空间定位几种常用的空间定位技术
空间定位-几种常用的空间定位技术
混合定位技术的组成
全球定位系统（GPS）
无线局球的 优点。
利用无线信号覆盖范围内的网络接入点（AP） 进行定位，适用于室内环境。
蓝牙（Bluetooth）
包括一个主控站、一个数据注入站 和若干监测站。
用户部分
包括GPS接收机和数据处理软件等。
GPS的优缺点
优点
覆盖全球、实时性强、定位精度 高、抗干扰能力强等。
缺点
受环境影响较大，如建筑物、山 体等遮挡物可能影响信号接收； 同时需要一定的时间进行初始化 ，不能实现快速定位。
02
惯性导航系统
惯性导航系统的工作原理
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惯性导航系统通过测量载体在运动过程中的加速度和角速度，经过积分运算得到速 度、位置和姿态信息。
载体运动过程中，加速度计测量载体的线加速度，陀螺仪测量载体的角速度，通过 积分运算得到速度和位置信息。
惯性导航系统不需要外部信号源，可以在任何环境下独立工作，因此具有较高的自 主性。
惯性导航系统的组成
惯性测量单元
其他辅助定位技术
通过蓝牙信号传输进行定位，适用于短距 离、小范围的定位需求。
如惯性传感器、磁场传感器等，用于辅助 和补充其他定位技术，提高定位精度和稳 定性。
混合定位技术的优缺点
优点
混合定位技术结合了多种定位技术的优点，提高了定位精度 和可靠性，同时可以满足不同场景下的定位需求。
缺点
混合定位系统实现较为复杂，需要处理不同定位技术的数据 融合和互补问题；同时，不同定位技术的覆盖范围和精度可 能存在差异，需要合理配置和优化。
空间定位几种常用的空间定位技术
△t3为信号 传播时间改正 ，从激光脉冲离开测距仪至到达卫星间的时间 ， △t3=S/c
3）大气延迟改正
4）卫星上的反射棱镜偏心改正
5）潮汐改正
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五、SLR的用途现状及前景
1、激光测卫站
1）中国已经建立的武汉、上海、长春、北京和昆明等5个激光测卫站。 2）流动激光测卫站：乌鲁木齐，拉萨
长春
TROS, Urumqi, China
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§4.3、激光测卫和激光测月
一、激光测卫（SLR) 2、原理(续) D=C.⊿t/2+ ⊿D ⊿D为测距改正数
激光测距 仪
带反射棱镜的激光 卫星
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§4.3、激光测卫和激光测月
二、激光测距卫星
1、激光测距专用卫星 Lageos卫星 Starlette卫星
Starlette
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§4.3、激光测卫和激光测月
背景的噪声，从而大大提高信噪比。 ⑶激光的发散角极小，在很远的距离上光能量仍能集中在一个很
小的范围内，有的激光测距系统发散角只有2″，在月球表面上 光斑直径也只有4km。
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§4.3、激光测卫和激光测月
一、激光测卫测距原理
2、原理
用安装在地面测站的激光测距仪向安 装了后向反射棱镜的激光卫星发射激光脉 冲信号，该信号被棱镜反射后返回测站， 精确测定信号的往返传播时间，进而求出 仪器到卫星质心间的距离的方法和技术称 为卫星激光测距或激光测卫（ SLR:Satellite Laser Ranging) 。目前的 测距精度可达1cm左右
三、人卫激光测距仪 1 激光仪分类 1)按激光类型来分 脉冲式 相位式激光测距仪：是用无线电波段的频
带你玩转VR虚拟现实章节测试题库及答案
带你玩转VR虚拟现实章节测试题库及答案带你玩转VR虚拟现实章节测试题库及答案第一章测试1、虚拟现实(Virtual Reality)它是用计算机营造出一种虚拟的世界,让你感觉它就像是真的一样,下面虚拟现实名称错误的是( )A、VRB、灵镜技术C、虚幻镜像D、人工环境答案:C2、虚拟现实将对( )产生深远影响A、人类生活B、文化教育C、认知D、科学答案:ABCD3、整个VR产业生态系统涉及到( )。
A、头盔设备B、交互设备C、开发工具D、内容分发平台答案:ABCD4、VR在未来将会是一个巨大的市场,将辐射各个行业,覆盖( ) 等多个方向。
A、软件B、硬件C、平台D、项目孵化答案:ABCD5、下面哪一项不是虚拟现实的特征( )A、引用性B、沉浸性C、交互性D、构想性答案:A6、虚拟现实系统需要具备人体的感官特性,其中( )是虚拟现实最重要的感知接口。
B、视觉C、嗅觉D、触觉答案:B7、到了20世纪30年代,斯坦利?G?温鲍姆(Stanley G. Weinbaum)的科幻小说《皮格马利翁的眼镜》,这是被认为探讨虚拟现实的第一部科幻作品,简短的故事中详细地描述了佩戴者可以通过( )来体验一个虚构的世界。
A、嗅觉、触觉和全息护目镜B、听觉、触觉和全息护目镜C、听觉、视觉和全息护目镜D、嗅觉、视觉和全息护目镜答案:A8、发明家莫顿海利西成功造出了一台能够正常运转的3D视频机器。
它能让人沉浸于虚拟摩托车上的骑行体验,感受声响、风吹、震动和布鲁克林马路的味道,他给它起名为( )。
A、3D视频机B、全传感仿真器C、头戴式立体显示器D、头部位置跟踪系统9、纵观VR的发展史,基本上可以分为( )个阶段.A、1B、2C、3D、4答案:D10、( )发现了人类之所以能洞察立体空间,主要是由左右眼所看到的图像不同而产生的,这种现象被叫做双眼视差。
在19世纪三四十年代,有科学家利用双目视差原理发明出了可以看出立体画面的立体镜。
虚拟现实技术考试题及答案
虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
VR设备中常见的五大动作捕捉及空间定位技术对比
VR设备中常见的五大动作捕捉及空间定位技术对比在目前的消费级VR设备中，除了三大（HTC vive、Oculus rift、PS VR）头显外，大部分的VR头显都不具备配套的体感交互（需要第三方设备），而正因为缺少了体感交互，使得这些设备未能构成完善的虚拟现实体验。
支持体感交互的VR设备能有效降低晕动症的发生，并大大提高沉浸感，其中最关键就是可以让你的身体跟虚拟世界中的各种场景互动。
在体感交互技术中又可以细分出各种类别及产品，比如：体感座椅、跑步机、体感衣服、空间定位技术、动作捕捉技术等。
下面主要来聊聊关于VR目前市面上常见的动作捕捉及空间定位技术。
1.激光定位技术基本原理就是在空间内安装数个可发射激光的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的激光，被定位的物体上放置了多个激光感应接收器，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，从而得到物体的三维坐标，物体在移动时三维坐标也会跟着变化，便得到了动作信息，完成动作的捕捉。
代表：HTC Vive - Lighthouse定位技术HTC Vive的Lighthouse定位技术就是靠激光和光敏传感器来确定运动物体的位置，通过在空间对角线上安装两个高大概2米的灯塔，灯塔每秒能发出6次激光束，内有两个扫描模块，分别在水平和垂直方向轮流对空间发射激光扫描定位空间。
HTC Vive的头显和两个手柄上安装有多达70个的光敏传感器，其通过计算接收激光的时间来得到传感器位置相对于激光发射器的准确位置，利用头显和手柄上不同位置的多个光敏传感器从而得出头显/手柄的位置及方向。
优缺点激光定位技术的优势在于相对其他定位技术来说成本较低，定位精度高，不会因为遮挡而无法定位，宽容度高，也避免了复杂的程序运算，所以反应速度极快，几乎无延迟，同时可支持多个目标定位，可移动范围广。
不足的是，其利用机械方式来控制激光扫描，稳定性和耐用性较差，比如在使用HTC Vive 时，如果灯塔抖动严重，可能会导致无法定位，随着使用时间的加长，机械结构磨损，也会导致定位失灵等故障。
CORS相关定位技术
浅谈CORS相关定位技术陈允约摘要：作为卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物，CORS系统已成为城市GPS应用的热点之一，它在城市测量中的作用也越来越重要。
本文主要讨论的CORS系统的相关定位技术，并对网络RTK技术作重点阐述。
关键词：CORS；网络RTK；VRS1 绪论1.1 引言GPS技术是一种空间定位技术，它的发展过程包括定位精度逐渐提高、应用范围逐渐广泛和服务系统逐渐完善，具有标准定位服务（SPS）、精密定位服务（PPS）、实时动态定位技术（RTK）、精密单点定位技术（PPP）等多种应用形式。
其中，CORS连续运行参考站系统作为GPS发展的一个重要方向，是一个集GPS技术、计算机技术和网路技术于一身，可以作为一个区域的能满足多层次、多用途的空间数据基础设施。
CORS系统的定义CORS是网络技术与GNSS（Global Navigation Satellite System）定位技术、现代大地测量、地球动力学交叉融合的产物，并组合成网络，是一种提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球动力学参数等服务的信息系统；是动态地、快速地、高精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基础设施。
该系统通过建立覆盖一定区域的一个或多个固定的连续运行的GNSS参考站，利用计算机网络技术，实时或准实时地根据用户需求提供准确的、多样的数据，包括不同类型的GNSS观测值（载波相位、伪距等），对流层、电离层等各种GNSS误差改正数、状态信息以及授时等其他用户需要的信息。
1.3CORS系统的组成典型的CORS系统是一个分布式网络系统，通常由五个子系统组成：连续运行参考站子系统（Reference Station Sub System, RSS）；系统控制与数据处理中心（System Monitor and Control Center, SMC）；数据通讯子系统（Data Communication Sub-System, DCS）；）用户服务中心（User Servings Sub-System，USS）；用户应用子系统（User Application Sub-System，UAS）。
如何设计和实现增强现实应用的空间定位和3D建模功能
如何设计和实现增强现实应用的空间定位和3D建模功能增强现实应用的空间定位和3D建模功能在近年来得到了广泛的关注和应用。
随着技术的发展，人们对于现实场景与虚拟世界的融合有了更高的期望。
本文将从设计和实现的角度详细探讨如何利用增强现实技术进行空间定位和3D建模。
一、空间定位功能的设计与实现空间定位是增强现实应用中的基础功能之一，它能够使用户在现实世界中准确地定位虚拟对象。
下面介绍两种常用的空间定位技术：视觉标记和深度感知。
1. 视觉标记视觉标记是一种通过扫描特定二维码或标记，实现空间定位的技术。
这些标记可以是特定形状、颜色或者图案的二维码，相机通过拍摄标记并对其进行图像处理，从而确定用户所在的空间位置。
在设计视觉标记空间定位功能时，需要考虑以下几个关键问题：- 标记设计：选择合适的标记形状、颜色和图案，以确保相机能够准确地检测到标记并进行识别。
- 标记识别算法：开发出高效准确的算法，使相机能够快速地检测和识别标记，并获得其空间位置信息。
- 坐标转换：将相机坐标系与标记坐标系进行转换，得到相对于标记的空间位置信息，以便正确定位虚拟对象。
2. 深度感知深度感知技术利用摄像头和特定的传感器来获取用户在现实世界中的深度信息，以实现空间定位。
最常见的深度感知技术是通过结构光或时间飞行原理实现的，例如 Microsoft Kinect。
在设计深度感知空间定位功能时，需要考虑以下几个关键问题：- 传感器选择：根据应用场景的需求，选取合适的深度感知传感器，例如结构光传感器或时间飞行传感器。
- 深度图像处理：采集到的深度图像需要进行处理，提取用户的空间位置信息，并与虚拟对象进行精确对齐。
- 算法优化：为了提高深度感知的准确性和实时性，在深度图像处理的过程中需要研究并优化相关算法。
二、3D建模功能的设计与实现3D建模功能是增强现实应用中的重要组成部分，它能够将虚拟对象与现实场景进行精确对齐，并呈现逼真的虚拟体验。
下面介绍两种常用的3D建模技术：SLAM和云点云重建。
UWB简介及其定位方法
UWB简介及其定位方法1前言本文阐述有关UWB的简介及其定位的方案，定位方法介绍了TOA、AOA/DOA、TDOA、RSSI这几种定位方法。
2概述随着现在无线技术的发展，无线室内定位技术也得到了飞速的发展，现在常用的室内无线定位技术就有很多种，包括了基于WiFi的定位、蓝牙定位、小基站定位、LED可见光定位、超宽带定位、RFID、惯性导航、地磁定位、伪卫星等多种室内定位技术。
其中的超宽带定位技术是一种特别适合于应用在室内的定位技术，超宽带定位技术具有定位精度高(1~15cm)、抗干扰能力强、分辨率高、低功耗等优点。
表1 各种无线定位技术的对比超宽带(UWB)技术在军用和民用场景都有很多应用，并且具有光明的前景。
UWB技术的应用场景大致可以分为三个方面，分别是通信、雷达和定位，UWB技术科应用于智能家庭、无线网络、战术组网电台、探地雷达、车辆避撞雷达以及军用民用需要精确定位的系统中。
目前，市场是已经出现了基于UWB达到室内定位装置。
例如：英国的Ubisense公司推出了将TDOA和AOA相结合的室内定位系统，测距范围达到50-100m，精度可达15cm。
美国的Zebra公司推出了Dart UWB系统，该系统建立在Sapphire DART核心功能之上，能够快速、准确的进行定位，精度达到30cm，测距范围达到100m。
根据是否需要测量距离，无线定位方法分成测距定位和非测距定位两类。
从测距方法来看，以RSSI为主，也有使用TOA、TDOA、AOA/DOA以及多种测距手段联合的系统。
3UWB技术3.1UWB国内研究现状我国对于UWB技术的研究相对较。
2001年，第一次将超宽带技作为无线通信的共性技术与创新技术的研究内容列入国家终点研究课题，才开始对UWB技术进行研究。
在国家科研项目的支持和鼓励下，我国的不少高校在UWB技术上取得了积极的进展，对UWB天线的设计、UWB信号的发送、UWB定位算法以及多种定位方式融合进行了研究。
空间定位常用的方法
空间定位常用的方法空间定位是指确定或描述一个物体、地点或区域在空间中的位置。
在现代科技发展中，空间定位是非常重要的，可以应用到许多领域，如导航系统、地理信息系统、无人机等。
下面介绍几种常用的空间定位方法。
1.全球卫星导航系统（GNSS）全球卫星导航系统是一种利用卫星来确定地面位置的技术。
最典型的例子就是GPS系统（全球定位系统）。
GPS系统由一系列的卫星组成，这些卫星通过向地面发射信号，接收者可以根据接收到的信号计算自己的位置。
除了GPS系统，还有其他类似的系统，如俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的伽利略系统和中国的北斗导航系统。
2.蜂窝定位蜂窝定位是一种基于移动通信网络的定位方法。
当移动设备连接到移动通信基站时，可以根据基站的信号强度和时延来确定设备的位置。
这种方法在城市等人口密集区域的定位准确度较高，但在偏远地区或者信号弱的地方可能无法使用。
3.WiFi定位WiFi定位利用WiFi信号的特征来确定设备的位置。
当设备连接到WiFi网络时，可以通过测量设备与WiFi访问点之间的信号强度、多径效应和时延等参数来进行定位计算。
与蜂窝定位相比，WiFi定位的准确度更高，尤其在室内定位场景中表现突出。
4.惯性导航惯性导航是一种利用惯性传感器（如加速度计和陀螺仪）来测量物体运动状态的定位方法。
通过测量物体的加速度和角速度，可以计算出物体相对于起始位置的位移和方向。
惯性导航特别适用于没有外部参考的环境，但是其缺点是误差会随着时间的推移而积累。
5.多基站定位多基站定位利用多个移动通信基站的信号来确定设备的位置。
通过测量不同基站的信号强度和时延，可以使用三角测量或其他定位算法来计算设备的位置。
多基站定位的准确度取决于基站的分布和信号的强度，通常比蜂窝定位更准确。
总结起来，空间定位方法多种多样，可以根据不同的需求选择合适的方法。
其中，全球卫星导航系统、蜂窝定位、WiFi定位和多基站定位是目前常用的方法，它们各自在不同的场景中有着优势和局限性，可以根据具体应用来选择合适的定位方法。
几种无人机室内定位方法对比
几种智能机器人室内定位方法对比近年来随着控制算法的研究进展，无人机、无人车等智能机器人在各领域中发展迅速。
研发人员在对智能机器人进行相关研究时，通常需要完成室内环境下的模拟调试实验，在这些实验中，确定各智能体自身定位以及与其他智能体的相对位置，即进行精确定位，是十分重要的。
室内定位算法原理目前的定位算法从原理上来说，大体上可以分为以下三种。
一、邻近信息法：利用信号作用的有限范围，来确定待测点是否在某个参考点的附近，这一方法只能提供大概的定位信息二、场景分析法：测量接收信号的强度，与实现测量的、存在数据库的该位置的信号强度作对比。
三、几何特征法：利用几何原理进行定位的算法，具体又分为三边定位法、三角定位法以及双曲线定位法。
根据上面介绍的定位算法，衍生出了多种室内定位技术。
目前的定位技术多要借助辅助节点进行定位，通过不同的测距方式计算出待测节点相对于辅助节点的位置，然后与数据库中事先收集的数据进行比对，从而确定当前位置。
室内定位主要流程为首先在室内环境设置固定位置的辅助节点，这些节点的位置已知，有的位置信息是直接存在节点中，如射频识别（RFID）的标签，有的是存在电脑终端的数据库中，如红外线、超声波等。
然后测量待测节点到辅助节点的距离，从而确定相对位置，使用某种方式进行测距通常需要一对发射和接收设备，按照发射机和接收机的位置大体可以分为两种：一种是发射机位于被测节点，接收机位于辅助节点，例如红外线，超声波和射频识别（RFID）；另一种是发射机位于辅助节点，接收机位于被测节点，例如WiFi、超宽带（UWB）、ZigBee。
室内定位技术对比下面具体介绍八种室内定位技术所涉及原理与优缺点。
一、WiFi定位技术，定位方法是场景分析法，其定位精度由于覆盖范围的不同，可以达到2-50m。
优点是易安装、系统总精度相对较高，缺点是指纹信息收集量大、易受其他信号干扰。
二、视频识别（RFID）技术，定位方法是临近信息法，其定位精度在5cm-5m之间。
VRAR融合处理
VRAR融合处理
VRAR硬件设备与原理
VRAR硬件设备与原理
▪ VR/AR硬件设备
1.VR/AR设备主要包括头戴式显示器、传感器、控制器等，能 够提供沉浸式的虚拟/增强现实体验。 2.VR/AR设备需要具备高清晰度、低延迟、高精度等特性，以 确保用户体验。 3.目前主流的VR/AR设备采用的技术包括光学透视、立体显示 、空间追踪等。
▪ 融合处理技术的应用场景
1.VR/AR领域的应用：介绍融合处理技术在VR/AR领域的应用，如场景渲染、物体识别等。 2.其他领域的应用：探讨融合处理技术在其他领域的应用，如医疗、教育、工业等。 3.应用案例分析：分析具体的应用案例，说明融合处理技术的实际应用价值和潜力。
融合处理技术基础
▪ 融合处理技术的挑战与未来发展
VRAR融合处理
交互技术与界面
交互技术与界面
交互技术与界面
1.交互技术的设计和实施需要考虑用户体验，包括手势识别、语音识别等技术的运用，以提升交互 的自然性和便捷性。 2.界面设计应符合人机交互原则，注重简洁明了、易于操作，同时考虑虚拟现实和增强现实的环境 特点，确保用户在虚拟/增强环境中的舒适度和可操作性。 3.交互技术与界面的发展趋势应注重与人工智能、物联网等前沿技术的结合，以满足用户日益增长 的智能化、个性化需求。
手势交互
1.手势交互技术可实现更直观、自然的操作体验，提升用户参与度和沉浸感。 2.需要优化手势识别的准确性和实时性，以降低误操作和提高交互效率。 3.未来发展应关注手势交互与其他交互方式的融合，提升交互的多样性和灵活性。
交互技术与界面
语音识别与交互
1.语音识别技术可提升交互的便捷性和智能化程度，尤其在移 动设备和智能家居等领域有广泛应用。 2.需要提高语音识别的准确性和鲁棒性，以适应不同场景和口 音。 3.未来发展应注重多语种支持和情感分析，以实现更智能、人 性化的语音交互体验。
空间定位常用的方法
吸烟滞尘作用强。
[方法总结]
1．利用经纬网定位 在众多的经纬线中，记住每条经纬线所经过的区域是不 可能的，但头脑中一定要能够清楚地记得一些比较重要 的经纬线通过的地方，如下表所示。
0°经线
经过欧洲和非洲西部，附近的地理事物有伦敦、 巴黎、直布罗陀海峡、撒哈拉沙漠、几内亚湾等 经过太平洋中部，附近的地理事物有白令海、阿 留申群岛、新西兰等
中下游平原、休斯敦、新奥尔良等
此外，还应关注局部较重要的经纬线，如：20°W(经过大 西洋的中部)、160°E(经过太平洋的西部)、120°W(经过北 美西部、南太平洋中部)、60°E(经过乌拉尔山)、100°E(经
过青海湖、横断山区)、110°E(经过包头、巫山、海口)、
30°N(经过拉萨、成都、重庆、武汉、杭州等城市附近)、 40°N(经过北京)。当然，考生也可以换一个角度，记住通 过各大洲、各大洋、主要国家的经纬度数：如非洲中部的经 线为20°E经线，南美洲中部的经线为60°W经线，北美洲
材料二
荷兰是世界著名的“低地之国”“风车之国”，围
海造田的面积约占国土面积的七分之一。2009年荷兰实施一
项“退耕还海”工程，位于其南部西斯海尔德水道两岸的部 分堤坝被推倒，原来围海造田得来的 300 公顷土地被海水淹 没。 (1)若图1中P处发生原油泄漏，其扩散的方向是________，原
因是受________影响。对受影响国家造成直接危害的产业部
中部的经线为100°W经线等，我国位于73°E～135°E。
记住一些经纬线的交点，然后将其作为坐标原点，附近的区
域位置也就一目了然了，如：杭州大致位于120°E经线和 30°N纬线的交点附近，海口大致位于110°E经线和20°N 纬线的交点附近，埃及的首都开罗位于30°E经线和30°N 纬线的交点附近，新奥尔良位于90°W经线和30°N纬线的
物联网中十大定位技术全面解析
物联网中十大定位技术全面解析早在15世纪，当人类开始探索海洋的时候，定位技术也随之催生。
当时的定位方法十分粗糙，就是是运用航海图和星象图以确定自己的位置。
随着社会的进步和科技的发展，定位技术在技术手段、定位精度、可用性等方面均取得质的飞越，并且逐步从航海、航天、航空、测绘、军事、自然灾害预防等“高大上”的领域逐步渗透社会生活的方方面面，成为人们日常中不可或缺的重要应用——比如人员搜寻、位置查找、交通管理、车辆导航与路线规划等等……总体来说，定位可以按照使用场景的不同划分为室内定位和室外定位两大类，因为场景不同，需求也就不同，所以分别采用的定位技术也不尽相同。
成熟的室外定位技术目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。
下面随着物理网解决方案供应商云里物里一起来看下。
1.卫星定位卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统，其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。
空间部分是由24颗工作卫星组成，它们均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗)，卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象;控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制;用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。
GPS的定位原理说白了就是通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。
要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。
而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距)。
空间定位技术(第五讲)
3.1
LBS的概念 3.2 LBS的技术体系 3.3 LBS的实现过程
1
3.1 LBS的概念
LBS最初是澳大利亚一个小型开发公司 根据旅行者需求提出的，即无论旅行者 在哪里都追踪旅行者的位置并通过网络 及时提供他所需求的信息与服务。所以 LBS最初是在旅游业进行研究。LBS在 世界范围得到重视和发展是在美国联邦 通信委员委（FCC）颁布的E-911定位要 求法规以后。
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3.2 LBS的技术体系（4）
G-XML技术规范及其技术体系 日本经济、工业和贸易部2001年5月31日颁布 了G-XML 2.0(Geospatial-eXtensible Markup Language)技术规范。这一技术文件是关于地 理空间标示语言的技术体系标准。规范包括文 档类型定义、地理空间数据抽象必要模块（12 个），表达空间信息的最小要素（24种）、要 素的定义与句法以及G-XML的背景和建模系 统。
7
3.2 LBS的技术体系（1）
MAGIC组织及其技术体系。 MAGIC(Mobile and Automotive Geographic Information Core)组织的发起 者是一些大公司，如TeleAtlas、NavTech、 Micrsoft、MobileGIS等。MAGIC的主要 任务是定义和促进导航、远程地理处理和 通过多网络平台的与地理信息服务有关信 息分发技术体系或工业标准的制定，寻求 定义最小的通用地理数据集，以降低行业 成本，获得最大的利润。 8
13
3.3 LBS的实现过程（2）
尽管LBS有着巨大的市场潜力，但
是相关运营商在面对着涉及面如此 广泛、不确定因素众多的LBS时仍 感到手足无措。他们不知首先应配 置哪种应用？定位技术的精度应该 是多少？应该使用哪种智能网平台？ 信息应该如何传送？标准是什么？ 等等一系列问题。
无线定位技术
NNSS只能完成离散点的定位服务， 而改进后的NNSS-AVG能够近似完 成连续空间的定位服务
其他的WLAN定位技术 四 其他的 定位技术
Horus：玛丽兰大学正在研究中的一个基
于WLAN的定位系统。同样采用RSS作为构 成信号空间的基本元素，Horus在信号空间 的建立中引入了概率模型。Horus系统在预 先选定的参考点上，采集并记录下AP的RSS 数值。但Horus不对全部采样值进行平均或 者中位数处理，而是形成每个AP的RSS值在 该点上的直方分布图，并将直方分布数据存 储在Radio Map中。
究的基于无线局域网的定位系统，采 用RSS作为信号空间的基本采样值， Weyes的信号分布图采用差值模型对 RSS预先进行处理，形成RSS差值，然 后在RadioMap中保存差值模型处理后 的RSS差值序列作为信号空间的参照 量。
Weyes引入差值模型的目的在于消除 RSS中的设备引入误差，从而使建立的 信号空间与设备类型无关。Weyes对 NNSS-AVG算法做的改进主要是将 NNSS-AVG所采用的选取欧几里得距 离最小的N个位置点坐标进行平均的方 法，修改为选取欧几里的距离值小于 等于X倍最小欧几里的距离的M个位置 点，通过归一化处理，换算成概率值， Weyes通过概率分布，通过M个点坐标 和各自的概率值，计算出最终目的坐 标。
无线定位技术
总述
无线定位：是指利用无线电波信号确
定移动设备在某一参考坐标系统中的位 置。主要有室内无线定位 室外无线定 室内无线定位和 室内无线定位 位 两类
室内无线定位：主要有红外线、超声
波、蓝牙、射频识别、超宽带、ZigBee 和无线局域网等定位技术
典型室内定位技术
基于临近关系的定位：根据待定位
视觉+惯性传感器的空间定位方法_算法实现
1. IMU在不同温度下有漂移。 采样率不够高，可能会丢失信息。 a
3. IMU和相机并不在同一位置
G 2. 加速度计输出的是物体自身加 速度和重力加速度的和。而且误 差比较大，0.1m/s2。
a+G
4. IMU输出数据很快，1KHz 相机帧率很慢，60Hz
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Visual+IMU实际系统
对于实际系统，IMU的速度可以达 到1000Hz。而相机一般是30~60Hz。 一个图像周期内会有很多IMU数据。
方程：从当前时刻的状态量，根据IMU数据，得到下一时刻的状态量
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滤波算法+IMU融合
• 在Filter方法中加入IMU信息
– IMU信息作为predict过程中的控制量 – 每收到一个IMU数据，就更新states和covariance
• 传统Kalman Filter方法 • MSCKF方法
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IMU
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视觉+IMU融合 • 代表产品：Hololens，Google Tango, Qualcomm VR • 好处
– 通过IMU减小图像匹配的搜索范围
头快速旋转时可以达到每秒180度的速度
– 可以去掉错误的匹配点、错误的跟踪结果 – 可以在很少或没有特征点时继续跟踪 – 可以在图像帧间和之后预测位置，ATW
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硬件传感器比较
精度 陀螺仪 精度高，0.01度 采样率：200Hz(手机)， 1KHz(GearVR) 精度较低，0.1m/s2
缺点
加速度计
用来估计位置误差很大
磁场传感器
精度低，容易受干扰 采样率低：50Hz(手机)
位置精度和速度都达不到 VR的要求
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Outside-In • 通过外置的传感器进行定位 • 代表设备：Oculus，HTC VIVE，PSVR
定位技术有哪些
定位技术有哪些一．古代的定位方式古代的定位方法，第一是利用星象。
东晋僧人法显在访问印度乘船回国时曾记述：“大海弥漫无边，不识东西，唯望日、月、星宿而进”。
到了元、明时期天文定位技术有很大发展。
当时采用观测恒星高度来确定地理纬度的方法，叫做“牵星术”，所用的测量工具，叫做牵星板。
根据牵星板测定的垂向高度和牵绳的长度，即可换算出北极星高度角，它近似等于该地的地理纬度。
郑和率领的船队在航行中就是采用“往返牵星为记”来导航的。
在航行中，他们还绘制了著名的《郑和航海图》。
我国的航海图虽然宋代就已应用，但多只是以近海为主，不能满足大船队的远航需要。
郑和与他的助手王景弘依据多次航行所得的海域和陆地知识，制成了远航图册，名为“自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸蕃国”，后人称之为“郑和航海图”。
该图以南京为起点，最远达非洲东岸的图作蒙巴萨。
全图包括亚非两洲，地名50O多个，其中我国地名占200多个，其余皆为亚洲诸国地名。
所有图幅都采用“写景”画法表示海岛，形象生动，直观易读。
在许多关键的地方还标注“牵星”数据，有的还注有一地到另一地的“更”数，以“更”来计量航海距离等。
可以说，郑和航海图是我国古代地图史上真正的航海图。
司南是我国春秋战国时代发明的一种最早的指示南北方向的指南器，还不是指南针。
早在两千多年前汉（公元前206－公元220年），中国人就发现山上的一种石头具有吸铁的神奇特性，并发现一种长条的石头能指南北，他们管这种石头叫做磁石。
古代的能工巧匠把磁石打磨凿雕成一个勺形，放在青铜制成的光滑如镜的底盘上，再铸上方向性的刻纹。
这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，这就是我国祖先发明的世界上最早的指示方向的仪器，叫做司南。
司南的“司”就是“指”的意思。
根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中的记载，以及现代科学考石学家的考证和所制的司南模型，说明司南是利用天然磁石（古代称慈石，用慈爱来描述磁石吸铁现象）制成汤勺形，由其勺柄指示南方。
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第四章、几种常用的空间定位技术(2)
B A
S2 S1 B
A
S1
S2
S3 S4
B
A
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1
第四章、几种常用的空间定位技术(2)
§4.1、甚长基线干涉测量 §4.2、人卫摄影观测 §4.3、激光测卫和激光测月 §4.4、多普勒定位（Transit,DORIS） §4.5、卫星测高
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2
§4.3、激光测卫和激光测月
t=φ/ω，
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω
=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f
(N+ΔN)
.
9
§4.3、激光测卫和激光测月
三、人卫激光测距仪 1 激光仪分类（续） 2）根据其构造及精度大体可以分为三
代 • 第一代
脉冲宽度在10～40ns，测距精度 约为1—6m。多数采用带调Q开关的 红宝石激光器。 • 第二代：
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3、激光测月的激光观测站
• 在光学谐振腔内沿腔轴方向传播的光 受安置在两端的反射镜反射而往返传 播，在此过程中不断引起其他原子的 受激跃迁，产生同频率的光子，使光 迅速放大。
• 与腔轴不平行的光则在往返几次后逸 出腔外，从而形成方向性极好的激光。
.
3
§4.3、激光测卫和激光测月
• 激光具有下列特点 ⑴高功率激光器的输出功率可达GW级。 ⑵激光的谱线很窄，便于在接收系统中用窄带滤
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美国：Mcdonald
德国：GFZ
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2、用途
1）确定地心坐标， 绝对定位精度很高。
2）定轨
3）测定极移、地球 自转、板块运动、 地壳形变等
4）确定地球重力场
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16
§4.3、激光测卫和激光测月
六、激光测月（LLR)
Lunar Laser Ranging
1、原理
用大功率激光测距
仪向安置在月球表面上
脉冲宽度2～5ns，测距精度为 30～100cm,多数采用了脉冲分析法 第三代：
脉冲宽度为0.1～0.2ns,测距精度 为1～3cm，多数采用锁模Nd:YAG 激光器 。能在计算机控制下实现对 卫星的自动跟踪和单光子检测技术。
.Байду номын сангаас
10
§4.3、激光测卫和激光测月
三、人卫激光测距仪 2.人卫激光测距仪的结构
一、激光测距的基本原理
1.激光
激光LASER（Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation） 是指光的受激辐射以实现光放大。
• 当激光物质处于粒子数反转分布状态 时，由自发辐射而产生的光子将引起 其它原子受激跃迁，从而使光得到受 激放大。
8
§4.3、激光测卫和激光测月
三、人卫激光测距仪
1 激光仪分类
1)按激光类型来分
• 脉冲式
• 相位式激光测距仪：是用无线 电波段的频率，对激光束进行 幅度调制并测定调制光往返测 线一次所产生的相位延迟，再 根据调制光的波长，换算此相 位延迟所代表的距离。即用间 接方法测定出光经往返测线所 需的时间，如右下图所示。
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Lunakhod 2
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3、激光测月的激光观测站
• 美国Texas州的McDonald 天文台
• 美国Hawaii州的Haleakala 天文台
• 法国的Grasse观测站 • 澳大利亚Orrorral站 • 德国的Wettzell观测站
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3、激光测月的激光观测站
• 美国Texas州的McDonald天文台
1、激光测卫站
1）中国已经建立的武汉、上海、长春、北京和昆明 等5个激光测卫站。
2）流动激光测卫站：乌鲁木齐，拉萨
长春
TROS, Urumqi, China
北京
武汉
上海
TROS, Lhasa, Tibet
昆明
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1、激光测卫站
2）国际上
目前在工作的SLR站如图所示，图中红色三角形 测站表示正在工作的测站，大约有44个站。
可达1cm左右
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5
§4.3、激光测卫和激光测月
一、激光测卫（SLR) 2、原理(续) D=C.⊿t/2+ ⊿D ⊿D为测距改正数
激光测 距仪
带反射棱镜的 激光卫星
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6
§4.3、激光测卫和激光测月
二、激光测距卫星
1、激光测距专用卫星 • Lageos卫星 • Starlette卫星
Starlette
△t1为工作钟与标准时间之间的差异；
△t2为工作钟取样时刻和激光脉冲信号的发射时刻之间的 差异，也称为触发延迟改正
△t3为信号传播时间改正，从激光脉冲离开测距仪至到达 卫星间的时间，△t3=S/c
3）大气延迟改正
4）卫星上的反射棱镜偏心改正
5）潮汐改正
6）相对论改正
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12
五、SLR的用途现状及前景
的反射棱镜发射激光脉
冲信号，测定信号的往
返传播时间，进而求出
仪器到反射棱镜之间距
离的方法和技术称为激
光测月。
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17
§4.3、激光测卫和激光测月
2、月球表面上的反射棱镜
L1 A15 L2 A11 A14
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18
Apollo-11
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19
Apollo-14
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20
Apollo-15
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21
Lunakhod 1
整个测距仪是由： （1）激光器 （2）望远镜 （3）光电头 （4）脉冲测量系统 （5）时频系统 （6）伺服系统 （7）计算机等部分组成
的
.
11
§4.3、激光测卫和激光测月
四、激光测距观测值误差改正
1）测距仪仪器常数改正
– 不同仪器之间的常数改正
– 地面大气延迟改正
2）观测时间改正△t= △t1+ △t2+ △t3
光片来消除天空背景的噪声，从而大大提高信 噪比。 ⑶激光的发散角极小，在很远的距离上光能量仍 能集中在一个很小的范围内，有的激光测距系 统发散角只有2″，在月球表面上光斑直径也只 有4km。
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4
§4.3、激光测卫和激光测月
一、激光测卫测距原理
2、原理
用安装在地面测站的激光测 距仪向安装了后向反射棱镜的 激光卫星发射激光脉冲信号， 该信号被棱镜反射后返回测站， 精确测定信号的往返传播时间， 进而求出仪器到卫星质心间的 距离的方法和技术称为卫星激 光测距或激光测卫 （SLR:Satellite Laser Ranging) 。目前的测距精度
.
7
§4.3、激光测卫和激光测月
二、激光测距卫星(续) 2、非专用卫星 • ATS-6 • 海洋卫星Seasat-1 • 海洋地形试验卫星
Topex/Poseidon • 部分GPS卫星等。
这些卫星之所以安 装激光反射棱镜，主要 是把激光测距也作为一 种定轨的手段。
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ATS-6
Tope x
Seasat-1 GPS卫星