物联网概论,第5章 定位 机械工业出版社,第5章 定位,5.1 定位技术概述 5.2 基于移动终端的定位 5.3 基于网络的定位技术 5.4 混合定位 5.5 基于位置的服务,5.1 定位技术概述,5.1.1 定位的性能指标 5.1.2 定位技术的分类 5.1.3 定位技术在物联网中的发展,5.1.1 定位的性能指标,定位精度 定位准确度,物联网概论-韩毅刚,4,定位精度,物体位置信息与其真实位置之间的接近程度 即测量值与真实值的误差,物联网概论-韩毅刚,5,定位准确度,指定位的可信度 概率,物联网概论-韩毅刚,6,5.1.2 定位技术的分类,按测量实体分类 按计算方法分类,物联网概论-韩毅刚,7,按测量实体分类,基于终端的定位技术 基于网络的定位技术 混合定位,物联网概论-韩毅刚,8,按计算方法分类,基于三角和运算的定位 基于场景分析的定位 基于临近关系的定位,物联网概论-韩毅刚,9,5.1.3 定位技术在物联网中的发展,几种技术兼容使用 新的应用领域 基于位置的服务 LBS,物联网概论-韩毅刚,10,5.2 基于移动终端的定位,5.2.1 全球定位系统GPS 5.2.2 其他定位导航系统,全球卫星导航系统,GPS GLONASS 伽利略 北斗,物联网概论-韩毅刚,12,5.2.1 全球定位系统GPS,GPS Global Positioning System 多功能系统 导航定位 定时,物联网概论-韩毅刚,13,GPS系统组成,空间卫星系统 地面监控系统 用户接收机,物联网概论-韩毅刚,14,空间卫星系统,24颗GPS卫星 21颗工作 3颗备用 卫星位于距地表20200千米 匀分布在6 个轨道面上 每个轨道面4颗,物联网概论-韩毅刚,15,地面监控系统,主控站 上行数据传送站 监测站,物联网概论-韩毅刚,16,用户接收机,对GPS信号 变换 放大 处理,物联网概论-韩毅刚,17,GPS定位原理,三点定位原理 四个方程 三维坐标x、y、z 时间差t,物联网概论-韩毅刚,18,GPS定位公式,需要4颗卫星进行定位,物联网概论-韩毅刚,19,5.2.2 其他定位导航系统,GLONASS 伽利略 北斗,物联网概论-韩毅刚,20,GLONASS,俄罗斯 格洛纳斯 于2007年开始运营 标准配置为24颗卫星,物联网概论-韩毅刚,21,伽利略,欧盟 GALILEO 30颗卫星 27颗卫星为工作卫星 3颗候补,物联网概论-韩毅刚,22,北斗,中国 5颗静止轨道卫星 30颗非静止轨道卫星,物联网概论-韩毅刚,23,5.3 基于网络的定位技术,5.3.1 基于移动通信网络的定位 5.3.2 基于无线局域网的定位 5.3.3 其它基于短距离无线通信网络定位,5.3.1 基于移动通信网络的定位,GSM CDMA 3G,物联网概论-韩毅刚,25,基于移动通信网络的定位技术,蜂窝小区定位 到达时间（TOA） 到达时间差分（TDOA） 到达角度（AOA） 增强观测时间差分（E-OTD）,物联网概论-韩毅刚,26,小区定位,COO Cell of Origin 单基站定位方法,物联网概论-韩毅刚,27,基于到达时间,TOA Time of Arrival 三个圆的交点,物联网概论-韩毅刚,28,基于到达时间差,TDOA Time Difference of Arrival 基于距离差的测量方法,物联网概论-韩毅刚,29,GSM的定位网络结构及接口,物联网概论-韩毅刚,30,基于到达角度的定位,AOA Angle Of Arriving 小缝隙方向寻找” 在每个蜂窝小区站点上放置412组天线阵列,物联网概论-韩毅刚,31,增强观测时间差分,E-OTD Enhanced Observed Time Difference 放置位置接收器或参考点,物联网概论-韩毅刚,32,信号强度分析法,将信号强度转化成距离 多径干扰 阴影效应,物联网概论-韩毅刚,33,5.3.2 基于无线局域网的定位,室内定位技术 基于信号强度,物联网概论-韩毅刚,34,WLAN定位方法,几何距离定位法 近似定位法 场景分析法,物联网概论-韩毅刚,35,基于位置指纹的室内定位技术,RSSI 接收信号强度指示 Received Signal Strength Iindicator,物联网概论-韩毅刚,36,5.3.3 其它短距离无线网络定位,超声波定位 射频识别定位 超宽带定位 Zigbee定位 蓝牙定位,物联网概论-韩毅刚,37,蓝牙定位,基于范围检测的定位 基于信号强度的定位,物联网概论-韩毅刚,38,Zigbee定位,网关 参考 移动,物联网概论-韩毅刚,39,RFID定位系统,粗定位 细定位,物联网概论-韩毅刚,40,5.4 混合定位,E-911定位服务 辅助GPS定位,E-911定位服务,基于位置的911服务 FCC1996年颁布的法令 美国联邦通信委员会,物联网概论-韩毅刚,42,E-911定位精度要求,物联网概论-韩毅刚,43,辅助GPS定位,移动通信网 GPS参考网络,物联网概论-韩毅刚,44,5.5 基于位置的服务,5.5.1 LBS系统的组成 5.5.2 LBS体系结构 5.5.3 LBS的核心技术 5.5.4 LBS的漫游和异地定位,5.5 基于位置的服务,5.5.5 LBS的计算模式 5.5.6 位置服务与移动互联网 5.5.7 位置服务与增强现实技术（AR）,5.5.1 LBS系统的组成,物联网概论-韩毅刚,47,移动终端 服务器数据处理平台,LBS系统的逻辑组成结构,物联网概论-韩毅刚,48,5.5.2 LBS体系结构,分层体系结构 5层 3层,物联网概论-韩毅刚,49,5层体系结构,表示层 定位层 传输层 功能层 数据层,物联网概论-韩毅刚,50,3层体系结构,表示层 逻辑层 定位层 传输层 功能层 数据层,物联网概论-韩毅刚,51,LBS模型,各层功能,物联网概论-韩毅刚,52,5.5.3 LBS的核心技术,空间定位技术 地理信息系统技术 网络通信技术,物联网概论-韩毅刚,53,空间定位技术,确定用户的当前实际地理位置 终端定位 网络定位 混合定位 常用的是辅助GPS定位技术。,物联网概论-韩毅刚,54,地理信息系统技术,GIS Geographical Information System,物联网概论-韩毅刚,55,GIS功能,空间查询 叠加分析 缓冲区分析 网络分析 数字地形模拟 空间模型分析,物联网概论-韩毅刚,56,网络通信技术,蜂窝移动通信网络 GPRS CDMA-1x 3G 无线局域网 WLAN 近距离通信系统 蓝牙 近场通信NFC,物联网概论-韩毅刚,57,5.5.4 LBS的漫游和异地定位,国内漫游 国际漫游,物联网概论-韩毅刚,58,漫游问题,服务管理 异地定位 跨区收费,物联网概论-韩毅刚,59,异地定位解决方案,定位数据融合 位置应用程序接口,物联网概论-韩毅刚,60,5.5.5 LBS的计算模式,基于瘦客户端/服务器的计算 基于服务器端的网格计算,物联网概论-韩毅刚,61,基于瘦客户端/服务器的计算,数据的计算与处理全部在服务器上运行 客户端只作为输入/输出设备,物联网概论-韩毅刚,62,基于服务器端的网格计算,网格计算的体系结构 网格资源层 中间件层 应用层,物联网概论-韩毅刚,63,5.5.6 位置服务与移动互联网,SoLoMo Social（社会网络） Local（位置服务） Mobile（移动互联网）,物联网概论-韩毅刚,64,SoLoMo的Social,结合位置的社交网络服务 位置服务计算中的社会计算 位置服务所具有的社会感知的发展方向,物联网概论-韩毅刚,65,SoLoMo中的Local,地理位置 信息服务,物联网概论-韩毅刚,66,SoLoMo中的Mobile,移动互联网 各种定位技术 近场通信技术的非接触式定位 利用手机的拍摄功能辅助定位,物联网概论-韩毅刚,67,LBS应用上升趋势,物联网概论-韩毅刚,68,5.5.7 位置服务与增强现实技术,虚拟图形 现实环境,物联网概论-韩毅刚,69,AR技术三个特点,能够合并真实和虚拟场景 支持实时交互 支持3D环境中的配置标准,物联网概论-韩毅刚,70,AR系统的工作流程,物联网概论-韩毅刚,71,AR系统应用范围,户内型 户外型,物联网概论-韩毅刚,72,总结,定位系统 定位技术 定位算法 LBS,