硬件電路設(shè)計(jì)之“定位技術(shù)簡介”

時(shí)間：2021-09-18 17:56:23

關(guān)鍵字：定位技術(shù)

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[導(dǎo)讀]本文主要介紹常見的一些定位技術(shù)，主要分為室內(nèi)定位和室外定位。目前應(yīng)用于室外定位的主流技術(shù)有衛(wèi)星定位和基站定位等。衛(wèi)星定位即是通過接收衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號(hào)來進(jìn)行定位，衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有：美國的全球定位系(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)、歐洲的伽利略(GALILEO...

本文主要介紹常見的一些定位技術(shù)，主要分為室內(nèi)定位和室外定位。

目前應(yīng)用于室外定位的主流技術(shù)有衛(wèi)星定位和基站定位等。衛(wèi)星定位即是通過接收衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號(hào)來進(jìn)行定位，衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有：美國的全球定位系(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)、歐洲的伽利略(GALILEO)系統(tǒng)、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航(BDS)系統(tǒng)等等。基站定位，也就是常說的LBS（Location?Based?Service，基于位置服務(wù)），基站會(huì)不停的對(duì)外發(fā)射無線電波，定位設(shè)備會(huì)對(duì)不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行“測量”，得到各個(gè)基站的信號(hào)TOA（到達(dá)時(shí)刻）或TDOA（到達(dá)時(shí)間差）。根據(jù)這個(gè)測量結(jié)果，結(jié)合基站的坐標(biāo)，就能夠計(jì)算出定位設(shè)備所處的坐標(biāo)值。基站定位的精度并不高，誤差大概從100米到上千米。主要誤差原因，是來自基站的位置和密度。簡而言之，基站數(shù)量越多，密度越高，定位精度也就越高。基站和定位設(shè)備之間的障礙物越少，定位精度也會(huì)有所提升。

室內(nèi)定位常用的定位方法，從原理上來說，主要分為：鄰近探測法、質(zhì)心法、極點(diǎn)法、多邊定位法、場景分析法和航位推算法。

鄰近探測法，又稱Cell-ID法，利用信號(hào)作用的有限范圍，確定待測目標(biāo)是否在某個(gè)參考點(diǎn)的附近，但只能提供大概的定位信息，能滿足某些應(yīng)用的要求，定位精度依賴于參考點(diǎn)的分布密度。
質(zhì)心法，根據(jù)信號(hào)范圍內(nèi)所有已知參考點(diǎn)的位置計(jì)算質(zhì)心坐標(biāo)，作為待測目標(biāo)的位置，可以根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度設(shè)置參考點(diǎn)的計(jì)算權(quán)重，得到權(quán)重質(zhì)心坐標(biāo)。質(zhì)心法算法簡單，計(jì)算量小，精度取決于已知參考點(diǎn)的分布密度。
極點(diǎn)法，根據(jù)距離一個(gè)參考點(diǎn)的距離和方位來計(jì)算待測節(jié)點(diǎn)的位置。極點(diǎn)法非常方便，只需根據(jù)一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測量，在大地測量中應(yīng)用廣泛。
多邊定位法，通過測量待測目標(biāo)到參考點(diǎn)之間的距離來計(jì)算目標(biāo)的位置，是應(yīng)用最廣泛的定位算法。常用的測距方法包括基于信號(hào)達(dá)到時(shí)間（TOA）、基于信號(hào)達(dá)到時(shí)間差（TDOA）、基于信號(hào)達(dá)到角度（AOA）和基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）。
場景分析法，一般又稱為位置指紋定位，在定位空間中采集不同位置發(fā)出的信號(hào)特征參數(shù)建立指紋數(shù)據(jù)庫，通過將實(shí)際接收信號(hào)與數(shù)據(jù)庫中的信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行對(duì)比來實(shí)現(xiàn)待測目標(biāo)的定位。指紋定位的優(yōu)點(diǎn)是所需定位的參考測量點(diǎn)少，定位精度高；缺點(diǎn)是前期工作量大，且不適合環(huán)境變化太大的區(qū)域。
航位推算是根據(jù)預(yù)先確定的位置、估計(jì)或已知的速度和時(shí)間來估計(jì)當(dāng)前的位置，在慣性導(dǎo)航定位中使用，但是精度誤差隨時(shí)間而累積。室內(nèi)定位中常使用行人航跡推算，PDR技術(shù)通過慣性傳感器檢測人行走的步長、步數(shù)和行走方向來進(jìn)行定位計(jì)算。

從技術(shù)上來說，包括：藍(lán)牙定位、WiFi定位、紅外定位、RFID射頻定位、超聲波定位、Zigbee定位、UMB定位、視覺定位、可見光定位、激光定位、慣性傳感器定位、地磁定位、雷達(dá)定位等等。像WiFi定位之類的其實(shí)也一樣適用于室外定位。