区域增强导航定位系统的无线定位方法

室内定位几种算法概述一.室内定位目的和意义随着数据业务和多媒体业务的快速增加，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，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。

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，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。

因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。

这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术(如伪卫星等)，无线定位技术(无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技术等)，其它定位技术(计算机视觉、航位推算等)，以及GNSS和无线定位组合的定位技术(A-GPS或A-GNSS)。

由于在室内环境下对于不同的建筑物而言，室内布置，材料结构，建筑物尺度的不同导致了信号的路径损耗很大，与此同时，建筑物的内在结构会引起信号的反射，绕射，折射和散射，形成多径现象，使得接收信号的幅度，相位和到达时间发生变化，造成信号的损失，定位的难度大。

虽然室内定位是定位技术的一种，和室外的无线定位技术相比有一定的共性，但是室内环境的复杂性和对定位精度和安全性的特殊要求，使得室内无线定位技术有着不同于普通定位系统的鲜明特点，而且这些特点是户外定位技术所不具备的。

因此，两者区域的标识和划分标准是不同的。

基于室内定位的诸多特点，室内定位技术和定位算法已成为各国科技工作者研究的热点。

如何提高定位精度仍将是今后研究的重点。

二. 室内定位技术的国内外发展趋势室内GPS定位技术GPS是目前应用最为广泛的定位技术。

当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。

4.9惯性导航系统inertial navigation system（INS）利用惯性仪表（陀螺仪和加速度计）、参考方向和初始位置来测量载体运动方向、速度【中华人民共和国国家标准GB/T 19391-2003 】1 范围本标准规定了全球定位系统（GPS）常用术语及定义本标准适用于GPS专业范围内的各种标准的制定、各类技术文件的编制，也适用于科研、教学等方面2 通用术语2.1全球定位系统global positioning system（GPS）导航星navigation by satellite timing and ranging（NAVSTAR）一种卫星导航定位系统由空间段、地面控制段和用户段三部分组成.为伞球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息包括主要为军用的精密定位服务（PPS）和民用的标准定位服务（SPS）2.2全球导航卫星系统global navigation satellite system（GLONASS）一种全球卫星导航定位系统：为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息包括军用和民用两种服务2.3伽利略系统Galileo system一种民用全球卫星导航系统；2.4全球导航卫星系统global navigation satellite system（GNSS）由国际民航组织提出的概念GNSS的最终目标是由多种民用卫星导航系统组成，向全球民间提供服务并将由多国民间参与运行和控制的卫星导航系统GNSS也已经为国际海事组织（IMO）所接受欧洲的GNSS计划分为两个阶段即GNSS-1和GNSS-2GNSS-1为EGNOS（欧洲地球静止轨道卫星导航重叠服务）系统，GNSS-2为Galileo（伽利略）系统2.5静地星/定位星系统Geostar/Locstar system一种卫星定位系统，利用两颗地球轨道静止卫星双程测距而实现定位功能兼有简短报文通信能力2.6海军导航卫星系统navy navigation satellite system（NNSS）子午仪Transit是1960年由美国研制的卫星导航系统，为固定用户或低动态用户提供不连续定位信息注：已于l997年12月31日关闭2.7国际GPS动力学服务international GPS geodynamics service（IGS）国际大地测量协会于1994年创立的国际GPS研究服务机构它负责向世界各国的GPS用户提供精密的星历、地球旋转参数、全球GPS跟踪网数据等多种信息2.8GPS空间段GPS space segment指GPS的空间星座它按设计由分布在6个轨道平面上的24颗导航卫星组成，卫星向地球方向广播含有测距码和数据电文的导航信号2.9GPS地面控制段GPS ground control segment指GPS的地面监测和控制系统，它包括主控站、卫星监测站和上行信息注入站（又称地面天线）以及把它们联系起来的数据通信网络2.10GPS用户段GPS user segment指各种GPS用户终端其主要功能是接收卫星信号，提供用户听需要的位置、速度和时间等信息2.11Block ⅠⅡ，ⅡA，ⅡRⅡR-M，ⅡFⅢ卫星Block Ⅰ，Ⅱ，ⅡA，ⅡR，ⅡR-M，ⅡF，Ⅲsatellites指GPS的各代卫星的名称Block Ⅰ是原型卫星；BlockⅡ和ⅡA是目前的基本工作卫星；Block ⅡR和ⅡR-M是正在发射的替补卫星；Block ⅡF是后继卫星 Block Ⅲ是在规划中的2010年以后发射的卫星2.12伪卫星pseudolite设立在地面上的GPS信号发射站它发播与真实的GPS卫星相似的信号可在近距离内起到和GP5卫星类同的作用2.13星历ephemeris描述天体的空间位置的轨道参数2.14GPS卫星星历GPS satellite ephemerisGPS卫星星历一共包含16种数据，它们分别是历元、在历元上的6个卫星轨道参数以及用于在历元之后修正轨道参数的9个系数2.15广播星历broadcast ephemeris卫星播发的电文中所包含的本颗卫星的轨道参数或卫星的空间坐标2.16精密星历precise ephemeris由若干个不属于GPS系统的卫星跟踪站获得的测量值，经事后处理计算出的卫星轨道参数供事后精密定位使用2.17历书almanacGPS卫星电文中包含的所有在轨卫星的粗略轨道参数2.18载频L1、L2、L5 carrier L1，L2L5L1、L2为GPS卫星所发射信号的载频，L1为1575.42MHz，L2为1227.60MHzL5为GPS卫星将增发的民用信号的载频，预定为117**5MHz2.19历元epoch指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的auot cad参考日期注：在GPS术语中两种概念都使用2.20伪随机噪声码pseudo random noise（PRN）code一种具有与白噪声类似的自相关特性确定的码序列GPS信号中采用了伪随机噪声编码技术，以产生码分多址（CDMA），直接宇列扩频和伪距测量功能2.21粗/捕获码coarse/acquisition codeC/A码C/A code用于调制GPS卫星L1载频信号的民用伪随机码2.22精码precise codeP码P code曾经用于调制GPS卫星L1和L2载频信号的伪随机码2.23P（Y）码P（Y）codeY码Y codeGPS卫星用于调制L1和L2载频信号的军用伪随机码，由P码与加密码W模2相加而成由于Y码仍然保持着P码的码速率，因此也称作P（Y）码2.24精度因子dilution of precision（DOP）描述卫星的几何位置对误差贡献的因子GPS的误差为测距误差与精度因子之乘积2.25几何精度因子geometrical dilution of precision（GDOP）表征卫星几何位置布局对GPS三维位置误差和时间误差综合影响的精度因子2.26位置精度因子positional dilution of precision（PDOP）表征卫星几何位置布局对GPS三维位置精度影响的精度因子2.27高程精度因子vertical dilution of precision（VDOP）表征卫星几何位置布局对GPS高程定位精度影响的精度因子2.28平面位置精度因子horizontal dilution of precision（HDOP）表征卫星几何位置布局对GPS平面位置精度影响的精度因子2.29时间精度因子time dilution of precision（TDOP）表征卫星几何位置布局对GPS时间精度影响的精度因子2.30捕获acquisition用户设备对接收到的GPS卫星信号完成码识别、码同步和载波相位同步的处理过程2.31重捕re-acquisitionGPS接收机因信号遮挡等原因短时间失锁后重新捕获信号的过程一般很快便能完成2.32跟踪tracking对捕获到的GPS卫星信号继续保持码同步和载波相位同步的过程2.33码相位跟踪code phase trackingGPS接收机通过对GPS卫星信号的C/A码或P（Y）码的码相位进行跟踪，以获得GPS伪距测量值的过程2.34载波相位跟踪carrier phase trackingGPS接收机通过对GPS卫星信号的载波相位的跟踪，以获得载波相位测量值的过程2.35载波相位平滑carrier phase smoothing在GPS接收机中利用积分载波相位测量值，以减小由码相位跟踪噪声造成的误差的方法2.36周跳cycle slips在GPS接收机进行载波相位跟踪时，因某种原因产生的整数载波周期跳变2.37伪距pseudorange由GPS接收机测出的卫星信号传播时间而计算出的卫星与接收天线相位中心间的距离2.38距离变化率range rate用测量GPS卫星载波的多普勒频移求得的伪距变化的速率2.39选择可用性selective availability（SA）是美国人为地将误差引入卫星时钟和星历数据中，以降低GPS标准定位服务（SPS）精度的人为措施注：该措施从1990年3月开始实施，2001年5月1日停止使用2.40完好性integrity当无线电导航系统不应当用于导航时向用户及时发出警告（信息）的能力GPS 系统有一定的完好性措施，但对一些应用系统目前的完好性还不够2.41反欺骗anti-spoofing（A-S）GPS卫星信号中用加密码W与P码相叠加使之变为Y码的措施，用于精密定位眼务（PPS）只有具有解密能力的接收机才能利用精密定位服务2.42标准定位服务standard positioning service（SPS）由GPS的C/A码所提供的公开的民用服务2.43精密定位服务precise positioning service（PPS）由GPS的P（y）码所提供的保密服务，仅供美国及其盟国军用或经特许的其他用户使用2.44接收机自主完好性监测receiver autonomous integrity monitoring（RAIM）接收机利用冗余GPS卫星的伪距测量信息以判定GPS系统完好性的方法它能判断可见卫星中是否有卫星出现故障或哪一颗卫星发生了故障并将其排除在导航解之外2.45飞机自主完好性监视airplane autonomous integrity monitoring（AAIM）利用飞企业资产负债表表格下载机上各种导航设备的冗余信息辅助GPS接收机，以提高GPS完好性的一种技术2.46GPS完好性通道GPS integrity channel（GIC）以由多个地面GPS卫星监测台组成的网为基础，提高GPS星座完好性的技术2.47故障检测和排除fault detection exclusion（FDE）在RAIM中，利用冗余GPS卫星的伪距测量信息，具体地判定某一颗卫星不可用而将其从求解组合中排除不用的方法注：当可见卫星为6颗以上时才能作故障检测和排除2.48GPS监测站GPS monitor station在GPS地面控制段中用以对GPS星座的所有卫星进行跟踪测量的设施全球一共设有5个所有监测站收集到的数据传送到主控站，在那里解算出卫星星历和时间的修正参数，然后上行加载到卫星上2.49主机板original equipment manufacture（OEM）；engine board是GPS接收机的核心部件包括RF、数字通道、处理器和定位解算软件在OEM基础上，根据不同用户的需求，加上不同的人机界面、天线和外壳结构，可以做成适合不同需要的GPS用户没备2.50C/A码GPS接收机C/A code GPS receiver利用GPS的C/A码进行导航定位的接收机2.51P（Y）码GPS接收机P（Y）code GPS receiver利用GPS的P（Y）码进行导航定位的接收机2.52单频GPS接收机single frequency GPS receiver只能接收GPSL1载频信号而进行导航定位的接收机2.53双频GPS接收机dual frequency GPS receiver能够接收GPS L1、L2信号而进行导航定位的接收机2.54无码GPS接收机codeless GPS receiver在不知道P（Y）码序列的条件下，采用某种信号处理技术获得GPSL1和L2双频信号的测量值，从而具有电离层延迟校正能力的民用双频GPS接收机2.55软件无线电GPS接收机software radio GPS receiver将经天线接收和直接放大后的GPS卫星信号送入高速模/数变换器，其后的全部处理过程由通用数字信号处理器完成的GPS接收机2.56导航型GPS接收机navigational GPS receiver能在动态条件下提供实时定位及其他数据并具有导航功能的GPS接收机2.57测地型GPS接收机geodetic GPS receiver能够提供卫星信号原始观测值用于高精度测量的接收机2.58GPS/GLONASS兼用接收机GPS/GLONASS dual-used receiver能够同时接收GPS卫星和GLONASS卫星信号进行导航定位的接收机2.59测姿型GPS接收机attitude-determination GPS receiver用以测量载体方向、横滚和俯仰等参数的GPS接收机通常由多个GPS接收天线、OEM和相应的处理器组成2.60测向型GPS接收机GPS azimuth-determination receiver用以测量载体方向等参数的GPS接收机，通常由双天线、OEM和相应的处理器组成2.61授时型GPS接收机time transfer GPS receiver专用于精确时间（GPS时或UTC时间）发布的GPS接收机有时还同时输出高稳定度的频率授时精度可以达到或超过40ns2.62定时校频GPS接收机GPS time/frequency receiver同时产生GPS标准秒信号和基准频率的GPS接收机用于对用户的时钟和频率源进行定时和校准2.63单通道GPS接收机single channel GPS receiver采用单个硬件通道，按照一定的时序实现对多颗卫星信号的跟踪并完成定位功能的老式GPS接收机2.64多通道GPS接收机multichannel GPS receiver一个包含多个并行通道的GPS接收机每个通道都能独立连续跟踪一颗或一颗以上卫星2.65GPS数字接收机GPS digital receiver从中频开始进行数字量化处理的GPS接收机2.66GPS模拟接收机GPS analog receiver载波环和码环采用模拟电路实现的老式GPS接收机2.67差分GPS接收机differential GPS receiver能够接收由差分基准站的数据链路发射的差分修正数据，而进行差分导航定位的GPS用户设备，一般包括数据链信号接收机和能利用差修正信息的GPS接收机2.68GPS接收机应用模块GPS receiver application module（GRAM）是一种标准化的美国军用GPS用户设备模块，用于确保军用GPS用户设备的安全性、共用性和互换性2.69GPS天线设备档案表格相位中心GPS antenna phase center指GPS天线的电气中心其理论设计应与天线的几何中心一致2.70GPS接收机噪声GPS receiver noiseGPS接收机噪声是由接收机内部热噪声、通道间的偏差和量比误差等引起的测距和测相误差的综合表征2.71GPS微带天线GPS microstrip antenna一种GPS接收机天线类型由粘接在基板上的特殊设计和精确量裁的金属箔构成2.72冷启动cold startGPS接收机在不知道星历、历书、时间和位置的情况下开机，需要较长时间才能正常定位2.73温启动warm startGPS接收机在不知道星历，但存有历书、时间和位置的情况下开机，达到正常定位的时间比冷启动短2.74热启动hot startGPS接收机在存有星历、历书、时间和位置的情况下开机达到正常定位的时间比温启动短2.75均方根误差root mean square（RMS）表明GPS观测值数据质量的参数，其值越小数据质量越好2.76用户距离误差user range error（URE）用户测量所得的伪距与至卫星真实距离的误差，用均方根值来规定2.77用户等效距离误差user equivalent range error（UERE）根据各种误差源听求得的对用户至卫星距离测量误差的估值2.78GPS导航电文GPS navigation message是由GPS卫星播发给用户的描述卫星运行状态与参数的电文，包括卫星健康状况、星历、历书，卫星时钟的修正值、电离层时延模型参数等内容，以50bps 速率播发2.79转换字hand over word（HOW）GPS导航电文中的转换字载有时间信息，用于在P（Y）码接收机中辅助从C/A 码跟踪状态转换到P（Y）码跟踪状态2.80Z-计数Z-countGPS卫星时钟时间在GPS导航电文中位于每个子帧的第二个转换字（HOW）之前，用29位二进制数表示，单位为1.5s，一个Z-计数为6s2.81差分GPS differential GPS（DGPS）一种提高GPS定位和定时精度的技术在已知点上设置GPS基准接收机，根据由此获得的GPS测量误差产生误差修正量，实时或事后提供给差分GPS用户设备，使用户设备接收并利用修正量以提高其定位精度2.82差分基准站differential reference station差分站differential station设在已知坐标点上的GPS基准接收机连续观测视界内的卫星，产生差分修正量再利用数据链发射台向差分GPS用户设备发送差分修正信息这种固定站称为差分基准站2.83局域差分GPS local area DGPS（LADGPS）用于提高局部区域的GPS定位精度的实时差分GPS系统2.84局域增强系统local area augmentation system（LAAS）利用VHF数据链的局域差分GPS系统，它同时提高GPS定位精度和完好性为飞机精密进近服务2.85位置差分GPS position differential GPS以差分基准接收机提供的位置误差作为修正量的局域差分GPS，它要求基准站GPS接收机和用户接收机使用相同的卫星组进行定位解算2.86伪距差分GPS pseudorange differential GPS以差分基准接收机产生的视界内各颗GPS卫星的伪距误差及其变化率作为修正量的局域差分GPS它不要求基准接收机和用户接收机使用相同的星组2.87载波相位差分GPS carrier phase differential GPS利用基站GPS接收机和用户GPS接收机对多颗卫星信号的载波相位和码伪距的观测量，进行双差分和其他处理，以使用户获得厘米甚至毫米级定位精度的一种相对定位技术2.88实时动态测量系统real time kinematic（RIK）survey system利用数据链将基站GPS接收机的载波相位和码伪距观测量传送给用户，用户接收机采用双差分以及其他处理快速解算出载波整周多值性，以实现动态高精度的实时定位系统2.89EUROFIX系统EUROFIX system以罗兰C作为数据链的局域差分GPS系统2.90连续工作基准站continuously operating reference stations（CORS）互联网差分iso9001质量手册范本GPS internet differential GPS由美国大地测绘局（NGS）、国家海洋和大气局（NOAA）联合建立的GPS增强系统它通过互联网和电话数据包服务，收集来自分布在全国的几百个基准站的码距离和载波相位数据，经中心站处理后再通过互联网，提供给用户，支持GPS 非导航用户和后处理应用，提高GPS定位精度2.91中波数据链差分differential using medium frequency data link利用中波数据链的局域差分GPS2.92海用差分GPS maritime DGPS是一种中波数据链差分GPS用已有的或增强的海用无线电信标台发射信号的副载波作数据链，同时提高水上用户的定位精度和完好性2.93调频数据链差分differential using FM data link利用调频广播副载波作数据链的局域差分GPS2.94全国差分GPS nationwide differential GPS（NDGPS）利用与海用差分GPS同样的体系结构由许多基准站组成，并连同已有的海用差分站，组成覆盖全美国的系统，用于提高GPS定位精度与完好性，为陆上和水上用户服务2.95广域差分GPS wide area DGPS（WADGPS）利用大范围地面分布的GPS基准站收集GPS卫星的数据把伪距误差分解成分量，在整个区域对每一分量进行估计形成修正量，将这些修正量实时传送给GPS用户设备一般由主控站、多个基准站、差分信号播发站、数据通信网络和用户设备组成可用相对较少的基准站提高较广区域的GPS定位精度2.96广域增强系统wide area augmentation system（WAAS）由美国研制的，利用广域差分技术、卫星完好性监测技术和GPS导航信号转发技术，用地球静止卫星作为数据链以GPS L1载频播发这些增强信息用户使用相宜的接收机系统WASS提高GPS的完好性、精度和可用性主要为美国民用航空服务目标是使GPS在整个美国达到飞机I类精密进近的水平2.97欧洲静地星导航重叠服务European geostationary navigation overlay service （EGNOS）欧洲发展的与WAAS相类似的系统和WAAS的主要差别是：它将同时增强GPS和GLONASS系统，覆盖整个欧洲及周边地区2.98多功能交通卫星星基增强系统MTSAT satellite based augmentation system （MSAS）由日本发展的，与WAAS十分类似的系统利用多功能交通卫星（MSAST）播发数据，覆盖日本及其周边洋区2.99星基增强系统satellite based augmentation system（SBAS）利用地球静止轨道卫星播发差分修正及其他信息，以提高卫星导航用户的精度及其性能的广域增强系统2.100陆基增强系统ground based augmentation system（GBAS）利用地面发射台播发差分修正及其他信息以提高卫星导航刚户精度机其他性能的局域增强系统2.101机上增强系统aircraft based augmentation system（ABAS）航空器上利用其他系统获得信息以增强卫星导航用户终端的（定位）性能，或利用它们之间的组合方式共同形成性能增强的导航信息2.102联合精密进近着陆系统joint precision approach and landing system（JPALS）是美国军方正在研制的利用军用信号的差分GPS着陆、着舰系统2.103舰载相对GPS shipboard relative GPS是联合精密进近着陆系统作舰载飞机着舰时的特殊应用方式，为飞机提供相对于军舰的位置2.104GPS现代化GPS modernization为提高GPS系统性能而正在抉行的计划，包括在GPS卫星发射的L2载频上增加调制民用码，增加发射L5载频的民用信号，把军用与民用信号频谱分隔开，在L1、L2上增发军用的M码、增大卫星发射功率和改善地面控制段等措施2.105广域GPS强化wide area GPS enhancements（WAGE）利用GPS卫星同时发播整个星座的伪距修正信息，以提高GPS系统精度的一种方法2.106GPS精度改善创新GPS accuracy improvement initiative（AⅡ）是美国为提高GPS系统精度而正在进行的一项计划，该计划包6s管理检查表括把美国影像和地图绘制局（NIMA）的GPS卫星监测站并入现有监视网络，重新设计主控站GPS中的卡尔曼滤波器以及改善对GPS卫星上行注入方式与能力等三项改善地面控制段的措施2.1073P计划3P program是美国对GPS导航战计划的别称，包括：● 保护（美国及其盟国）在战场上的GPS军事服务；● 防止敌对方对GPS服务的利用；● 维持在战场区域以外的GPS民用服务注：由于保护（protection）、防止（prevention）、维持（preserve）的英文字头均为P，故称为3P2.108导航战navigation warfare（NAVWAR）美国于1996年开始执行的一项军事计划，其目的是提高GPS军用接收机的抗干扰能力，使美军具有在区域的基础上停止GPS民用接收机工作的能力，甚至包括停止其他卫星系统工作的能力2.109GPS接口控制文件GPSICD-200GPS接口控制文件是—个美国政府文件，包括用户与GPS卫星间接口的完整的技术说明2.110海用差分GPS电文格式RTCM SC-104 DGPS message format美国海用无线电技术委员会（RTCM）104专门委员会（SC-104）制定的GPS 差分数据电文格式，在世界范围得到推广应用2.111NMEA-0183美国国家海洋电子协会制定的海用电子设备接口标准及数据格式，许多GPS接收机采用这种标准作为一种数据输入输出格式3 测量特性术语3.11984世界大地坐标系world geodetic system 84WG84坐标系WG84 coordinate system由美国国防部在与WGS72相应的精密星历系统NSWC-9Z-2基础上采用1980大地参考系和BIH1984.0系统定向所建立的一种地心参考系3.2模糊度（多值性）ambiguity当一个接收机对卫星进行连续观测，为重建载波相位的伪距观测值，其中所包含的侍解未知整周数称为整周模糊度值3.3天线高antenna height观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度3.4观测时段observation session观测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段简称时段3.5同步观测simulateous observation两台或两台以上接收机同时对同一卫星进行的观测3.6独立观测环independent observation loop由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环3.7单差解single difference solution对两个不同观测站GPS接收机同步观测同一卫星载波相位观测值进行求差的数据处理方法可以消除或削弱GPS卫星钟差、轨道误差、电离层时延和对流层时延3.8双差解double difference solution对两个不同观测站GPS接收机同步观测两颗卫星听得的单差进行求差的数据处理方法，可以消除GPS接收机钟差3.9三差解triple difference solution对两个不同观测站GPS接收机同步观测两颗卫星所得的双差在不同历元进行求差的数据处理方法，可以消除整周模糊度3.10数据剔除率percentage of data rejection删除的观测值个数与应获取的观测值个数的比值3.11扼流圈天线choke ring antenna一种根据L1、L2频率值精心设计的带有多路径抑制槽、可以同时消除L1、L2多路径效应的测量型GPS接收机专用天线，一般用于高精度GPS测量3.12RATIO值RATIO反映GPS整周模糊度解算结果可靠性的参数，其结果取决于多种因素用次最小RMS与最小RMS的比值来表示3.13组合观测值combinative observation由L1、L2载波相位观测值通过一定的数学运算得到的观测值3.14宽巷观测值wide lane observation由L1-L2得到的组合观测值，其波长为86.19cm，有利于求解整周模糊度3.15窄巷观测值narrow lane observation由L1+L2得到的组合观测值，具有比L1、L2都小的观测噪声3.16RINEX格式receiver independent exchange format是GPS原始观测数据的一种通用的存储格式，是ASCII码文本文件，一般由观测数据文件、导航数据文件、气象数井下作业工初级工据文件三种，有特定的文件命名方式其最新版已包括GLONASS数据3.17参考站reference station在一定的观测时间内一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定测站就称参考站3.18流动站roxing station在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站3.19GPS静态定位测量static GPS positioning通过在多个测站上进行若干时段同步观测，确定测站之间相对位置的GPS定位测量3.20GPS快速静态定位测量fast static GPS positioning利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GPS静态定位测量3.21永久性跟踪站permanent tracking station长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站3.22单基线解single baseline solution在多台GPS接收机同步观测中每次选取两台接收机的GPS观测数据解算相应的基线向量3.23多基线解multi-baseline solution从m（m>3）台GPS接收机同步观测值中，由m-1条独立基线构成观测方程统一解算m-1条基线向量3.24航摄GPS测量参考点reference point for GPS photographic surveying航摄GPS测量中计算动态基线的起算点3.25偏心向量eccentric vector飞机上GPS天线相位中心对航摄仪镜头中心的偏移向量3.26初始基线initialization baseline航摄GPS测量开始之前，参考点和飞机上GPS天线相位中心之间的距离3.27闭合基线closure baseline航摄GPS测量结束后，参考点和飞机上GPS天线之间的距离3.28运动测量kinematic surveying只需短时间的观测资料的连续差分载波相位测量的一种方式操作常数包括确定一已知基线或从一已知基点开始最少跟踪四颗卫星—个接收机应固定安装在一控制点上（已知点上）其他接收机在被测点间移动3.29单点定位point positioning一台接收机单独模式下的地理定位3.30绝对定位absolute positioning定位方式之一，定出某点在某一个特定坐标系上的位置，该坐标系通常是地心坐标系3.31相对定位relative positioning指通过两个站的接收讥同时司步地观测相同卫星来确定两个站的相对位置差的过程这种技术可以消掉两个站的共同误差，比如卫星钟差和预报星历误差，传播延迟等3.32静态定位static positioning一种接收机处在静止或几乎静止情况下的定位3.33动态定位dynamic positioning按时间顺序求解运动中的接收机的坐标每一组坐标只由一次信号取样来确定，且通常进行实时解算4 导航特性术语4.1汽车GPS导航系统in-vehicle GPS navigation system汽车GPS导航系统是以车载GPS接收机为基础，结合其他导航手段获得载体位置数据，并与导航地图数据库相匹配。

地磁暴对导航定位系统的影响及应对地磁暴是一种自然现象，由太阳风带来的高能带电粒子进入地球的磁场引发。

这种天气现象对于导航定位系统的运行和准确性有着重大的影响。

本文将探讨地磁暴对导航定位系统的影响，并提出相应的应对措施。

一、地磁暴对导航定位系统的影响地磁暴对导航定位系统的影响主要表现在以下几个方面：1. GPS信号干扰：地磁暴会干扰GPS卫星信号的传输和接收，导致导航定位系统无法准确获取卫星信号，从而影响定位的准确性。

2. 磁场扰动：地磁暴会引起地球磁场剧烈的扰动，导致磁场方向和强度发生变化，影响磁感应型导航定位系统的准确度。

3. 电离层扰动：地磁暴产生的电离层扰动会导致电离层延迟和折射的增加，进而影响无线电波的传播，使得基于无线电波的导航定位系统的测量结果产生误差。

4. 磁性材料干扰：地磁暴会改变地球磁场，这可能导致一些磁性材料（如铁、钢等）的磁性质量发生变化，从而对基于磁感应的导航定位系统产生影响。

二、应对地磁暴对导航定位系统的影响为了有效应对地磁暴对导航定位系统的影响，以下是一些建议的措施：1. 多传感器融合定位：在地磁暴影响下，单一的导航定位系统可能出现不确定性。

采用多种传感器融合定位方法，如GPS、惯性导航、视觉传感等，可以提高定位系统的鲁棒性和准确性。

2. 故障检测与容错：建立完善的故障检测与容错机制，及时发现并纠正受地磁暴影响导致的误差。

3. 数据处理算法优化：针对地磁暴对导航定位系统的影响特点，优化导航定位的数据处理算法，减小地磁暴造成的误差。

4. 数据库更新：定期更新导航定位系统的卫星、地图等数据库，以保证系统中的信息是最新且准确的，降低地磁暴带来的影响。

5. 算法调整：根据地磁暴的影响情况，调整导航定位系统的算法参数，以适应不同的环境条件。

6. 冗余备份：在关键位置和系统上加入冗余备份，以便在地磁暴导致的系统故障时能够及时切换到备份系统，确保导航定位系统的正常运行。

三、总结地磁暴对导航定位系统的影响是不可忽视的，它可能导致定位不准确、信号干扰、磁场扰动、电离层扰动和磁性材料干扰等问题。

物联网中的物体定位技术使用方法随着物联网技术的不断发展和普及，物体定位技术作为物联网的重要组成部分，为人们带来了许多便利和应用。

物体定位技术通过使用传感器、无线通信等技术手段，实现对物体的实时定位与追踪。

本文将介绍物联网中常用的物体定位技术以及它们的使用方法。

一、GPS定位技术全球定位系统（GPS）是一种通过卫星定位的技术，能够提供物体的准确位置信息。

GPS定位技术在物联网中广泛应用于车辆追踪、资源管理、安防监控等领域。

使用GPS定位技术需要安装相关硬件设备，如GPS接收器或芯片模组。

接收到卫星信号后，设备能够计算出自身的经纬度坐标，并通过无线通信将位置信息发送至用户端设备。

用户可以通过手机应用程序或网页端实时查看物体的位置，并进行追踪与管理。

二、基站定位技术基站定位技术是利用移动通信基站的信号特征来确定物体位置的一种技术。

在物联网中，基站定位技术常用于室内定位、城市定位等场景，可以实现对物体的精确定位和追踪。

使用基站定位技术需要在物体上部署移动通信模块，该模块能够与周围的通信基站进行通信。

通过测量设备与不同基站之间的信号强度、时间延迟等参数，可以计算出物体相对于基站的位置。

多个基站的信号计算后可以得到更为准确的物体位置信息。

三、无线传感网络定位技术无线传感网络定位技术是利用分布在区域内的无线传感节点来实现对物体的定位。

物联网中，无线传感网络定位技术常用于室内环境、农业监测等场景。

使用无线传感网络定位技术需要部署一定数量的传感节点，这些节点通常包含了计算、通信和传感功能。

传感节点通过测量与物体之间的距离、信号强度等参数，使用网格定位算法或距离定位算法计算物体的位置。

传感节点之间通过无线通信协作，进行信息传输和位置计算，从而实现物体的定位。

四、惯性导航定位技术惯性导航定位技术是利用加速度计和陀螺仪等传感器测量物体的加速度和角速度，通过积分计算物体的位置和姿态的一种技术。

惯性导航定位技术常用于室内导航、无人驾驶等场景。

TDOA（Time Difference of Arrival，到达时间差）定位方法是一种无线信号定位技术，它通过测量信号到达不同接收器的时间差异来确定信号源的位置。

在实际应用中，例如在移动通信、雷达系统、无线电导航以及紧急呼叫系统的定位服务中，TDOA被广泛应用。

基本原理：1.接收时差测量：TDOA系统通常由三个或更多个接收站组成（对于二维定位至少需要三个接收站，三维定位则通常需要四个）。

当一个未知位置的发射源发出信号时，每个接收站会记录下接收到该信号的准确时间戳。

通过比较这些时间戳，可以计算出信号到达各个接收站的时间差（Δt_i）。

2.双曲线定位：每一对接收站之间的时间差对应着信号源到这两个接收站的距离差，这将在空间上形成一条双曲线。

不同的接收站对将产生不同的双曲线。

信号源的位置将是所有这些双曲线交点的地方。

3.数学建模与解算：通过构建适当的数学模型，如非线性方程组，可以求解这些双曲线的交点以得到信号源的精确坐标。

实际中，可能需要利用数值优化算法来处理噪声和误差的影响。

关键技术与挑战：•高精度时间同步：为了获得高精度的TDOA，接收站之间必须进行高度精确的时间同步，一般通过GPS或其他精密时间源实现。

•时差测量误差控制：时差测量的精度直接影响定位精度，每减少1纳秒的时间差误差大致对应0.3米的距离误差。

因此，接收机的硬件性能、信号处理算法以及环境因素（如多径效应、干扰等）都会影响最终定位精度。

•数据处理与算法：采用相关函数法、广义相关法、相位谱分析等手段提取信号到达时间信息，并结合GDOP（Geometric Dilution OfPrecision，几何精度因子）等指标评估定位质量。

•鲁棒性和实时性：确保算法在各种复杂环境下仍能稳定工作，且能在满足定位精度的同时提供实时定位结果。

应用优势：•不需要信号源配合发送特定信息，因此TDOA常用于被动定位，即无需知道信号源的身份或内容。

•在覆盖区域内无需信号源具备GPS接收能力，适用于无法安装GPS设备的情况。

测绘技术中的导航和定位原理和方法介绍导航和定位是测绘技术中不可或缺的重要环节。

无论是在航海、航空、地理信息系统还是智能交通等领域，导航和定位都发挥着至关重要的作用。

本文将介绍测绘技术中导航和定位的原理和方法。

一、导航原理导航是指确定或规划目标位置并沿途指引导航者前往的过程。

在测绘技术中，导航主要通过利用地球物理信号、导航卫星（如GPS、北斗卫星等）和惯性导航等方式来实现。

1. 地球物理信号导航地球物理信号导航是指通过接收地球物理信号来确定目标位置的导航方法。

比如，在航海中使用声纳接收海洋中的声音信号，根据声音的传播速度和特征判断船只所在的位置。

另外，还有利用卫星导航天线接收地球自然放射出的电磁信号，通过信号的强度和频率等信息进行导航的方法。

2. 卫星导航卫星导航主要通过利用卫星定位系统进行导航。

现代最常用的卫星导航系统是全球定位系统（GPS）。

通过接收多颗卫星发射的信号，利用信号传播时间差和卫星位置信息计算出接收器的三维位置坐标。

3. 惯性导航惯性导航是指通过测量物体的加速度和角速度来确定目标位置的导航方法。

它主要依靠陀螺仪和加速度计等仪器测量载体的加速度、速度和位置，然后根据数学模型进行计算和推算。

二、定位原理定位是指确定物体或接收器位置的过程。

在测绘技术中，定位主要通过多普勒效应和无线信号强度等方式来实现。

1. 多普勒定位多普勒定位是利用多普勒效应来确定物体位置的一种定位方法。

多普勒效应是指当一个物体相对于接收器或观测者运动时，其发出的波的频率会发生变化。

通过测量波的频率变化，可以计算出物体的速度和位置。

2. 无线信号强度定位无线信号强度定位是通过测量接收到的无线信号的信号强度来确定位置的一种定位方法。

这种方法主要适用于室内环境或无法使用卫星导航系统的场景。

通过在地图上预先标记信号源的位置和对应的信号强度范围，接收器可以根据接收到的信号强度来确定自己所在的位置。

三、导航和定位方法除了上述原理之外，还有一些常用的导航和定位方法。

江南大学物联网工程学院无线传输与定位实验报告Ⅱ班级物联网1303班姓名王俊国学号1030613333日期2016.04基于WiFi的无线定位应用一、开发环境vs2010二、应用背景及意义随着科学技术的高速发展和人们生活水平品质的不断提高,定位服务将成为IT业务范围内的重要组成部分之一。

近年来,定位服务市场发展迅速,定位服务的需求量也呈现飞速发展的趋势,定位技术的不断发展将会给诸多领域带来便捷。

无线通信的高速发展使得社交网络得到了很多年轻人的青睐,定位技术的发展也将给社交网络注入新鲜的活力。

在广告服务领域,移动用户的具体位置一旦得到确定,将会给相应周边地区的商家带来巨大的经济效益,商家可以给自己周边的用户发送本商店的广告信息,吸引更多的顾客。

同时,定位技术的发展还可以使得一些公共安全服务更加完善,比如帮助寻找遗落的物品、被盗的自行车、帮助家长寻找走失的孩子和宠物等。

此外,定位技术还可以为大型制造厂家提供商品生产流程中的各产品部件的位置信息、旅客在陌生地方的旅游信息查询、大型商场超市内的具体商品位置信息服务、车辆在大型停车场内寻找空闲车位信息等许多服务。

甚至博物馆、校园、大型娱乐场所都可以提供类似的基于位置信息的服务,给用户带来便捷。

而对于通信运营商来说,定位技术的发展也将给切换计费服务提供更详细的计费标准,运营商根据得到用户的地理位置,提供相应的网络接入方式和接入速率,并以此为依据进行计费。

同时通过对实际目标的位置进行估计,通过大量的数据可以为移动网络设计和资源优化配置提供可靠依据,例如哪里需要增加基站,哪里需要增加基站的容量,提高基站服务覆盖率的同时提高频谱利用效率,很大程度上节省无线通信资源,提高服务质量。

物联网,同样作为新一代信息技术的重要组成部分,其含义是“物物相连的互联网”,显而易见,它会将各种物品通过物联网连接互联网,按照约定好的协议,达到信息交换和通信连接的目的,进行信息交换和通信,以实现家电智能化、定位信息交换、物品及人、动物的跟踪、安全监控和物品管理的一种网络。

摘要：这篇文章首先从现有市场和未来应用两方面，提出了LTE终端无线定位技术的研究背景和应用意义;比较了现有的各种无线定位系统及它们所采用的定位技术；概况了LTE系统所具有的特点;然后分析了LTE 标准定位协议（LPP）所提出的解决方案和处理流程；最后阐述了LTE 终端无线定位技术所面临的困难和挑战。

关键词：LTE系统无线定位定位方法由于无线信道所具有的不确定性,使得无线信号在传送过程中会受到噪声干扰、路径损耗、多径衰落和阴影衰落等因素影响，这些干扰将进一步导致无线信号的功率衰减和时延扩展，造成无线定位系统很难达到较高的定位精度。

尽管在该领域的研究工作困难重重，但是该项技术应用前景广泛,研究它仍然具有重要的实际意义。

首先，第三代移动通信技术已经进入商用阶段,“演进型3G”(E3G）技术成为通信行业的关注焦点,其中,以OFDM 为核心的长期演进(LTE)技术已经成为研究领域的热点。

最近十年，移动通信业一直保持稳步快速的增长，随着技术的继续发展，3G 移动通信产品终将全面占据市场,LTE 技术在3G 时代必然得到大量应用. 其中，位置服务作为增值业务之一，也将继续创造价值，除了车辆导航,目标跟踪等传统业务,交互式游戏、地理信息处理、交通报告以及娱乐消息等新业务都将成为增长点，带给用户更加丰富的3G 体验。

预计2012 年，全球过半用户将体验到3G 终端定位服务带来的便利。

其次，不断增加的用户对定位业务的需求与现有定位系统资源的落后和定位方式的单一化产生矛盾.随着基站数目的增加、移动终端的智能化，用户对移动台定位的要求越来越高。

1996 年，美国联邦通信委员会（FCC）公布了E-911（Emergency call ‘911’）法规,对定位服务做出了详细规定，要求在2001 年10 月 1 日前，各种无线蜂窝网络必须能对发出E—911 紧急呼叫的移动台提供精度在125m 内的定位服务,而且满足此定位精度的概率应不低于67%;在2001 年以后，定位系统必须提供更高的定位精度：基于移动台主动发送位置信息的定位方式，在67%的概率下定位精度为50m，在95%的概率下定位精度为150m；基于网络的定位方式，在67％的概率下定位精度为100m，在95％的概率下定位精度为300m。