uwb定位技术的原理及应用详解

浅析全球卫星导航定位技术原理及应用

一、前言

导航定位的需求，可以说不是历来就有的，在人类早期物质生产活动中以牧猎为主，日出而作，日落而息。当时人们离不开森林和水草，或是随着水草的兴衰而漂泊不定，根本不需要什么明确的定位。但是，随设社会的发展，到了农业时代，在人们开发农田，兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求，可以说在这时，导航定位就在慢慢酝酿之中。等到了工业时代，人类的活动遍及全球，而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程，通信工程，矿产资源勘探工程，地球生态及环境变迁的研究，就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展，并把这项技术带到一个前所未有的发展时期，它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的，科技是不断进步的，20世纪末，出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术，它们的出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象，这预示着一种全新的天空定位技术的可行性，由此，人类进入了卫星定位和导航的时代。

二、简介

1：全球卫星导航定位系统（global navigation and positioning satellite system）

采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104 km，在6条轨道上运行有24颗卫星，每12 h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。

GPS向用户广播的导航信号为双频，分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码和C/A码。P码的定位精度高，三维精度可达5 m之内；C/A码定位精度较低，三维精度在50m内。目前C/A码是对民用免费开放的。因为它是无源定位系统，移动用户的数量没有限制。

工程测量中GPS技术的定位原理及应用

摘要：笔者通过多年工作经验，主要介绍了GPS的组成及定位原理，分析了GPS在工程测量中的优点，阐述了GPS在工程测量中的各个实施步骤，并指出了应用GPS在进行工程测量时应该注意的事项。以供同行参考。

关键词：GPS；工程测量；定位原理；应用

引言

随着国家经济建设的飞速发展，测量显得越来越重要，与此同时测量方法与测量仪器也得到质的发展。自从有了GPS，正如人们所说：“GPS的应用，仅仅受人们想象力的制约”。

全球定位系统的全称是导航卫星定时测距／全球定位系统，通常所说的GPS是其字头缩写词NAVS2TAR／GPS的简称。它是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。美国建立的GPS全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天侯、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。另外还有由俄罗斯接替前苏联部署的GLONASS全球导航卫星系统，还有欧盟建立的伽俐略（Galileo）GNSS系统，还有中国建立的双星导航定位系统（北斗一号），各个系统均有其特点和用处，都是卫星定位技术的科学发展。

1 GPS系统的组成

GPS定位系统由GPS工作卫星组成的空间部分、若干地面站组成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用，又有机结合形成完整系统。

1.1空间星座部分

空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成，GPS工作卫星均匀分布在倾角为550的6个轨道上，轨道高度约为2×104km，各轨道升交点的赤经相差600，每条轨道上均匀分布着4颗卫星，相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开400，以保证全球均匀覆盖的要求，并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为150以上的4颗卫星。

计算机系统应用　ｈｔｔｐ：Ｈｗｗｗ．ｃ—Ｓ—ａ．ｏｒｇ．ＣＩ１　２０１２年第２１卷第８期　

ＵＷＢ技术在消防员位置定位系统研究与应用①　

祖军，郝润科，杨光　

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３１　‘　

摘要：设计一种基于无载波通信超宽带技术（ＵＷＢ），对消防员的位置定位进行设计的系统，克服了传统位置　

定位系统缺点，并一步提高对消防员的位置定位的精确度，而且能够在室内发挥良好作用。超宽带定位技术具　

有功耗低、高速、抗多径效果好、安全性高，特别是能够在定位方面能够提供非常高的精度等优点，在无线电　

技术定位方面具有很大发展潜力。　关键词：ＵＷＢ；超宽带定位：无线电技术　

Ｓｙｓｔｅｍ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＵＷＢ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｆｉｒｅ　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　

ｚｕ　Ｊｕｎ，ＨＡＯ　Ｒｕｎ—Ｋｅ，ＹＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＯｐｔｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｌｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｈａｎｇｈａｉ　ｆｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ａｉｍ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ＵＷＢ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＵＷＢ），ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｉｒｅｍａｎ’Ｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　

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基于移动通信网络无线定位技术的原理及应用

作者：王晓 李卓琳 钱阿朝

来源：《西部论丛》2019年第06期

摘 要：随着无线通信技术的快速发展和普及，基于移动通信网络的无线定位技术越来越来越受到人们的普遍重视，成为最具发展潜力的互联网业务之一。本文通过对基于移动通信网络的无线定位技术的基本原理和应用的分析介绍，系统地描述了该技术的实现方式，展现出了该技术广阔的应用前景。

关键词：移动通信 无线定位技术 移动台 定位系统

引 言

无线定位技术主要是通过对无线电波的传输时间、相位、到达角等参数的测量分析，结合特定的算法来实现对被测目标的定位、追踪和位置监测。目前来说，位置服务可以说是移动互联网的关键信息服务之一，有着广阔的发展前景，正逐渐应用于我们生活的方方面面。无论我们身在何处，通过全球覆盖的通信和定位系统可以快速获取被测目标的相关信息，因此，无线定位在医疗监护、资产管理、物流等方面都有着十分重要的意义。

一、无线定位技术的原理

1996年美国联邦通信委员会（FCC）颁布了E-911法规，要求移动运营商必须为移动电话用户发出的紧急呼叫提供精度不大于125m的定位服务，并在之后1999年，对此服务的要求进一步提高。这些法规有效促进了移动通信技术和网络无线定位及相关服务业务的快速发展普及，同时推动了新型技术的研究进步。接下来，我们就对无线定位技术的四大方法原理进行分析，进一步全方面的认识了解基于移动通信网络的无线定位技术。

（一）SKT方法。SKT是一种执行增值业务命令的编程语言，它通过为SIM卡提供了一个简洁易操作的开发平台，使得SIM卡可以顺利运行自身应用软件，包括其中的GPS定位等增值业务服务，同时保证手机的应用性能。

SKT技术的应用主要是通过GSM移动通信网络中的移动台，对被测目标周边环境及建筑的CGI码和场强进行测量接受并生成报告，以短消息形式发回后台进行分析处理。而这个数据分析过程是通过这些参数与已有数据库的数据的对比来得到此时移动台的位置。但由于数据库信息过于庞大，不能完全保证实时及时有效的更新，因此存在一定误差。 龙源期刊网