物联网定位技术.pptx
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TDOA定位法
TDOA算法是对TOA算法的一种改进方法，不直接利用信号到达时间 来解算目标位置，利用信号到达时间差解算。 ◆无需在信号中加入特定的时间标记信息 ◆定位精度该与TOA算法 ◆解算二维坐标最少需要两个双曲线方程，即三个基站；解算三维 坐标至少需要三个双曲线方程，即四个基站 ◆对硬件设备要求较高，未解决障碍物造成误差的弊端 ◆TDOA值解算方式：差值直接解算(时间同步)、估计算法
全球范围定位技术
GPSOne
GPSOne是高通公司开发的一种基于 GPS的混合定位技术。 GPSOne技术利用地面基站移动台定 位技术对GPS定位进行互补辅助定位， 是位置信息的获得更加快速准确。 ◆常用的移动台定位技术包括AOA、 TOA、TDOA等 ◆地面定位技术：行程往返延迟RTD， 导频相位测量
GPS
GPS特点 ◆卫星不间断发射由二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)组成的导航 电文，伪码分为民用的C/A码(粗码)和军用的P码(精确码)。 ◆C/A码测得的伪距精度约为10-20米， P码伪距精度约为2米；如加入辅 助手段精度可达厘米级，甚至毫米级。 ◆GPS提供的导航信息为经纬度。
地球直径约12756km 纬度1度对应距离约为111.133km 经度1度对应距离约为111.413cosΦ(km)， Φ为测量点纬度
全球范围定位技术
GPS
GPS系统由三部分组成 ◆卫星空间星座：共有24颗人造地球卫星， 其中21颗工作星，3颗备用星。分布在互成 60度夹角的6个轨道平面上。每12小时环绕 地球一圈。 ◆地面控制部分：主控站、地面天线、监 测站及通讯辅助系统。 ◆GPS用户装置：卫星天线和接收机
全球范围定位技术
优点
◆终端设备无需改造 ◆定位精度高，数据可优化
缺点
◆时钟同步复杂 ◆误差易累积放大
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
基于信号到达时间差定位法，通过精确测量从目标到不同步基站 的信号传输时间差，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
基于传感器网的定位技术
基于带有传感器的移动终端的定位技术
TA定位法
移动终端与附近的三个以上的基站 通信，利用TA参数解算得到位置 信息。 ◆优点：移动终端无需改动 ◆缺点：无法与其他业务同时进行； 增加信令开销；定位时间较长
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
AOA定位法
相应地测量出目标与两个基站之间 的传输信号到达角度参数的信息， 通过数学解算，得到目标的具体位 置信息 ◆优点：在基站稀疏的场景使用 ◆缺点：障碍物增大误差
全球范围定位技术
AGPS
辅助全球卫星定位系统（Assisted Global Positioning System，AGPS）是一 种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫 星，让定位的速度更快。 ◆AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位 的技术，可以在移动通信网络中使用。 ◆AGPS技术需要在手机具有GPS接收机模块，改造手机天线，同时要 在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高 该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要 增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。 ◆GPSOne是AGPS技术的一种定位方案。
◆确定锚节点(基点，L1、 L2、L3)，再根据目标(A)与 锚节点的距离，确定目标 节点的相对位置
40m L1
L2
75m
L3 A 100m
基于传感器网的定位Biblioteka Baidu术
按传感器工作模式分类
基于带有传感器的移动终 端定位技术 ◆基于下行链路 ◆提供多种位置信息 ◆定位准确快速，解算相对 复杂，对系统硬件有一定 要求
物联网定位技术
物联网定位技术
◆确定自己(目标或节点)在 系统中的位置
◆在系统中寻找目标(节点) 的位置
◆绝对位置：目标在某一特定坐标 系中的位置(经纬度、高度等)
◆相对位置：相对于某一基点的位 置关系
基于传感器网的定位技术
按传感器工作模式分类
基于无线传感器网络的定 位技术
◆基于上行链路
◆提供相对位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 COO定位法
优点
◆实现简单 ◆只需建立基站覆盖数据库 ◆定位快速 ◆无需改造设备
缺点
◆定位精度较差
全球范围定位技术
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全 球定位系统）的简称。 GPS系统利用GPS定位卫星，在全球范 围内实时进行定位、导航的系统，称为 全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是 由美国国防部研制建立的一种具有全方 位、全天候、全时段、高精度的卫星导 航系统，能为全球用户提供低成本、高 精度的三维位置、速度和精确定时等导 航信息
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
基于信号到达时间定位法，通过精确测量从目标到三个以上基站 的信号传输时间得到目标到基站的距离，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
电磁波传播速度高；目标与基站距离小，因此TOA定位法 的精度与位置测量单元的时钟精度紧密相关。
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
组合测量算法采用RF信号 和超声波信号测距，根据 传感器发射的两种信号到 达的时间差(T2 - T1)和两种 信号的传播速度解算两点 间的距离。 ◆测量精度提高 ◆设备成本增加
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
单基站定位方式，根据移动终端所处的传感器网络ID号确定终端 的具体位置。 ◆定位原理和方式最为简单。 ◆定位精度取决于网络小区的覆盖半径：基站密集区域(如城市核 心区)，定位精度可达50m以内；基站稀疏区域(如山区)，定位精度 只能粗略为几千米。
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
优点
◆可在语音和控制信道上测量 ◆适用于多种通信制式 ◆对原有系统改动不大 ◆测量精度对距离、多径干扰、
功率等因素不敏感 ◆延时小
缺点
◆需要对基站设备进行 改造 ◆传感器节点须附加声 波或超声波收发装置 (组合测距方式)
基于传感器网的定位技术
TDOA算法是对TOA算法的一种改进方法，不直接利用信号到达时间 来解算目标位置，利用信号到达时间差解算。 ◆无需在信号中加入特定的时间标记信息 ◆定位精度该与TOA算法 ◆解算二维坐标最少需要两个双曲线方程，即三个基站；解算三维 坐标至少需要三个双曲线方程，即四个基站 ◆对硬件设备要求较高，未解决障碍物造成误差的弊端 ◆TDOA值解算方式：差值直接解算(时间同步)、估计算法
全球范围定位技术
GPSOne
GPSOne是高通公司开发的一种基于 GPS的混合定位技术。 GPSOne技术利用地面基站移动台定 位技术对GPS定位进行互补辅助定位， 是位置信息的获得更加快速准确。 ◆常用的移动台定位技术包括AOA、 TOA、TDOA等 ◆地面定位技术：行程往返延迟RTD， 导频相位测量
GPS
GPS特点 ◆卫星不间断发射由二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)组成的导航 电文，伪码分为民用的C/A码(粗码)和军用的P码(精确码)。 ◆C/A码测得的伪距精度约为10-20米， P码伪距精度约为2米；如加入辅 助手段精度可达厘米级，甚至毫米级。 ◆GPS提供的导航信息为经纬度。
地球直径约12756km 纬度1度对应距离约为111.133km 经度1度对应距离约为111.413cosΦ(km)， Φ为测量点纬度
全球范围定位技术
GPS
GPS系统由三部分组成 ◆卫星空间星座：共有24颗人造地球卫星， 其中21颗工作星，3颗备用星。分布在互成 60度夹角的6个轨道平面上。每12小时环绕 地球一圈。 ◆地面控制部分：主控站、地面天线、监 测站及通讯辅助系统。 ◆GPS用户装置：卫星天线和接收机
全球范围定位技术
优点
◆终端设备无需改造 ◆定位精度高，数据可优化
缺点
◆时钟同步复杂 ◆误差易累积放大
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
基于信号到达时间差定位法，通过精确测量从目标到不同步基站 的信号传输时间差，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
基于传感器网的定位技术
基于带有传感器的移动终端的定位技术
TA定位法
移动终端与附近的三个以上的基站 通信，利用TA参数解算得到位置 信息。 ◆优点：移动终端无需改动 ◆缺点：无法与其他业务同时进行； 增加信令开销；定位时间较长
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
AOA定位法
相应地测量出目标与两个基站之间 的传输信号到达角度参数的信息， 通过数学解算，得到目标的具体位 置信息 ◆优点：在基站稀疏的场景使用 ◆缺点：障碍物增大误差
全球范围定位技术
AGPS
辅助全球卫星定位系统（Assisted Global Positioning System，AGPS）是一 种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫 星，让定位的速度更快。 ◆AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位 的技术，可以在移动通信网络中使用。 ◆AGPS技术需要在手机具有GPS接收机模块，改造手机天线，同时要 在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高 该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要 增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。 ◆GPSOne是AGPS技术的一种定位方案。
◆确定锚节点(基点，L1、 L2、L3)，再根据目标(A)与 锚节点的距离，确定目标 节点的相对位置
40m L1
L2
75m
L3 A 100m
基于传感器网的定位Biblioteka Baidu术
按传感器工作模式分类
基于带有传感器的移动终 端定位技术 ◆基于下行链路 ◆提供多种位置信息 ◆定位准确快速，解算相对 复杂，对系统硬件有一定 要求
物联网定位技术
物联网定位技术
◆确定自己(目标或节点)在 系统中的位置
◆在系统中寻找目标(节点) 的位置
◆绝对位置：目标在某一特定坐标 系中的位置(经纬度、高度等)
◆相对位置：相对于某一基点的位 置关系
基于传感器网的定位技术
按传感器工作模式分类
基于无线传感器网络的定 位技术
◆基于上行链路
◆提供相对位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 COO定位法
优点
◆实现简单 ◆只需建立基站覆盖数据库 ◆定位快速 ◆无需改造设备
缺点
◆定位精度较差
全球范围定位技术
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全 球定位系统）的简称。 GPS系统利用GPS定位卫星，在全球范 围内实时进行定位、导航的系统，称为 全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是 由美国国防部研制建立的一种具有全方 位、全天候、全时段、高精度的卫星导 航系统，能为全球用户提供低成本、高 精度的三维位置、速度和精确定时等导 航信息
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
基于信号到达时间定位法，通过精确测量从目标到三个以上基站 的信号传输时间得到目标到基站的距离，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
电磁波传播速度高；目标与基站距离小，因此TOA定位法 的精度与位置测量单元的时钟精度紧密相关。
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
组合测量算法采用RF信号 和超声波信号测距，根据 传感器发射的两种信号到 达的时间差(T2 - T1)和两种 信号的传播速度解算两点 间的距离。 ◆测量精度提高 ◆设备成本增加
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
单基站定位方式，根据移动终端所处的传感器网络ID号确定终端 的具体位置。 ◆定位原理和方式最为简单。 ◆定位精度取决于网络小区的覆盖半径：基站密集区域(如城市核 心区)，定位精度可达50m以内；基站稀疏区域(如山区)，定位精度 只能粗略为几千米。
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
优点
◆可在语音和控制信道上测量 ◆适用于多种通信制式 ◆对原有系统改动不大 ◆测量精度对距离、多径干扰、
功率等因素不敏感 ◆延时小
缺点
◆需要对基站设备进行 改造 ◆传感器节点须附加声 波或超声波收发装置 (组合测距方式)
基于传感器网的定位技术