之一。尽管全球无线定位系统(GPS)提供了很好定位手段，并在很多方面发挥着重要的作用，但也存在着一些不足。比如：GPS不适合于室内环境定位，其能量消耗将减少传感器节点的生存寿命，GPS 及其天线增大了节点的体积等， 因此GPS并不适用于无线传感器网络。针对无线传感器网络开展专门的不依赖于GPS的定位研究（特别是分布式定位算法），具有重要的意义。 很多学者研究了无线传感器网络节点精确定位问题，提出了许多有效的算法。这些算法依据是否计算节点间的距离，可分为距离无关定位算法和距离相关定位算法。距离无关定位算法如最小包含圆算法、DV-Hop(distance vector-hop)算法、多向度量法(MDS)等。这些方法大多通过几何方法实现，依赖于网络的拓扑结构，从而影响了定位精度。距离相关定位算法一般先通过某种测距方法确定未知节点与初始锚节点的距离，然后根据这个距离利用三边关系、多边关系或边角关系等确定未知节点的位置。测距方法有到达时间法(TOA)、到达时间差法(TDOA)、接收信号强度法(RSSI)等。距离相关定位算法的定位精度依赖于测距的准确性，其测距误差可用测距的百分比来衡量。依据到初始锚节点的跳数可以分为单跳定位和多跳定位，单跳定位算法如APIT定位算法，到达角定位算法[10]等。多跳定位算法如DV-Hop(distance vector-hop)算法、迭代多边定位(iterative multilateration) 算法等。单跳定位早于无线传感器网络的出现，是多跳定位的基本技术。 五、实验原理 当网络的连通性较好时(每个节点至少有3个邻居节点)，设盲节点(xi，Yi)的周围有k个参考节点 (x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)…(x4,Y4)，它们与盲节点(xi,yi)的之间的测距离为r,1,r2,r3,…,rk。设(Xi,yi)的估计值为(x0,y0)。参考节点到估计位置距离与测距之间的差异用fi（x0,y0）表示：
随着物联网技术的快速发展，物联网在各个领域都得到了广泛的应用，本文对基于物联网的物流定位与追踪系统的设计这一课题进行研究和讨论。还简单介绍了物联网技术在物流行业中的发展历程、应用现状及发展趋势。加快物联网技术在物流领域的应用,对于实现物流可视化、智能化和信息化具有重要意义。 关键字：物联网，物流
1.概述 (2) 2.设计方案 (2) 2.1原理说明 (2) 2.2体系构架 (3) 2.3 详细步骤 (4) 2.3.1 RFID信息采集 (4) 2.3.2 GPS/GSM定位 (5) 2.3.3 定位和追踪的实现 (6) 3. 发展趋势 (6) 4. 总结 (7) 参考文献 (8)
基于物联网的物流定位与追踪系统的设计 1.概述 物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制物流业是物联网很早就参与进来的行业之一，很多先进的现代物流系统已经具备了信息化、数字化、网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化、自动化等先进技术特征。很多物流系统和网络也采用了最新的红外、激光、无线、编码、认址、识别、定位、无接触供电、光纤、数据库、传感器、RFID、卫星定位等高新技术，这种集光、机、电、信息等技术为一体的新技术在物流系统的集成应用就是物联网技术在物流业应用的体现。 本文将对基于物联网的物流定位与追踪系统的设计这一课题进行研究和讨论。 2.设计方案 2.1 原理说明 物流信息定位服务(Location Based Service，LBS)是统一信息系统(Unified Information System，UIS)利用无线终端和无线网络的有机配合，运用GPS （Global Positioning Syste，全球定位系统）、GIS (Geographical Information System，地理信息系统)、Internet融合计算机电信集成技术(Computer Telecommunication Integration，CTI)与GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)，通过物联网（Internet Of Things，IOT）设备读写出物流实时位置信息，在统一信息系统中
GPS 定位系统在进行室内定位时存在固有的定位精度问题，所以必须通过其他定位 技术解决室内定位问题，如红外线、802．1l 、超声波和RFID 等等，这些系统各有优缺点。其中RFID 技术由于其非接触和非视距等优点已成为优选的定位技术，RFID 系统可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，其传输范围很大，成本较低，因此备受关注。 RFID 定位与跟踪系统主要利用电子标签对物体的唯一标识特性，依据读写器与安装 在物体上的标签之间射频通信的信号强度(RSSI)或信号到达时间差(TDOA)来测量物品的空间位置，主要应用于GPS 系统难以奏效的室内定位领域。 1．基于测距的RFID 定位算法 1．1 TOA 1) 原理: 通过获得发射机发射的信号到达目标再返回发射机的时间,由传播时间得出标签 到阅读器的距离。然后根据三边定位法或多边定位法解出目标标签的位置。 2) 优点：定位精度高。 缺点：该算法要求标签和阅读器要同步,其次环境的复杂性会导致多径效应并降低系统 的定位精度。 TOA 定位算法是基于TOA 圆周方程，通过圆与圆之间交线的不同组合，构造出 不同的定位方程[1]。从几何模型上分析，如果移动台s 到基站i 的信号在视距情况 下传播，测得的距离为Di ，移动台一定位于以基站i 为圆心，Di 为半径的圆周上， 当有3个基站坐标时，TOA 的测量方程为： Di=()()22x xs yi ys i -+- ， （1） i=1,2,3 。 式中，（xi ，yi ）为第i 个基站的坐标，（xs ，ys ）为移动台s 的坐标。 其几何图形如图1所示。
由（1）式得， ()()22111D x xs y ys = -+- （2） ()()22222D x xs y ys = -+- （3） ()()22 333D x xs y ys =-+- （4） 由（2）-（3）可得相交线方程为， ()()()()212112*22*21*11*11*12*22 x x xs y y ys x x y y x x y y D D D D -+-= +-++-???? (5) 同理，基站2基站3两圆交点的相交线方程为： ()()()()323213*33*32*22*22*23*32 x x xs y y ys x x y y x x y y D D D D -+-=+-++-???? （6） 虽然可以用相同的方法得到基站1和基站3的相交线方程，但由于第3条交线同样 会经过前2条交线的相同点，因此，只需求得3条交线其中2条的方程，便可联立 解出交点坐标。 联立方程（5）、方程（6），得： ()()()()()()21*332*132212132y y C y y C xs x x y y x x y y ---=-----???? (7) ()()()()()()21*332*132212132x x C x x C ys y y x x y y x x ---=-----???? （8） 其中，
从以下几方面试述对物联网的认识 1、概念 通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 2、体系结构 物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。 （1）感知层感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前传感器网络。对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，张贴安装在设备上的RFID标签和用来识别RFID 信息的扫描仪、感应器属于物联网的感知层。在这一类物联网中被检测的信息是RFID标签内容，高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统等都是基于这一类结构的物联网。 感知层是物联网发展和应用的基础，RFID 技术、传感和控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。其中又包括芯片研发，通讯协议研究，RFID材料，智能节点供电等细分技术。 （2）网络层 物联网的网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连，如手机付费系统中由刷卡设备将内置手机的RFID信息采集上传到互联网，网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。 网络层也包括信息存储查询，网络管理等功能。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网网络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。 （3）应用层 物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可分为监控型（物流监控、污染监控），查询型（智能检索、远程抄表），控制型（智能交通、智能家居、路灯控制），扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）等。 应用层是物联网发展的目的，软件开发、智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。各种行业和家庭应用的开发将会推动物联网的普及，也给整个物联网产业链带来利润。 3、关键技术 物联网的产业链可细分为标识、感知、信息传送和数据处理这4 个环节，其中的核心技术主要包括射频识别技术，传感技术，网络与通信技术和数据的挖掘与融合技术等。 （1）射频识别技术 RFID技术是一种无接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合传输特性，实现对静态或移动待识别物体的自动识别，用于对采集点的信息进行“标准化”标识。鉴于RFID技术可实现无接触的自动识别，全天候、识别穿透能力强、无接触磨损，可同时实
常用定位技术简析 1.GPS 1.1.基本原理 GPS定位利用分布在轨道上的24颗卫星向专用GPS接收终端不间断发射广播消息，地面GPS终端锁定和接收至少4颗以上的卫星的信号，由于卫星的位置精确可知，利用三维坐标中的距离公式，由GPS终端机计算出当前的经纬度和高度。 该定位技术属于终端自主定位类型。 1.2.精度 GPS定位的经度可在米级，但由于GPS受控于美国政府和军方，因此对开放给民用的信号采用了一定的干扰算法，精度一般在100米左右。但一般在天气良好、视野开阔的情况下，GPS终端可以接收超过4颗以上卫星的信号，因此利用一定的算法进行校正后，一般民用GPS可获得10米左右的精度（即最大误差在10米左右，日常导航定位的使用中普遍精度在2~10米范围）。 1.3.优点 ●覆盖范围大，全球覆盖，因此普遍应用于导航，航海、航空、军事国防 等领域。 ●精度高，一般实用精度在10米左右，在配合地面高精度差分站的情况下 精度最大可达米级甚至厘米级。（地面高精度差分站由国家测绘部门建设 和管理，一般不对民用开放） ●定位速度快，由于GPS卫星不间断发射广播信号，GPS终端可根据实际 需要实现任意频率的定位。一般常见车载GPS的定位频率为1秒。 ●终端普及，价格低。目前GPS芯片已经非常普及，价格也多在200元甚
至更低，市面上大多数的智能手机也开始内置GPS芯片。 1.4.缺点 ●受天气和建筑影响大。由于卫星广播的定位信号比较微弱，比较容易受 到大气电离层，云层的影响产生漂移。在城市中高层建筑较多的情况下， 受到的干扰也比较大。 ●室内无法使用。室内无法接受到GPS卫星信号，因此GPS无法实现室内 定位。 ●寻星和锁定卫星的时间较长。对于普通民用GPS，初次定位（冷启动情 况下）由于需要获得GPS卫星的星历和方位俯仰角等参数，耗费的时间 比较长，一般需要2~4分钟才能锁定卫星并进行定位。 ●耗电量大。基于GPS定位的原理，GPS芯片和终端需要不断的进行大量 的运算，以获得经纬度信息，因此耗电量较大，导致一些依赖电池的手 持GPS终端机的续航能力较弱。 2.CellID定位 2.1.基本原理 通过采集手机所处的小区识别号（Cell-ID号）来确定用户的位置。简单来说就是根据目前手机所属的基站来获取手机当前的位置信息（实际是基站的位置信息）。这种技术的定位精度取决于基站的覆盖半径和基站位置本身的精确度。如在南京市区，基站密度较高，CellID定位精度可以达到200米左右；而在郊区，基站密度较低，CellID定位精度只能达到一两公里。这种技术实现简单，投入成本小，是目前在无线网络中应用最广泛的定位技术。 CellID定位可以是一种终端主动定位技术，也可以是一种网络侧定位技术。 作为终端主动定位技术时，通过智能手机平台提供的相应API，可以获取到手机当前归属的基站CellID，然后通过CellID与经纬度的对应关系获得手机的大致经纬度。手机googlemap中的“我的位置”功能即是该技术的典型应用。Google 公司通过一定的技术手段获取全球的各移动运营商基站及其经纬度关系信息，当
低成本的高精度定位技术-UWB定位 除了全球定位系统(GPS)在导航和室外环境的应用定位以外,人们对室内定位、短距离定位等应用不甚了解。随着各式各样的建筑的建立人们在室内的时间是室外的4倍,室内定位的需求也越来越大。 未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求,而UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,在众多无线定位技术中脱颖而出。 UWB定位实现原理： 超宽带（Ultra Wide-Band,UWB）UWB定位是一种新型的无线通信技术。该技术采用TDOA（到达时间差原理）,利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。 使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收UWB信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。 UWB定位特点： 1.定位基站之间使用无线同步,减少施工成本 2.网络简单,部署规划成本极低,自恢复能力强 3.可选多种基站定位方式,定位标签续航时间最短超过一个月。具有电量监测效用,定位基站电量不足时及时提醒充电 4.终端实时显示位置信息,实现导航效用,容量无限大 5.可通过移动通信网络实现远程位置跟踪 6.可应用于复杂的工业现场,以最优性价比实现了较好的效果
UWB定位的应用可以为哪些行业带来改变？ 工业制造： UWB定位系统可以实时记录显示工人位置信息,实现自动考勤,提高员工出勤率；通过跟踪监测人员、物资、设备,来保障物资及工人的安全、减少人工管理成本。 医院、养老院： 老人或病人,由于生活自理能力差,且自我判断和保护能力不足,容易迷失方向,遇到危险时也很难实现自救和求助。 通过UWB定位技术能够有效对老人和医院病人可以实时的跟踪定位,及时处理应急情况,为他们的生命健康安全和日常生活提供有力保障,同时减轻工作人员的压力。 司法监狱： 监狱安全管理一直是备受关注的问题,通过UWB定位技术如何杜绝监狱犯人管理漏洞、降低监管执法风险呢？ 运用UWB定位技术能够很好监管：实时掌握人员的实时位置、人数清点、监狱犯人腕带防拆报警、电子围栏、聚众分析、行动轨迹跟踪、回放、摄像联动警报等,能够很大程度的降低监管执法的风险,防止意外事故的发生。 隧道： 隧道施工过程中作业现场点多面广,安全管控难度大。运用UWB定位可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等效用的智慧监