基于北斗终端的室内外无缝定位系统设计

北斗和RTK差分基站结合室内蓝牙定位系统，是一种利用北斗卫星导航系统、差分全球定位系统（DGPS）以及蓝牙技术进行高精度室内外定位的方案。

其主要原理是通过北斗卫星和DGPS获取室外位置信息，通过蓝牙技术获取室内位置信息，并将两者结合起来实现精准定位。

一、原理1.北斗卫星导航系统：北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具有国家安全性和独立性。

通过接收卫星信号，可以获取用户在室外的位置信息。

2.DGPS：DGPS是一种基于差分测量技术的全球定位系统，可以消除卫星信号传输中的误差，提高定位精度。

3.蓝牙技术：蓝牙技术可以实现在室内建立局域网，并通过连接多个蓝牙信标实现对用户位置的监测和计算。

二、室内方案在室内环境下，可以部署多个蓝牙信标，并将其与移动设备（如手机）相连。

当用户进入该区域时，移动设备会自动连接最近的信标，并获取其ID号码和距离信息。

通过收集多个信标的ID号码和距离信息，系统就能够计算出用户所处位置，并将其显示在地图上。

三、室外方案在室外环境下，可以利用北斗卫星导航系统和DGPS获取用户位置信息。

首先，北斗卫星导航系统可以提供大致的位置信息；然后，通过DGPS技术对该位置进行精度校正，以提高定位精度。

四、方案选型选择合适的方案需要考虑场景需求、预算限制等因素。

如果需要在室内外都能够实现高精度定位，则可以采用北斗和RTK结合室内蓝牙定位的方案。

如果只需要在室内进行定位，则可以选择单独使用蓝牙技术的方案。

五、定位精度该方案在室内可实现2-5米的定位精度，在室外可达到50厘米左右的高精度定位效果。

这得益于蓝牙技术对于近距离监测的优势以及北斗卫星导航系统和DGPS对于远距离监测的优势。

六、适用场景该方案适用于需要进行高精度定位且具有室内外转换需求的场景，如商场、医院、机场等大型室内设施。

同时，该方案还可以应用于车辆自动驾驶、工业生产等领域。

总之，北斗和RTK结合室内蓝牙定位是一种高精度定位技术，通过结合多种技术手段实现对用户位置的准确监测和计算。

室内外无缝定位及位置综合服务系统研发与示范应用目录一、项目研制背景 (1)（一）、国内外发展现状 (2)（二）、项目研制意义 (11)二、项目研制内容 (14)（一）、主要研制和示范应用内容 (14)（二）、主要性能指标及先进性 (18)三、项目研制方案 (20)（一）、技术方案 (20)（二）、关键技术及解决途径 (119)（三）、项目研制基础 (137)（四）、研制进度及实施周期 (149)四、项目投资测算（财务）（向博、晏博？） (150)（一）、项目总投资及测算依据 (150)（二）、详细资金预算 (150)（三）、年度投资计划 (150)五、项目组织实施方案 (151)（一）、项目分工 (151)（二）、项目组织 (151)（三）、项目管理 (157)六、项目推广应用的经济和社会效益 (162)（一）、经济效益分析 (162)（二）、社会效益分析 (168)七、有关附件 (170)一、项目研制背景随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确位置信息，以及兴趣点的定位和导航。

全球卫星定位系统（GNSS）提供了有效的室外定位手段，成为很多人出行导航的必备工具。

继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统之后，我国北斗导航系统的建设进展顺利，在2012年形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

我国北斗第二代卫星导航系统的民用开发，将服务于国民经济的各领域，是国家信息化建设、提高国家安全保障能力、从根本上扭转我国被国外卫星导航技术长期垄断的被动局面、提高国民经济效率和运行质量的至重任务。

但是卫星导航也有它的不足和脆弱性，如卫星信号在受到干扰或遮挡时，将失去定位导航能力，在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位，然而，大型公共场馆内部建筑结构复杂、人员密度高、场馆内设备数量大，对室内定位的需求十分迫切，定位与位置服务的“最后一公里”问题日益突出。

本项目顺应我国着力发展室内外无缝导航的战略需求，以行业龙头企业为示范和推广单位，联合采用不同定位技术以达到对室内外各种定位应用的无缝覆盖，同时保证各种场景下定位技术、定位算法、定位精度和覆盖范围的平滑过渡和无缝连接，通过建立自主可控且满足多行业和公众需求的室内外无缝定位及位置综合服务系统，推动行业应用的展开和技术标准规范的建立。

• 184•引言：在一些公共建筑中，要求能够开展高精度的室内外定位工作，随着我国北斗卫星系统的逐步建设和完善，应用北斗卫星系统完成定位已经成为了今后的发展趋势。

基于对北斗卫星系统运作原理和当前存在技术短板的研究，本文指出了基于北斗/UMB 的高精度室内外定位系统建设方法，并在此基础上提出具体的定位方法，让卫星系统能够发挥高精度的定位作用。

在当前的北斗卫星系统运行中，存在的问题为高程测量精度低于GPS 定位系统，同时由于卫星数量较少，导致北斗系统无法落实全球定位工作，然而在水平测量上，北斗卫星系统的测量精度能够媲美当前技术成熟的导航卫星系统。

UWB 技术在当前的应用中，可以发挥高精度的高程测量作用，将其与北斗定位系统融合时，能够有效解决当前北斗定位系统中的高程测量精度问题。

1 北斗卫星系统定位原理北斗卫星系统的运行原理为，卫星在距离地面20000m 高空中，以固定周期绕地心旋转，这就导致在任何时间内，地面上任意一点都受到4颗卫星监测。

在系统运行中，卫星的位置精确可知，应用系统中的3颗卫星就可获取关于某点空间位置的（x ，y ，z ）方程，将3个方程联立可以求出空间位置的未知数。

但是由于卫星时钟和地面时钟之间存在误差，为了提高定位精度，在方程计算中实际上会存在4个未知数，需要引入第4颗卫星完成方程组建设。

在地面接收机运行中，实际上每时每刻都接受4颗卫星的数据，应用建成的数学模型求出测量地点的经纬度和高程。

2 UWB通信技术概述UWB 为一种无载波通信技术，技术原理为，借助微秒以及纳秒的非正弦波窄脉冲传输数据实现近距离高速数据传输，同时通过系统中应用的测距技术完成待测点定位工作。

UWB 技术中应用的测距技术有两种，其一为TOF 测距技术，其二为TDOA 测距技术。

TOF 测距技术的应用方法为，测量起始点和待测点之间的双向通信时间，测量起始点向待测点的测站发送数据包，测站接收数据包之后将数据回传，通过测量数据的传输时间，完成距离测量，距离计算公式如下：其中T TOT 和T TAT 分别代表数据回传到起始点的时刻和起始点的数据发送时刻。

基于北斗导航系统的移动导航定位终端的设计作者：钱成越2薛原1张彦峰2 卢争超3指导老师：付建红2（1.武汉大学计算机学院，湖北武汉430072；2.武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉430072；3.武汉大学电子信息学院，湖北武汉430072）摘要随着空间信息技术的发展，卫星导航系统的运用日益深入。

同时，计算机硬件技术与通讯技术的进步，对导航终端的信息处理能力、便携性以及交互性提出了更高的要求。

当前，市面上的主流导航定位终端大多基于GPS系统，对他国依赖程度很高；而基于北斗导航系统的终端由于体积大、能耗高、价格贵等影响，推广应用并不理想。

针对这一问题，本文提出了在嵌入式操作系统基础上，利用北斗导航系统实现定位，设计了一种移动导航定位终端。

该移动导航终端由通讯模块、定位模块、地图显示、地图搜索、电子地图以及系统维护模块组成，可实现定位、地图查询、路径选择等多种功能。

终端采用嵌入式主板ARM8010作为设计母板，搭载Samsung公司的S3C2410处理器作为主控芯片。

在此基础上，采用威科姆科技的北斗接收模块BD-7700和Fidelix公司的CDMA通信模块FD810，用于获取卫星信号和网络通讯。

通过各个模块的处理软件设计，实现终端的完整功能。

关键词北斗导航系统，嵌入式系统，Linux，无源定位，Dijkstra算法AbstractWith the development of spatial information technology,the application of satellite navigation system deepens increasingly. Meanwhile, as the computer hardware technology and communication technology advance, higher demand has been set for the ability of information processing, portability and interactivity on navigation terminal. Currently, the mainstream navigation terminals are most based on GPS that are highly dependent on other country. Besides, the existing navigation terminals based Beidou(COMPASS) Navigation Satellite System are suffering from large volume, high energy consumption and high price, so the popularization and application are still not satisfactory. Aiming at such problem, a mobile navigation terminal is now designed based on embedded operating system and Beidou(COMPASS) Navigation Satellite System.The mobile navigation terminal consists of communication module, locating module, map display module, map searching module, electronic map and system maintenance module，can realize the function of locating, map query and routes selection. The terminal is based on main board ARM8010 equipped with Samsung S3C2410 processor as main processor. On the basis, the acquisition of satellite signals and network communication are accomplished by VCOM BD-7700 receiver module and Fidelix FD810 communication module. And other functions are achieved by the software design, thus making a integrated mobile navigation terminal.Key WordBeidou(COMPASS) Navigation Satellite System, embedded system, Linux, passive location, Dijkstra algorithm1背景及意义自20世纪90年代以来，全球卫星导航系统以其速度快、效率高、测量定位精度高等一系列特点，深受各个行业数据采集和资源监测人员的青睐。

《基于北斗和嵌入式的定位监控系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断进步，定位监控系统在各行各业的应用越来越广泛。

本文旨在探讨基于北斗和嵌入式的定位监控系统的设计与实现。

该系统通过结合北斗卫星定位技术和嵌入式技术，实现了对目标的高精度、实时定位与监控。

本文将首先介绍该系统的背景和意义，然后详细阐述系统的设计思路和实现过程。

二、系统背景及意义定位监控系统在当今社会具有广泛的应用，如物流管理、安全监控、个人定位等。

传统的定位系统多采用GPS技术，然而在某些特殊环境下，如室内、山区等，GPS信号可能受到干扰或无法覆盖。

因此，基于北斗的定位监控系统应运而生。

该系统利用北斗卫星定位技术，结合嵌入式技术，实现了对目标的实时、高精度定位与监控，弥补了GPS技术的不足。

三、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括北斗卫星接收模块、嵌入式处理器模块、通信模块以及电源模块。

其中，北斗卫星接收模块负责接收北斗卫星信号，实现目标的高精度定位；嵌入式处理器模块负责数据处理和系统控制；通信模块负责将数据传输至后台服务器；电源模块为整个系统提供稳定的电力供应。

2. 软件设计软件部分主要包括操作系统、驱动程序、应用软件等。

操作系统负责整个系统的运行和管理；驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现对硬件的控制；应用软件负责数据的处理、存储和显示等。

四、系统实现1. 数据采集与处理系统通过北斗卫星接收模块实时采集目标的位置信息。

然后，嵌入式处理器对接收到的数据进行处理，提取出目标的位置信息。

接着，将位置信息通过通信模块传输至后台服务器。

2. 实时定位与监控后台服务器接收到位置信息后，通过地图平台将目标的位置信息显示在电子地图上。

用户可以通过电脑或手机等设备实时查看目标的位置信息，实现对目标的实时定位与监控。

3. 系统安全与优化为了保证系统的安全性和稳定性，本系统采用了多种安全措施，如数据加密、身份验证等。

同时，为了优化系统的性能，我们采用了嵌入式操作系统和优化算法等技术手段。

“北斗+蓝牙”定位技术，室内外无缝融合钛斗TM来了位置信息是物联网应用系统实现服务的基础物联网是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

位置信息在物联网的发展和应用中占据重要位置。

位置信息涵盖了空间、时间、对象三要素。

利用这些信息，物联网给用户提供所在地附近的更具时效性的智能化服务。

例如：基于位置信息，医院的物联网才能帮助患者在医院少走“冤枉路”，实现智能导诊陪诊；基于位置信息，精细化工的物联网才能帮助企业开展智能巡检、重大危险源监测，实现安全生产；基于位置信息，公检法司行业的物联网就能通过位置监测安全距离，保障执法安全……因此，位置信息是各种物联网应用系统实现服务功能的基础。

科技推动定位技术百花齐放定位技术就是确定位置，从应用场景上，定位可分为室外定位、室内定位以及室内外融合定位。

室外定位主要依赖全球导航卫星系统（GNSS）实现，通过接收卫星提供的经纬度坐标信号进行定位。

目前，全球导航卫星系统主要有：中国北斗卫星导航系统、美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统。

随着GNSS发展，其应用范围逐渐扩大，几乎涉及国民经济的所有领域。

但是GNSS信号无法穿透建筑物，难以实现室内环境定位，此外，单独依赖GNSS本身的定位性能并不能满足厘米级高精度定位需求。

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，采用无线通讯、惯导定位、动作捕捉等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，实现人员、物体等在室内空间的位置感知。

常见的室内定位技术有：蓝牙、UWB、Wi-Fi、红外线、RFID、ZigBee、通讯网络蜂窝定位技术、超声波等。

主要适用在工业控制系统、医疗数据收集、楼宇自动化等场合。

在现有技术条件下，室内定位技术的精度和成本无法兼顾：在大面积范围进行定位时，想要达到一定的精度要求，需要部署大量设备，系统成本急剧上升。

室内外无缝定位方案研究室内外无缝定位方案是指在移动设备（如智能手机、平板电脑等）在室内外环境中能够实现精确的定位功能。

它是一种将全球定位系统（GPS）和无线局域网（Wi-Fi）技术相结合的方法，通过使用多个无线信号源来提高定位精度，并在室内和室外环境之间无缝切换。

室内定位技术可以通过利用Wi-Fi信号来实现。

Wi-Fi信号在室内环境中比较稳定，可以用作定位的参考。

室内定位方案可以通过收集Wi-Fi信号强度和其他相关信息，比如路由器位置、布局图等，然后利用这些信息来进行定位。

这种方法的优点是成本相对较低，易于实现，但精度可能不如其他方法高。

室外定位技术可以通过使用GPS来实现。

GPS定位是利用卫星信号来计算设备的位置，但在室内环境中，GPS信号会受到房屋、建筑物等的遮挡而导致定位精度下降。

室内外无缝定位方案需要在室内环境下使用Wi-Fi定位，在室外环境下使用GPS定位，并将两者结合起来，以提高定位精度和稳定性。

为了实现室内外无缝定位方案，需要进行一系列的研究和实验。

需要建立一个室内地图数据库，包括建筑物的布局图、Wi-Fi路由器的位置和信号强度等信息。

然后，需要进行室内定位实验，收集Wi-Fi信号和位置信息，以验证室内定位算法的准确性和稳定性。

需要对室内外无缝定位方案进行实际应用和验证。

可以在商场、医院、机场等室内环境中进行实地测试，收集定位数据，评估定位精度和鲁棒性。

还可以将室内外无缝定位方案应用于导航、定位服务等领域，进一步验证其实际效果和可行性。

室内外无缝定位方案是一种将室内定位和GPS定位相结合的方法，通过使用多个无线信号源和传感器来提高定位精度和稳定性。

这种方案在实际应用和验证中仍面临一些挑战，但有望为人们提供更准确、便捷的定位功能，在导航、定位服务等领域具有广阔的应用前景。

技术研究1 引言随着导航定位应用的普及和基于位置服务LBS 的蓬勃发展，人们对室内位置服务的需求不断增加，医院、商场、机场、展厅、写字楼、仓库、地下停车场等都需要使用准确的室内定位信息，特别是在应对紧急情况时（如紧急援救、救灾应急指挥等特殊应用场景下），室内定位功能更是显得尤为重要，对导航定位技术可靠性和连续性的要求日益迫切。

然而作为这些领域的重要定位手段，GPS 及北斗等卫星导航定位系统在地下、城市峡谷和室内等复杂环境中，因为信号的衰减、干扰和遮挡等原因，接收机定位精度很差甚至无法定位，而此类环境恰好是被定位对象的主要活动区域，这也让卫星导航系统应用存在死角和盲区。

2 目前主要室内定位技术对于卫星定位系统难以覆盖的室内环境，以现有无线传感器网络和射频识别等为代表的室内定位通过北斗信标实现室内定位的方案设计刘天朗，陈 炜（北京世纪联信科技有限公司，北京 100086）摘要：为解决室内等环境卫星导航信号被遮挡、无法定位问题，本文设计开发一种北斗信标装置，使现有北斗导航设备在不改变任何硬件的前提下，进入室内后可以接收信标发射信号，从而实现室外/室内连续无缝定位。

关键词：北斗卫星导航；室内定位；北斗信标doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.02.002中图分类号：TN96 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2017）02-0007-05Abstract: In order to solve the problem that the indoor environment such as satellite navigation signals tobe blocked can't locate, design a BeiDou beacon device, without changing the existing BeiDou navigation any hardware, after entering the room to receive the beacon signal, thereby to achieve continuous seamless outdoor/indoor positioning.Keywords: BeiDou satellite navigation; indoor location; the BeiDou beacon DeviceLiu Tianlang, Chen Wei(Beijing Century Lensys Technology Ltd., Beijing, 100086)Design of BeiDou Beacon Device for Indoor Positioning作者简介：陈 炜，曾在中科院自动化所从事嵌入式系统研究，现担任北京世纪联信科技有限公司总经理，从事工业互联网+北斗应用有关项目的开发和研究。