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三角定位技术

2009-05-10 11:18阅读:
那么三角定位技术倒底是什么!我在网上摘抄了一些资料如下
先说下定位技术,一个比较常用的是GPS,也就是全球卫星定位技术。还有就是UWB( ultrawideband,超宽带)三角定位技术 使用三角测量法精确算出使用者的位置使用 UWB技术可使定位误差在2厘米之内,优于全球卫星定位技术。
Enhanced 911
  当前北美的定位服务开始于1996年,那里美国通信委员会通过了这个颇有争议的Enhanced 911法案,这个法案,在1999年又再次修订,要求无线运营商可以在50至100米之内定位一个手机。任何手机只要拨打美国全国紧急服务电话911,就可以找到你,即使你不知道你在哪里。同时,这能力的首次展示已经在某些地方开始了。从2002年的晚些时候开始,整个Sprint PCS网络已经具备了紧急定位的能力。其他网络,如Cingular Wireless,也成功地完成了在Wilmington的定位技术测试。
  这种定位技术无需对手机作多大的修改。定位方法可能会用到来自GPS的信息,但是不会经常使用。如何正确地实施定位技术就要依靠发挥手机网络的根本作用了。在欧洲,主要的手机标准是GSM,而现在GSM也开始在美国流行。对GSM网络而言,定位技术被称为Uplink Time Difference of Arrival。这种技术依靠一种三角的形式:它至少需要三个手机基站来接收信号,然后通过这三个信号到达时间的不同来计算出位置。在基站密布的市区准确度是最高的。这种技术不需要客户购买新的手机,也不会影响网络的性能。
  而CDMA网络是一个码分多址的网络,它的定位技术被称为辅助的GPS,正如名字所示,是利用卫星网络定位的。用这种方法,无线运营商或一个独立GPS数据反馈服务器发送从GPS接收器收到数据“提示”给手机,手机接收到这些信息,快速的修正自己的位置。
  服务器或GPS接收器可以安装在每个手机基站上,GPS接收器也可以内置于手机中,它在野外也工作良好,因为它是接收卫星的信号,Sprint PCS,Verizon和Nextel是使用这种技术的。
  在欧洲和美国的911服务类似的定位服务,已经也开展起来了。它们的服务号为112。从今年7月24日起,欧洲的运营商也被强制要求提供定位服务。这次是一个Enhanced 112法案了。
GPS简介:
由美国国防部发展出的24颗距地表20,183公里高空的卫星群,以55度等角均匀地分布在六个轨道面上,并以11小时58分的周期环绕地球运转所组成的全球卫星定位系统(Global Positioning System, GPS),在每一颗卫星上都载有位置及时间讯号,只要客户端装设GPS设备,无论何地都可接收到至少5颗卫星的讯号。如今,GPS客户端接收器体积不断缩小,价格日降,单机的接收精准度愈来愈高,使其逐渐出现在手机、PDA、笔记型计算机等信息电子产品中,未来更可望成为以上产品的标准配备之一。
   
卫星导航技术由来已久,至今仍未普及至一般生活中,乃是由于长期以来一直以军事用途为主。最早促成卫星导航技术发展的单位是美国与苏联,40年前美苏开始发射人造卫星,并运用其对经纬度坐标定位与导航功能,做为敌前侦测与军事通讯等用途。在卫星导航技术发展同时,美国国防部开始发展一项规划24 颗导航卫星(NAVSTAR)的「全球卫星定位系统」计划。
  24颗卫星平均分布在6个轨道面,每一个轨道面上各有4颗卫星绕行地球运转,让地面使用者不论在任何地点、任何时间,至少有4颗以上的GPS卫星出现在我们上空中供使用者使用。每颗卫星都对地表发射涵盖本身载轨道面的坐标、运行时间的无线电讯号,地面的接收单位可依据这些资料做为定位、导航、地标等精密测量。
 GPS定位系统是利用卫星基本三角定位原理,GPS接受装置以量测无线电信号的传输时间来量测距离。由每颗卫星的所在位置,测量每颗卫星至接受器间距离,即可算出接受器所在位置之三维空间坐标值。使用者只要利用接受装置接收到3个卫星信号,就可以定出使用者所在之位置。一般的 GPS都是利用接受装置接收到4个以上卫星信号,来定出使用者所在之位置及高度。
   目前GPS接受装置定位的精度,利用差分定位(Differential)技术其精度可达到2-5公尺左右,甚至可达到更精确之定位。现在全球计有5个地面卫星监控站,负责传送卫星瞬时常数(Ephemera's Constant)及时脉偏差(Clock Offsets)之修正,让卫星能及时提供接收器使用者更精确之定位运用。这些地面卫星监空站,分布于瓜加林岛、科罗拉多泉、夏威夷、亚森欣岛、底亚歌加西亚等地。    
GPS基本构成  
迈入商用阶段的全球卫星定位系统,必须包含空中卫星、地面控制系统、使用者接收器三部份。现在已发射的24颗卫星提供两种L-Band载波:L1 (1575.42MHz)与L2(1227.60MHz)调制PRN电码。L1负责传送导航讯号,L2频率则负责传送精确的延迟讯号,供给PPS接收器使用。
    载波讯号分别采用三种码调制,分别为调制导航讯号的粗略撷取码(Coarse Acquisition Code),其负责取得定位讯号与定义每一个卫星基本资料,并负载次一层编码制的导航讯息,以使接收器得到更精确的定位讯号;第二个与第三个调制码则分别为P码与Y码,分别调制L1与L2频率,为军用PPS接收器锁码讯号。不易被干扰的P电码(Precise Code;10.23MHz)为军方采用;而民间使用的则为C/A电码(Coarse/Acquisition Code,1.023MHZ)。
 地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对据离,大气校正等数据。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。     
SPS与PPS定位系统
  GPS提供了一般用SPS(Standard Positioning System)与精密定位系统PPS(Precision Positioning System)两种定位系统。SPS是最常见的定位系统,其水平方向精确度约为30公尺,SPS需经过选择性效益(Selective Availability,SA)处理程序,就是会将卫星讯号的位置或时间资料重新处理,在加入了随机变动参数后误差会加大,因此其精确度不会高于SA的误差值。SA-SPS的精确度水平值100公尺,垂直为156公尺,时间为10亿分之340秒,适合提供现在的一般性商业应用,如汽车导航系统等。
  PPS系统则采用锁码讯号,定位精确度水平值为20公尺,垂直为27.7公尺,时间为10亿分之200秒。由于PPS为销码系统,因此不会被加入SA码干扰,事实上,PPS亦仅提供给军事单位与政府使用,为确保军事安全,美国国防部更会在一般民用GPS加入SA乱码稍加干扰,以确保各项政府与军事机密的安定性。     
误差控制
 GPS 为一被动(Passive)系统,使用者的接收器仅能接收单向传来的讯号。由卫星至接收器之间,是依靠测量卫星发射之无线电讯号至接收器所需时间,再乘以光速所得之距离,计算出接收器所在位置的三维坐标值,前提是必须知道由卫星星历轨道资料计算出的每颗卫星位置,如此即可得知每个GPS接收器的正确位置。
 由于GPS的测量必须采用二个不同的时表,因此在传送时会产生异步的时间偏差量,通常一个极小的误差值会造成实作上的极大误差。现在民间用的 GPS接收器接收准确度大概仅达95%,精确度约在100公尺内,为消除误差,现在的GPS技术借着已知地点的经纬度坐标,误差率约在几十公尺左右,在现行的商业应用中,已可满足大部份需求。
  此外,配合各GPS地面接收站同步接收卫星讯号的差分定位(Differential GPS,DGPS)技术,能在讯号接收后与GPS接受器反复确认,藉由此动作消除卫星讯号的误差与干扰,经过差分定位技术后,误差范围可缩小至2-5公尺,已能运用在精确的汽车导航定位系统中。     
GPS的误差原因
  从GPS的基础构成中可得知GPS的原理并不困难,基本上GPS的卫星讯号会不断传送轨道运行资料,其所载之原子钟也会不停产生精确的时间资料。而每个 GPS接收器上也有自己的时钟与无线电接收器,所以最新的资料是不断的接收。同时由于每个卫星都会产生一个不同的球状讯号,因此常连续接收到三个卫星讯号时,便会产生一个交点,此即为GPS之定位功能。
   但是即使讯号再精准,GPS仍会因各种自然或干扰因素产生误差,造成GPS卫星讯号的误差原因有很多,从自然界的物理因素,到卫星之间的距离所造成之干扰,以及接数器内部误差,都有可能造成GPS产生讯号误差,此点将严重影响GPS的产品性能。
全球定位系统(Global Positioning System - GPS)是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。
  WiFi定位技术 著名无线局域网设备提供商Airespace公司2004年开发出了一种利用常规的WiFi无线网络进行个人定位系统。这种无线定位服务采用的是一种名为无线电波定位的技术,它的系统定位精度可以达到十米以内。
  UWB( ultrawideband,超宽带)三角定位技术 使用三角测量法精确算出使用者的位置使用 UWB技术可使定位误差在2厘米之内,优于全球卫星定位技术。
  3G/GSM/WCDMA网络三角测量定位技术 电信的增值服务:位置服务即LCS(Location Services)又称定位服务,是通过移动通信网,获取移动用户的位置信息(经纬度坐标数据),然后提供相应服务的一种增值业务。
  PHP(小灵通)定位技术 当LSC系统向小灵通网络发送对目标手机的定位请求后,根据手机是否支持用户对用户接口(UUI),LSC将获得不同的定位信息。
  RFID(射频电子标签)定位技术 许多RFID厂商正在考虑被动式RFID设备定位医院和公园外的孩子和老人的可能性。[一般好像是用的动物跟踪上的]

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