室内与室外定位技术论文：室内与室外定位技术的研究

室内与室外定位技术论文：室内与室外定位技术的研究

摘要:本文全面介绍了各种室外、室内定位技术,详细地阐述了各种定位技术的实现、误差修正以及定位方法改进中.本文展现了目前世界上主要的定位技术.

关键词: 定位GPS 惯性传感器无线传感器网络

中图分类号：TN927+.21文献标识码：A文章编号：1007-9416（2011）05-0179-01

1、室外定位技术

从测量原理的角度上看,当今世界室外定位技术主要分为GPS卫星定位和惯性传感器定位[1].GPS定位由于受到环境、SA政策等多种因素的影响,需使用局域差分方法来提高定位的精度,这样局域差分GPS的数学模型对定位精度的提高起到了决定性的作用.与此同时,当物体(如车)处于GPS信号的盲区时,需要采用惯性传感器进行定位,针对其导航误差大的缺陷,车辆动态数学模型辅助的惯性导航系统可以有效减小汽车导航的位置误差.

1.1 局域差分GPS

引起GPS定位误差的原因有多种,如对流层延迟、电离层延迟等.然而,间隔在一定距离内(小于10 km)的两个站同步观测同一颗卫星,得到的误差是基本一致的.如果将一个站设

为基准站,且其坐标已知,该站的实时观测数据通过通信链路传输到另一个站,即用户站.用户站同时差分处理来自基准站和卫星的观测数据,可消除用户站观测数据中与基准站相同误差的影响,这就是局域差分的基本思想[2].

1.2 惯性传感器定位

惯性传感器(陀螺仪和加速度计)定位是一种推算定位方式[3].即从一个已知位置的点根据连续测得的运载体姿态角(由陀螺仪测得)和加速度(由加速度计测得)推算出其下一点的位置.因而可实时得到运动物体的位置.

假设运动物体的初始点坐标(相对于标准坐标系).运动物体自身坐标系的轴、轴、轴上分别安装有陀螺仪和加速度计.

在室外汽车导航中,经常采用的是GPS卫星导航.然而,当汽车受到物理干扰或者建筑物,树木等遮挡时,GPS会失去卫星信号而停止工作.这时就需要使用惯性导航系统作为辅助的导航系统,所以基于惯性传感器定位(包括导航)的缺点.

2、室内定位技术

室内相对定位,是指采用无线传感器网络进行的定位[4].无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知检测对象的信息,并发送给观察者传感器节点的数据沿

着其他节点逐跳传输,直到传输到汇聚节点,汇聚节点将数据传送给任务管理终端.传感器网络可以监测网络覆盖区域中的多种信息,一种信息也可以被多个传感器节点监测.

2.1 轮式机器人码盘-差速定位

码盘-陀螺仪机器人自定位系统双轮差速移动机器人定位中，航向角的误差会随着行驶距离和行驶时间的增加而增加,从而导致定位误差产生累积,达不到长时间使用的要求.故提出了码盘-陀螺仪定位系统[5].它和双轮差速定位系统的主要区别在于陀螺仪能够较为精确的提供航向角信息,替代了双轮差速测航向角.故而使定位精度更高,如图1和图2所示.

2.2 无线传感器网络定位

基于TOA测量的室内相对定位系统是指基于到达时间测量. 基于质心算法的节点自定位的核心思想是信标节点每隔一段时间,向各邻居节点广播一个信标信号,信号中包含自身ID和位置信息.

3、结语

室外定位技术,其一是基于GPS卫星的定位技术,介绍了在局域差分定位系统中距离改正数内插法和位置改正数内插法是如何来提高定位精度,使得移动站在离基准站较远的距离以外也可以达到厘米级的定位精度.而针对室内定位,采用惯性传感器定位,可以在室外、室内以及水下等环境中使用.

然后,根据机器人定位技术来阐述了双轮码盘差速机器人定位、码盘-陀螺仪机器人定位和四轮全向移动机器人定位.