室内gps定位

篇一：室内定位技术的发展现状及前景分析

室内定位技术的发展现状及前景分析

摘要：从室内定位的角度出发，以GPS定位技术作为比较，分析了我国北斗系统定位技术的发展现状及前景。介绍了GPS系统和北斗系统现有的多种定位方式与解算算法，并总结出北斗系统的优势。北斗卫星导航系统正式提供服务以来.，地基增强系统的建设在我国陆续展开， 多个地区的地基增强系统已经建立完成，借助于地基增强系统能够实现更好的室内定位，达到优于厘米级的高精度服务。分析了现有的室内定位技术、存在的问题以及近期的研究热点。

关键词：GPS；北斗系统；地基增强系统；室内定位

引言 现如今，GPS定位技术已经应用到生活的各个领域，作为国内正在发展的北斗系统，也需要进一步提高定位精度，尤其是在室内环境的精确定位。

一．北斗简介 北斗，即北斗卫星导航系统，是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。主要目的是位全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，并能向有更高要求的授权用户提供进一步服务，军用与民用目的兼具。中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。

二．GPS和北斗的定位方式

2.1 GPS定位方式

GPS定位是结合了GPS技术、无线通信技术、图像处理技术及GIS技术的定位技术，主要可实现如下功能：1.跟踪定位2.轨迹回放3.报警(报告) 4.地图制作功能5.里程统计GPS定位的方法是多种多样的，用户可以根据不同的用途采用不同的定位方法。

（1）根据定位所采用的观测值

伪距GPS定位，伪距定位所采用的观测值为GPS伪距观测值，所采用的伪距观测值既可以是C/A码伪距，也可以是P码伪距。伪距定位的优点是数据处理简单，对定位条件的要求低，不存在整周模糊度的问题，可以非常容易地实现实时定位;其缺点是观测值精度低，C/A 码伪距观测值的精度一般为3米，而P码伪距观测值的精度一般也在30个厘米左右，从而导致定位成果精度低，另外，若采用精度较高的P码伪距观测值，还存在AS的问题。 载波相位GPS定位，载波相位定位所采用的观测值为GPS的载波相位观测值，即L1、L2或它们的某种线性组合。载波相位定位的优点是观测值的精度高，一般优于2个毫米;其缺点是数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题。

（2）根据定位的模式

绝对GPS定位，绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。

相对GPS定位，相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。

2.2 北斗定位方式

北斗定位方式分单点定位和相对（差分）定位。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对（差分）定位是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。

伪距单点定位因其速度快捷、灵活方便、只需价格低廉的单频接收机且无多值性问题等特点，能够很好地满足实时测量的要求，被广泛用于车辆、舰船、飞机的导航，地质矿产的野外勘测以及海洋捕鱼等领域。但在实际定位中，由于卫星钟差、星星历误差、相对论效应、对流层折射以及电离层折射等因素对伪距单点定位的影响，其定位精度受到一定限制，难以达到较高的精度。

对于单点定位而言，相对定位是指确定一地面点相对于另一点的坐标，即假定至少已知一测站点的坐标，利用两台或多台接收机同时观测卫星数据，解算其余未知测站的坐标参数。北斗伪距单点定位精度与GPS单点定位精度差距不大，但是仍然不能满足高精度的需求，因此就需要用到差分相对定位的方法。它消除或削弱卫星钟差、接收机钟差、以及大气延迟等影响，进一步提高了定位精度。

三．地基增强系统

为了实现在地面空间内更精准的定位及导航目的，必须建立相应的地面增强系统。国际民航组织提出了地基增强系统的概念。

3.1 GPS地基增强系统组成

GPS地基增强系统基本由三个部分组成，导航卫星子系统，地面子系统和相应的客户端系统。例如用于航空导航定位的地面增强系统是由3部分组成: 导航卫星子系统，地面子系统和机载子系统。

3.2 北斗地基增强系统

北斗地基增强系统可提供优于米级，甚至达到厘米级的导航位置服务，还将为重点区域和特定场所实现室内外无缝定位服务覆盖提供基础支撑。

该北斗地基增强系统主要是由四个子系统组成的：北斗差分基站子系统、数据处理子系统、远程应用服务子系统、北斗差分终端子系统。 系统工作流程：各北斗差分基站同时将差分数据发送到数据处理中心的服务器上，数据处理中心通过软件对接收到的差分信息进行综合优化处理，并通过3G网络同步发送给北斗差分终端。北斗差分终端通过3G网络连接数据处理中心服务器，并接收差分数据实现差分定位，同时实时回传本地车载信息和高精度定位信息到数据处理中心服务器。远程应用服务系统可以通过客户端访问数据处理中心服务器，对整个系统实施监控、调度和管理。

四．室内定位现状和发展趋势

4.1 现有的室内定位技术

现有的室内技术大概有：红外线室内定位技术，超声波定位技术，蓝牙定位技术，射频识别（RFID）定位技术，超宽带（UWB）定位技术，WIFI定位技术，ZigBee定位技术，计算机视觉定位技术，磁场定位技术，信标定位技术等。

4.2 室内定位技术遇到的主要问题及术未来可能的研究热点

现在，已有大量技术应用于室外和室内定位，如GPS,射频识别，WI-FI等。然而，这些技术都必须通过各自的协议使用自带的应用程序接口，严重阻碍异构方案的发展。

（1）定位技术互补融合

随着互联网、无线通信、计算机技术、测绘技术和设备制造等关键技术的飞速发展，室内定位向着多技术互补融合的方向发展。通过多技术融合互补的方式弥补某一项定位技术的劣势，如何将不同的技术融合起来将是研究的热点。

（2）室内定位应用领域不断扩展

精准的室内定位技术向室内用户提供有用的、有针对性的市场与服务内容的关键，是一个需要填补的技术缺口。人们大部分时间都是在室内，室内定位技术与其实现的应用之间，绝对存在着协同效应。

篇二：基于WiFi的室内定位系统

一种基于WiFi的室内定位系统设计与实现 摘要：本文设计及实现了一个基于WiFi 射频信号强度指纹匹配的移动终端定位系统，并设计实现了一种基于权重值选择的定位算法。该算法为每个扫描到的AP 的RSSI 设定了选择区间，指纹库中落在此区间的所有位置点设平均权值，最后选取权重值最大者为待定位点的位置估计，如有相同权重值，则比较信号强度距离，取最小者，这种算法在一定程度上克服了RSSI 信号随机抖动对定位的影响，提高了定位的稳定性和精度。经实验测试，此系统在4 米范围内具有良好的定位效果。可部署在展馆、校园、公园等公共场所，为客户提供定位导航服务。定位算法运行于服务端，客户端为配备WiFi 模块的Android 手机。借助该定位系统，基于Android 系统的移动终端可方便地查询自身位置，并获取各种基于位置服务。

1. 引言

位置信息在人们的日常生活中扮演着重要的作用。在郊外、展览馆、公园等陌生环境中，使用定位导航信息可为观众游览提供更便捷的服务；在仓储物流过程中，对物品进行实时定位跟踪将大大提高工作效率；在监狱环境中，及时准确地掌握相关人员的位置信息，有助于提高安全管理水平，简化监狱管理工作。

目前全球定位系统（GPS , GlobalPositioning System）是获取室外环境位置信息的最常用方式。近年来，随着无线移动通信技术的快速发展，GPS 和蜂窝网络相结合的A-GPS（Assisted Global Positioning System）定位方式在紧急救援和各种基于位置服务（LBS,Location-Based Services）中逐渐得到了应用。但由于卫星信号容易受到各种障碍物遮挡，GPS/APGS 等卫星定位技术并不适用于室内或高楼林立的场合，目前无线室内定位技术迅速发展，已成为GPS 的有力补充。

一般来讲，使用无线信号强度获取目标位置信息的过程，就是建立无线信号强度和位置信息稳定映射关系的过程。现有室内无线定位系统主要采用红外、超声波、蓝牙、WiFi（Wireless Fidelity）、RFID（Radio FrequencyIdentification）等短距离无线技术。其中基于WiFi 网络的无线定位技术由于部署广泛且低成本较低，因此备受关注。其中由微软开发的RADAR 系统是最早的基于WiFi 网络的定位系统。它采用射频指纹匹配方法，从指纹库中查找最接近的K 个邻居，取它们坐标的平均作为坐标估计。而文献[5]介绍的室内定位系统则基于RSSI 信号的统计特性，采用贝叶斯公式，通过计算目标位置的后验概率分布，来进行定位。

本文同样基于WiFi 网络，设计和实现了一种无线室内定位系统，但与上述定位方法不同，本文采用了基于权值选择的定位算法，在一定程度上减少了RSS.信号随机变化引起的定位误差，实验结果表明，该系统可获得较好的定位精度（4 米）。

2. 系统设计

本系统可为移动终端客户在展馆、商场、校园等应用场景提供定位服务。鉴于移动终端受到计算能力、存储容量和电池电量等诸多限制，所以仅完成简单的信号采集工作，定位计算由定位服务端完成。

定位系统的架构体系如图1 所示。服务端主要负责定位计算和响应终端的定位请求。基于负载均衡考虑，响应位置请求的Web 服务器和运行定位计算的定位服务器分离，数据交换方式采用客户端和Web 服务器相同的数据交换方式。客户端依附于具体对象，主要负责采集周边AP 的无线信号强度，并向服务端提交信号特征，服务器使用客户端采集的信号特征进行定位计算，获得移动终端的位置估计。

客户端和服务端通信采用标准的HTTP协议，编程方便，可扩展性好，客户端程序功能可根据需要进行扩充。

图1 定位系统网络结构

图2 为本定位系统的信息交互流程图。移动终端向Web 服务器提交GET 请求，GET 请求中包含了信号强度特征向量，Web 服务器收到请求后，以同样的方式传达给定位服务器，定位服务器查询数据库，并进行相关的定位运算操作，从而得到移动终端的位置估计。

图2 移动终端与服务器间的信息交互3. 系统实现

3.1. 客户端设计

本系统客户端采用Android 系统手机。

Android 系统是Google 在2007 年发布的基于Linux 平台的开源手机操作系统。近年来，基于此平台的手机市场占有率不断提高，加上其良好的开放性和丰富的API 接口，可以很方便地开发各种应用程序。

3.1.1. Android 系统架构简介

Android 系统架构见图3,它建立于Linux内核之上，包含了各种设备驱动和管理模块，囊括了非常齐全的类库和框架，包括轻量级数据库SQLite、浏览器Webkit 等。整个系统建立在Dalvik 虚拟机上，应用程序使用Java 语言编写。Android 系统提供了丰富的框架（活动管理、位置管理等）来管理系统的软、硬件资源，整合了常用的应用程序（联系人、电话本等），并开放了很全面的API 供用户使用，整个平台具有良好的开放性和扩展性。

图3 Android 系统架构图

3.1.2. Activity 生命周期

Android 系统上运行的应用程序一般包含一个或多个Activity,主要由活动管理器进行管理，Activity 是Android 系统分配和管理资源的基本单位。每个Activity 都有其对应的生命周期（图4）。

图4 Activity 生命周期

篇三：室内定位技术研究

西北工业大学

先进测试控制技术导论大作业 室内定位系统的研究 姓名：班级：XXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXX 1

摘要

目前,人们对室内定位与导航的需求越来越大,如在展厅、图书馆、仓库、超市等室内环境中,用户希望持有可移动设备能够自由定位并导航,虽然室外定位技术发展越来越完善,但是室内定位仍在起步阶段。本文研究了室内定位系统的背景和国内外发展状况，阐述了室内定位系统的相关概念和原理，列述了室内定位所用到的一些定位算法、定位结构和模型。同时，在几种定位算法的基础上罗列了几种室内定位技术，包括：超声波技术、红外技术、频射技术、WIFI与蓝牙技术、ZigBee与超宽带技术等等。并通过比较分析了解了每种技术的相应优缺点。

关键词：室内定位、定位算法、定位技术

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目录

摘要 .................................................................................................................................................. 2

第一章绪论....................................................................................................................................... 5

1.1 课题背景及研究意义 ........................................................................................................ 5

1.2 研究现状及其趋势 ............................................................................................................ 5

1.3 国内外的研究现状 ............................................................................................................ 6

第二章室内定位系统基本概念与原理 ........................................................................................... 7

2.1 定位算法............................................................................................................................ 7

2.2 室内定位系统的结构与模型 ............................................................................................ 8

第三章室内定位系统 ..................................................................................................................... 11

3.1 超声波技术 ...................................................................................................................... 11

3.2 红外技术.......................................................................................................................... 11

3.3 蓝牙技术.......................................................................................................................... 12

3.4 射频技术.......................................................................................................................... 12

3.5 WIFI技术与蓝牙技术 ...................................................................................................... 13

3.6 Zigbee与超宽带技术 ....................................................................................................... 13

第四章结束语 ................................................................................................................................. 14

参考文献......................................................................................................................................... 16

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第一章绪论

1.1 课题背景及研究意义

卫星定位导航系统的产生及发展，让人们拥有了在广阔的室外空间中以前所未有的可靠性、精度获取事物地理位置属性的技术方法，已经基本上解决了在室外空间中进行准确定位的问题，并且已经在军事、资源、交通、农牧渔业、环境、测绘等领域以及人们日常的生活中得到了非常广泛的应用。

然而，虽然定位技术性能、精度都很高,但是其信号遇到障碍物衰减,无法穿透建筑物进行室内定位导航的局限性也日渐凸显,它在室内工作效果并不理想。社会经济的飞速发展及人们生活水平的提高,使得我们对室内的定位导航需求越来越大,比如在博物馆、超市、机场等场所消费者需要快速了解自身所处位置,并到达目的地在矿井、火灾现场,为警察等工作人员提供精确的导航与定位。为了解决室内这一特殊环境定位的问题，必须研究专门的定位方法。与已经非常成熟的室外卫星定位导航系统相比，室内定位技术还处于刚起步阶段，但是却具有很大的应用空间。室内定位的应用领域主要包括导航和工程测量、位置服务和监控以及智能空间。

伴随着人类对室内定位需求的增大,科学技术也在高速发(来自:WwW.CssYq.com 书业 网:室内gps定位)展,总结、分析、研究当前的室内定位技术有利于室内定位技术广泛应用于人们的生产和生活之中。

1.2 研究现状及其趋势

室内定位技术应用的区域是封闭或半封闭空间，室内不止是通常所说的一般建筑物内部，它还包括地下矿井、密集的高层建筑区、树林等。室内环境相比户外要复杂的多，根据不同的环境、应用和需求，用于室内定位的技术主要有:激光、红外、蓝牙、射频、无线电、超声波、计算机视觉、磁场等。其中，有些技术经过开发利用，形成了比较系统的定位服务解决方案或成形的商业产品，但仍有许多技术尚在研究试验中。如使用磁场压力感应的智能地板的研制试验，这种方法需依赖特定的设备，成本昂贵实用性低。

进行室内定位的主要测距方法有到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角度(AOA), RSS技术[等。这些方法都能在定位系统中计算有效的距离，其中到达时间、到达时间差、到达角度技术都能提高定位精度，但是由于室内环境复杂可能会影响其定位精度。

美国高通公司(QUALCOMM)及其子公司Snap Track在GPS定位技术的基础上，提出了A-GPS解决方案。结合CDMA网实现了移动终在室内外端准确的定位。由于A-GPS是基于CDMA网络，需要使用手机作为载体，所以可能需要用户使用特制的手机设备。一般用户很难接受为了不频繁使用的位技术更换手机，并且这种特制的手机相对一般手机耗电量会增加，所以A-GP技术目前没有得到广泛推广。

近几年来一种基于WIFI的室内定位技术进入到大家的视野中，各大媒体争先报道，有的

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