38821物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論第7章位置服務(wù)

吳功宜 吳英 編著1《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》第7章位置信息、定位技術(shù)與位置服務(wù)2第7章知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)位置信息的基本概念位置服務(wù)的基本概念定位系統(tǒng)遙感技術(shù)GPS技術(shù)GIS技術(shù)電子地圖定位技術(shù)*移動通信定位技術(shù)無線局域網(wǎng)定位技術(shù)RFID定位技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)37.1

位置信息與位置服務(wù)位置信息—從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)以旅行為例：沒有互聯(lián)網(wǎng)—查地圖、電話詢問有了互聯(lián)網(wǎng)—網(wǎng)絡(luò)地圖、信息搜索、網(wǎng)上預(yù)訂餐飲與賓館、GPS導(dǎo)航有了物聯(lián)網(wǎng)—可以設(shè)想一下，希望物聯(lián)網(wǎng)為我們做什么?47.1.2

位置信息在物聯(lián)網(wǎng)中的作用位置信息是各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)能 夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)功能的基礎(chǔ)位置信息涵蓋了空間、時間與對象 三要素通過定位技術(shù)獲取位置信息是物聯(lián) 網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)研究的一個重要問題位置服務(wù)將成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個 重要的產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)5在特定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，有時甚至只需要測量位置信息聲傳感器槍聲定位系統(tǒng)工作原理示意圖6物聯(lián)網(wǎng)中的位置服務(wù)位置服務(wù)的基本概念和應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)與GPS技術(shù)的應(yīng)用帶動了基于位置的服務(wù)（

LBS）的發(fā)展基于位置的服務(wù)也叫做移動定位服務(wù)（MPS）位置服務(wù)是通過電信移動運(yùn)營商的GSM網(wǎng)、

CDMA網(wǎng)、3G/4G或全球定位系統(tǒng)GPS獲取移動數(shù)字終端設(shè)備位置信息，在地理信息系統(tǒng)

GIS平臺支持下，為用戶提供的一種增值服務(wù)位置服務(wù)兩大功能是：確定你的位置，提供適合你的服務(wù)77.2.2

位置服務(wù)的發(fā)展移動互聯(lián)網(wǎng)中的位置服務(wù)8移動互聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)發(fā)展的趨勢平臺化API化專業(yè)化97.3

定位系統(tǒng)數(shù)字地球是以信息技術(shù)為核心，多學(xué)科交叉、融合的研究成果數(shù)字地球技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取、收集、傳輸、存儲、處理與利用支撐數(shù)字地球的主要技術(shù)包括：—遙感RS—全球定位系統(tǒng)GPS—地理信息系統(tǒng)GIS—互聯(lián)網(wǎng)地圖107.3.1

航天航空遙感技術(shù)用數(shù)字相機(jī)拍攝、衛(wèi)星遙感圖片與互聯(lián)網(wǎng)下載地形圖的比較11我國衛(wèi)星遙感地圖12航天遙感技術(shù)的基本概念航天遙感系統(tǒng)是由：運(yùn)載平臺、成像傳感器系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)組成運(yùn)載平臺13小遙感衛(wèi)星、發(fā)射的場面以及發(fā)回的遙感影像圖片14空間遙感技術(shù)的發(fā)展對地觀測技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)最具 發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略高科技領(lǐng)域之一全方位、全天候的全球?qū)Φ赜^測網(wǎng) 絡(luò)正在形成遙感小衛(wèi)星星座的編隊飛行技術(shù)的 發(fā)展為對地觀測增添了活力157.3.2

全球定位系統(tǒng)GPSGPS將衛(wèi)星定位、導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相 結(jié)合，具有全時空、全天候、高精度、連續(xù)實(shí) 時地提供導(dǎo)航、定位和授時的特點(diǎn)用GPS同時測定三維坐標(biāo)的方法將測繪定位技 術(shù)從陸地和近海擴(kuò)展到整個地球空間和外層空 間，從靜態(tài)擴(kuò)展到動態(tài)，從單點(diǎn)定位擴(kuò)展到局 部和廣域范圍，從事后處理擴(kuò)展到定位、實(shí)時 與導(dǎo)航GPS系統(tǒng)將定位精度從米級逐漸提高到厘米級16GPS建設(shè)的基本情況目前全球主要的GPS系統(tǒng)有四個：—美國“全星球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GNSS）”—?dú)W盟的“伽利略（Galileo）”衛(wèi)星定位系統(tǒng)—俄羅斯“格洛納斯（GLONASS）”衛(wèi)星定位系統(tǒng)—中國的“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)到2020年，由30多顆衛(wèi)星組成的我國北斗衛(wèi)星 導(dǎo)航定位系統(tǒng)能夠提供快速定位、實(shí)時導(dǎo)航、 短信服務(wù)與精密授時等四大功能17GPS的組成空間部分地面控制部分用戶終端GPS衛(wèi)星星座結(jié)構(gòu)示意圖18通過3顆衛(wèi)星確定GPS接收機(jī)所在位置的原理示意圖19GPS主要的應(yīng)用領(lǐng)域GPS可以用于陸地、海洋、航空航天應(yīng)用等領(lǐng)域，主 要是為船舶、汽車、飛機(jī)、行人等運(yùn)動物體進(jìn)行定位 導(dǎo)航陸地應(yīng)用主要包括：車輛導(dǎo)航、突發(fā)事件應(yīng)急指揮、 大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形 監(jiān)測、地殼運(yùn)動監(jiān)測與市政規(guī)劃控制海洋應(yīng)用主要包括：遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測定、船只 實(shí)時調(diào)度與導(dǎo)航、船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水、海洋救 援、水文地質(zhì)測量、海洋平臺定位與海平面升降監(jiān)測航空航天應(yīng)用主要包括：飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙感姿態(tài)控 制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天 器防護(hù)探測等20GPS接收機(jī)類型導(dǎo)航型接收機(jī)測地型接收機(jī)授時型接收機(jī)GPS技術(shù)發(fā)展趨勢高精度與高可靠性安全性服務(wù)的綜合性多系統(tǒng)的兼容性217.3.3

地理信息系統(tǒng)GISGIS的基本概念GIS是在地理學(xué)、遙測遙感技術(shù)、GPS、管理科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科遙感影像可以作為GIS系統(tǒng)的一種基本地圖， 由GPS系統(tǒng)提供的精確位置數(shù)據(jù)，以及其他社 會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)共同形成了地理空間數(shù)據(jù)庫GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)技術(shù)的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，為管理與決策提供科學(xué)的依據(jù)22地理空間數(shù)據(jù)庫基本特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的來源是多樣的數(shù)據(jù)的選取是面向行業(yè)和面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)是動態(tài)的數(shù)據(jù)是海量的23遙感地圖、城市地圖與GPS城市位置數(shù)據(jù)的關(guān)系24城市等高線圖、交通圖、土地使用圖與植被圖25GIS

的應(yīng)用領(lǐng)域資源管理—農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，在完成對農(nóng)業(yè)和林業(yè)各種資源（如土地、森林、草場）調(diào)查的基礎(chǔ)上，、進(jìn)行分級、統(tǒng)計與分析

處理資源配置—全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)調(diào)派、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配城市規(guī)劃和管理—大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，如何保證建筑面積與綠地的比例和合理分布、城市道路與整體發(fā)展規(guī)劃問題26生態(tài)、環(huán)境管理—區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境 現(xiàn)狀評價、環(huán)境影響評價、污染控制、 環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán) 保設(shè)施的管理與環(huán)境規(guī)劃突發(fā)事件應(yīng)急—洪水、治安、核事故等 重大自然或人為災(zāi)害的應(yīng)對和處置基礎(chǔ)設(shè)施管理—城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè) 施，如電信、自來水、道路交通、天然 氣管線、排污設(shè)施、電力設(shè)施，及地下 管網(wǎng)的管理277.3.4

多媒體電子地圖集與互聯(lián)網(wǎng)地圖我國的電子地圖、城市電子地圖、電子地圖出版物與 軟件產(chǎn)品28互聯(lián)網(wǎng)電子地圖的特點(diǎn)：互聯(lián)網(wǎng)地圖是一種網(wǎng)絡(luò)多媒體電子 地圖互聯(lián)網(wǎng)地圖可以動態(tài)、及時更新互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn) 業(yè)中創(chuàng)新速度最快、推廣最為迅速 的領(lǐng)域之一29互聯(lián)網(wǎng)電子地圖發(fā)展的基本情況Microsoft

Virtual

Earth的用戶界面307.4

定位技術(shù)*移動通信定位技術(shù)單基站定位方法基于距離差的定位方法示意圖31A-GPS原理示意圖327.4.2

基于無線局域網(wǎng)的定位技術(shù)基于無線局域網(wǎng)Wi-Fi的定位原理示意圖337.4.3

基于RFID的定位技術(shù)RFID標(biāo)簽通過與標(biāo)簽讀寫器的數(shù)據(jù)交互，可以將存儲在RFID標(biāo)簽中有關(guān)物品的信息自動傳送到計算機(jī)中，同時RFID標(biāo)簽與RFID標(biāo)簽讀寫器交互的過程也記錄下帶著RFID標(biāo)簽物體的位置目前，這種定位方法已經(jīng)成功地應(yīng)用到幼兒園 幼兒管理、醫(yī)院新生兒管理，博物館與旅游景 區(qū)對到達(dá)不同區(qū)域的游客播放不同解說詞的服 務(wù)，機(jī)場乘客導(dǎo)航與服務(wù)，以及監(jiān)控人員管理 之中347.4.4

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，位置信息是事件 發(fā)生位置報告、目標(biāo)跟蹤、路由控制、 網(wǎng)絡(luò)管理的前提事件發(fā)生的位