基于位置的常用定位方法汇总

 时间:2016-09-21 11:36:24 贡献者:芜湖一匹信息科技有限公司

导读:一、 卫星定位卫星定位系统就是使用卫星对某物进行准确定位的技术。 可以保证在任意时刻, 地球上 任意一点都可以同时观测到 4 颗卫星,以便实现导航、定位、授时等功能。可以用来引

定位方式lbs lbs定位技术分类及定位方法
定位方式lbs lbs定位技术分类及定位方法

一、 卫星定位卫星定位系统就是使用卫星对某物进行准确定位的技术。

可以保证在任意时刻, 地球上 任意一点都可以同时观测到 4 颗卫星,以便实现导航、定位、授时等功能。

可以用来引导飞 机、船舶、车辆、以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地,还可以应用 到手机等追寻。

卫星定位目前精度在 10 米左右,当前可视卫星数量将影响定位精度,可见卫星数量越 多,精度越高,实际测试中在正午定位精度较高,傍晚较低。

优点:定位精度高; 缺点:室内商城、楼宇信号盲区无法定位。

目前卫星定位有四大定位系统,分别是: ①美国 GPS 卫星导航系统 数量:由 24 颗卫星组成; 轨道:高度约 20200 公里,分布在 6 条交点互隔 60 度的轨 道面上; 精度:约为 10 米; 用途:军民两用; 进展:1993 年全部建成,正在实验第二 代卫星系统,计划发射 20 颗卫星,定位精度将达 1 毫米。

②欧洲“伽利略”卫星导航系统 数量:30 颗中高度圆轨道卫星组成,27 颗为工作卫星,3 颗为候补; 轨道:高度为 24126 公里,位于 3 个倾角为 56 度的轨道平面内; 精度:最高精度小于 1 米; 用途:主要为民用; 进展:2005 年 12 月 28 日首颗实验卫星已成功发射,预计 2008 年前可开通定位服务。

③俄罗斯 GLONASS 卫星导航系统 数量:24 颗卫星组成; 精度:10 米左右; 用途:军民两用; 进展:2007 年已有 17 颗卫星在轨运行,计划 2008 年全部部署到位。

④中国“北斗”卫星导航系统 数量:16 颗卫星组成; 用途:军民两用; 进展: 进展:2012 年 12 月 27 日,北斗卫星导航系统正式运行。

北斗定位系统原理 35 颗卫星在离地面 2 万多千米的高空上, 以固定的周期环绕地球运 行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到 4 颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知,在接收机对卫星观测中,我们可得到卫星到接收机的距离, 利用三维坐标中的距离公式,利用 3 颗卫星,就可以组成 3 个方程式,解出观测点的位置 (X,Y,Z) 。

考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有 4 个未知数,X、Y、Z 和钟差,因而需要引入第 4 颗卫星,形成 4 个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和 高程。

事实上,接收机往往可以锁住 4 颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分 成若干组,每组 4 颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。

卫星定位实施的是“到达时间差”(时延)的概念:利用每一颗卫星的精确位置和连续 发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。

卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供接收机接收。

由于传输的 距离因素, 接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟, 通常称之为时延, 因此, 也可以通过时延来确定距离。

卫星和接收机同时产生同样的伪随机码, 一旦两个码实现时间 同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。

每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间,而全 球监测站网保持连续跟踪。

二、 基站定位基站定位一般应用于手机用户,手机基站定位服务又叫做移动位置服务 (LBS——Location Based Service) ,它是通过电信移动运营商的网络(如 GSM 网)获取移 动终端用户的位置信息(经纬度坐标) ,在电子地图平台的支持下,为用户提供相应服务的 一种增值业务,例如目前中国移动动感地带提供的动感位置查询服务等。

优点:定位简单速度快; 缺点:误差太大。

基站定位的大致原理为: 移动电话测量不同基站的下行导频信号, 得到不同基站下行导频的 TOA(Time of Arrival,到达时刻)或 TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差),根据 该测量结果并结合基站的坐标, 一般采用三角公式估计算法, 就能够计算出移动电话的位置。

实际的位置估计算法需要考虑多基站(3 个或 3 个以上)定位的情况,因此算法要复杂很多。

一般而言,移动台测量的基站数目越多,测量精度越高,定位性能改善越明显。

手机定位是指通过特定的定位技术来获取移动手机或终端用户的位置信息(经纬度坐 标) , 在电子地图上标出被定位对象的位置的技术或服务。

定位技术有两种, 一种是基于 GPS 的定位, 一种是基于移动运营网的基站的定位。

基于 GPS 的定位方式是利用手机上的 GPS 定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的。

基站定位则是利用基站对手 机的距离的测算距离来确定手机位置的。

后者不需要手机具有 GPS 定位能力,但是精度很 大程度依赖于基站的分布及覆盖范围的大小,有时误差会超过一公里。

前者定位精度较高。

此外还有利用 Wifi 在小范围内定位的方式。

家长定位老人、儿童;主要是出于安全和关心的需求; 企业对车辆的管理;出于 GPS 成本高以及地下室等无信号的原因,有些物流企业采用 了手机 GSM 定位技术方案。

这种方案的成本是 GPS 的 1/3。

但受移动基站网络资源的限制, 在连续定位方面的成本较高。

企业对员工的管理; 能提供对于有多个分部的销售公司, 对销售人员上班时间工作的管

理,如企效通服务。

三、 WIFI 定位Wi-Fi 能够对用户进行定位。

因为在 Android、iOS 和 Windows Phone 这些手机操作系 统中内置了位置服务, 由于每一个 Wi-Fi 热点都有一个独一无二的 Mac 地址, 智能手机开启 Wi-Fi 后就会自动扫描附近热点并上传其位置信息,这样就建立了一个庞大的热点位置数据 库。

这个数据库是对用户进行定位的关键。

优点:精度高,速度快; 缺点:用户被迫贡献了流量,定位热点的行为在某些国家违法。

如果你的智能手机连接上了某个 Wi-Fi 热点, 那么就可以调用数据库中附近所有热点的 地理位置信息,而服务器会参考每个热点的信号强弱计算出设备的大致地理位置。

具体来说,Wi-Fi 能够定位,原理是这样的: 1、每一个无线 AP(路由器)都有一个全球唯一的 MAC 地址,并且一般来说无线 AP 在一段时间内不会移动; 2、设备在开启 Wi-Fi 的情况下,即可扫描并收集周围的 AP 信号,无论是否加密,是否已 连接,甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中,都可以获取到 AP 广播出来的 MAC 地 址; 3、设备将这些能够标示 AP 的数据发送到位置服务器,服务器检索出每一个 AP 的地理 位置,并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到用户设备; 4、位置服务商要不断更新、补充自己的数据库,以保证数据的准确性。

如何防止被定位?最直接的办法是关掉手机系统中的位置服务选项, 以避免他人看到你 的位置信息。

如果要杜绝位置服务商获取数据,难度就会比较高。

用户需要不连接任何 Wi-Fi 热点, 并且不使用相关的位置服务。

也可以使用某些工具。

例如谷歌曾发布一款选择退出工具,让 无线路由器用户有效阻止谷歌搜集他们的数据。

四、蓝牙定位在建筑物遮挡的室内环境中,GPS 信号极其衰弱,因此人们迫切希望在室内也能享受 到定位及导航服务, 因此室内定位技术的发展所带来的巨大的应用和商业潜能使得国内外学 者纷纷加入到基于位置服务的室内定位技术研究的行列中。

多种室内解决方案被提出,如超声波技术、蓝牙技术、红外线技术、射频技术、Zig Bee 技术、无线传感器定位 AGPS 定位技术、超宽带技术及无线局域网技术等。

蓝牙技术是一种低功耗、 短距离的无线传输技术, 可以实现不同无线设备间的短距离互 联。

只需在室内部署适当的蓝牙局域网接入点,配置多用户的基础网络连接模式,就可实现 利用蓝牙技术实现室内定位的目的。

但蓝牙室内定位虽然信号传输不受视距的影响, 但只适 用于室内短距离定位,不适合大范围内的室内定位。

优点:精度高,速度快,低功耗; 缺点:传输距离较短,定位范围有限。

蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在 PDA、PC 以及手机中,因此 很容易推广普及。

理论上,对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户,只要设备的蓝牙 功能开启, 蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。

采用该技术作室内短距离定位时容 易发现设备且信号传输不受视距的影响。

其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵, 而且 对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。