定位技術及其在智慧商業(yè)中的應用

1、智慧商業(yè)技術項目七、定位技術及其在智慧商業(yè)中的應用任務一、定位技術認知GPS定位技術GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報搜集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。GPS的發(fā)展-TransitGPS的前身是美國軍方研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系

2、統(tǒng)(Transit)，1958年研制，1964年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為GPS的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GPS的發(fā)展- Tinmation為此，美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網計劃，并于1

3、967年、1969年和1974年各發(fā)射了一顆試驗衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗了原子鐘計時系統(tǒng)，這是GPS精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個星群的計劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外其余的都使用周期為24h的傾斜軌道，該計劃以偽隨機碼(PRN)為基礎傳播衛(wèi)星測距信號，其強大的功能，當信號密度低于環(huán)境噪聲的1%時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用于為艦船提供低動態(tài)的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態(tài)服務，然而系統(tǒng)過于復雜。由于同時研制兩個系統(tǒng)會造成巨大的費用而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，

4、所以1973年美國國防部將2者合二為一，并由國防部牽頭的衛(wèi)星導航定位聯(lián)合計劃局(JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表。GPS的發(fā)展-GPS最初的GPS計劃在美國聯(lián)合計劃局的領導下誕生了，該方案將24顆衛(wèi)星放置在互成120度的三個軌道上。每個軌道上有8顆衛(wèi)星，地球上任何一點均能觀測到6至9顆衛(wèi)星。這樣，粗碼精度可達100m，精碼精度為10m。由于預算壓縮，GPS計劃不得不減少衛(wèi)星發(fā)射數量，改為將18顆衛(wèi)星分布在互成60度的6個軌道上，然而這一方案使得衛(wèi)星可靠性得不到保障。1988年又進行了最后

5、一次修改：21顆工作星和3顆備用星工作在互成60度的6條軌道上。這也是GPS衛(wèi)星所使用的工作方式。GPS導航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導航定位系統(tǒng)。它由三部分構成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面。三是用戶裝置部分，由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。28顆衛(wèi)星(其中4顆備用)早已升空，分布在6條交點互隔60度的軌道面上，距離地面約20000千米。已經實現(xiàn)單機導航精度約為10米，綜合定位的話，精度可達厘米級和毫米級。但民用領域開放的精度約為10米。G

6、PS定位原理導航電文：一組0,1組成的偽隨機碼，以一定的碼間距，按重復周期發(fā)送。包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。C/A碼-民用，精度約為20米，碼間距1毫秒P碼-軍用，精度約為2米，碼間距0.1毫秒，重復周期266.4天。北斗定位技術北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)BeiDou Navigation Satellite System，英文縮寫B(tài)DS是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設目標是：建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，促進衛(wèi)星導航產業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導航應用產業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導

7、航在國民經濟社會各行業(yè)的廣泛應用。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端。覆蓋范圍北斗導航系統(tǒng)是覆蓋中國本土的區(qū)域導航系統(tǒng)。覆蓋范圍東經約70一140，北緯5一55。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統(tǒng)。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛(wèi)星（實際上最多能觀測到11顆）。衛(wèi)星數量和軌道特性北斗導航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛(wèi)星2顆衛(wèi)星的赤道角距約60。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角5

8、5，軌道面赤道角距60。航衛(wèi)星為準同步軌道，繞地球一周11小時58分。定位原理北斗導航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。北斗一號的這種工作原理帶來兩個方面的問題，一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性，這在軍事上相當不利，另一方面由于設備必須包含發(fā)射機，因此在體積、重量上、價格和功耗方面處于不利的地位。定位精度北斗導航系統(tǒng)三維定位精度指標標準為10米，部分緯度較高地區(qū)可達7米，授時精度約100ns。加上地基輔助系統(tǒng)，定位精度可以達到1.2米，將來可以達到分米級的定位。用戶容量北斗導航系統(tǒng)

9、由于是主動雙向測距的詢問-應答系統(tǒng)，用戶設備與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信號，還要求用戶設備向同步衛(wèi)星發(fā)射應答信號，這樣，系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此，北斗導航系統(tǒng)的用戶設備容量是有限的。GPS是單向測距系統(tǒng)，用戶設備只要接收導航衛(wèi)星發(fā)出的導航電文即可進行測距定位，因此GPS的用戶設備容量是無限的。生存能力和所有導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一樣，北斗一號基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的工作，但是北斗一號對中心控制系統(tǒng)的依賴性明顯要大很多，因為定位解算在那里而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統(tǒng)易損性，GPS正在發(fā)展星際橫向數據鏈技術，使萬一主

10、控站被毀后GPS衛(wèi)星可以獨立運行。而北斗一號系統(tǒng)從原理上排除了這種可能性，一旦中心控制系統(tǒng)受損，系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了。實時性北斗一號用戶的定位申請要送回中心控制系統(tǒng)，中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數據之后再發(fā)回用戶，其間要經過地球靜止衛(wèi)星走一個來回，再加上衛(wèi)星轉發(fā)，中心控制系統(tǒng)的處理，時間延遲就更長了，因此對于高速運動體，就加大了定位的誤差。LBS-基于位置服務基于位置的服務，它是通過電信移動運營商的無線電通訊網絡（如GSM網、CDMA網）或外部定位方式(如GPS)獲取移動終端用戶的位置信息（地理坐標，或大地坐標），在地理信息系統(tǒng)（外語縮寫：GIS、外語全稱：Geographic Infor

11、mation System）平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種增值業(yè)務。LBS-基于位置服務它包括兩層含義：首先是確定移動設備或用戶所在的地理位置；其次是提供與位置相關的各類信息服務。意指與定位相關的各類服務系統(tǒng)，簡稱定位服務，另外一種叫法為MPS-Mobile Position Services, 也稱為移動定位服務系統(tǒng)。如找到手機用戶的當前地理位置，然后在上海市6340平方公里范圍內尋找手機用戶當前位置處1公里范圍內的賓館、影院、圖書館、加油站等的名稱和地址。所以說LBS就是要借助互聯(lián)網或無線網絡，在固定用戶或移動用戶之間，完成定位和服務兩大功能。LBS組織構成總體上看LBS由移動通信

12、網絡和計算機網絡結合而成，兩個網絡之間通過網關實現(xiàn)交互。移動終端通過移動通信網絡發(fā)出請求，經過網關傳遞給LBS服務平臺；服務平臺根據用戶請求和用戶當前位置進行處理。并將結果通過網關返回給用戶。其中移動終端可以是移動電話、個人數字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、手持計算機（Pocket PC），也可以是通過Internet通訊的臺式計算機（desktop PC）。服務平臺主要包括WEB服務器（Web Server）、定位服務器（Location Server）和LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）服務器。LBS特點要求覆蓋率高一方面要求覆蓋的范圍足夠大。另一方面要求覆蓋的范圍包括室內。定位精度較低例如美國FCC推出的定位精度在50米以內的概率為67%，定位精度在150米以內的概率為95%。LBS應用簽到服務搜索服務游戲即時信息推送無線室內定位技術衛(wèi)星信號可以被建筑物阻擋，所以GPS以及北斗定位僅僅能在窗邊有效，稍往室內一點，都無法再進行定位。而LBS中的定位是依靠