《定位系统》课件

定位系统定位系统是一种利用卫星、无线电、光学或其他技术来确定物体位置、方向、速度等信息的技术它广泛应用于导航、监控、搜索和多种场景中课程目标掌握定位系统的基本熟悉主要定位系统的分析定位系统的应用认识定位系统的挑战原理特点领域和趋势了解定位系统的工作机制、组学习、、探讨定位系统在智能交通、位了解定位系统面临的精度、隐GPS GLONASS成部分和关键技术和等主流定位系置服务、物联网等领域的广泛私等问题并展望未来发展方Galileo BDS,统的发展历程和技术特点应用向什么是定位系统？全球导航卫星系统多种定位技术广泛应用场景定位系统利用全球性的卫星网络结合地面除了卫星导航定位系统还可以采用无线电定位系统在交通导航、位置服务、物联网等,,接收装置实现对位置、时间等信息的测量波、惯性导航、手机信号等多种技术手段领域都有广泛应用为人们的生活和工作提,,,和确定这种基于卫星的导航定位技术广泛为用户提供精准的位置服务供了极大的便利应用于各个领域定位系统的应用领域智能交通位置服务定位系统在车辆导航、交通管理和公基于位置的服务如地图导航、室内定共交通调度等应用广泛位和应急救援都需要依赖定位系统物联网AR/VR定位系统可用于物品跟踪、资产管理沉浸式增强现实和虚拟现实需要依赖和工业生产等物联网应用精准的定位和跟踪技术系统简介GPS全球定位系统是一种基于卫星的导航系统能够提供准确的GPS,时间信息和三维定位服务它由颗卫星组成的星座系统、地面24控制与监测中心以及用户接收机组成卫星不断广播的电波GPS信号经由用户接收机接收并计算就可以确定自己的位置、时间和,,速度系统的组成GPS空间系统地面控制系统用户设备由颗工作卫星组成的一个卫星星座包括监控站和控制站，负责监测和控包括智能手机、车载设备等，能接收24，提供全球覆盖的定位和导航信号制卫星的运行状态和处理信号进行定位导航GPS卫星轨道和信号系统由颗卫星组成它们沿着地球个轨道轨迹运行每颗卫星都携带原GPS24,6子钟发送微波信号包含卫星位置和精确时间信息信号穿过地球大气层到达接,,收机接收机通过三角测量计算自己的位置,卫星信号必须能穿透云层、树林和建筑物卫星通过频谱调制技术确保了传输信号的准确性和抗干扰性接收机工作原理GPS信号接收GPS接收机会捕获来自可见卫星的无线电信号时间同步接收机会利用这些信号同步内部时钟,以确保精确测量时间伪距测量接收机会计算从卫星到自己的伪距,即信号需要的时间乘以光速定位计算通过多颗卫星的伪距测量结果,接收机可以三角定位自己的位置坐标坐标系和时间系统坐标系时间系统定位系统使用地理坐标系包括经定位系统使用时间一个基于,GPS,度和纬度描述地球表面的位置原子钟的连续时间刻度与世界协,,不同应用可能采用不同的投影坐调时存在一些偏差UTC标系时间同步坐标转换定位接收机必须与卫星上的原子不同的应用可能使用不同的坐标钟同步才能精确测量信号传输时系需要进行坐标系转换确保位置,,,间从而计算出位置信息的一致性,定位计算的基本原理测量距离1通过接收卫星信号测量到接收机的伪距离确定坐标2利用三角测量原理计算接收机的三维坐标时间同步3需要保证接收机时钟与卫星时钟同步定位系统的基本原理是通过测量接收机到多颗卫星的伪距离并利用三角测量法计算出接收机的三维空间坐标要确保测量过程中接收机时,钟与卫星时钟保持同步从而得到准确的定位结果,伪距测量和距离测量伪距测量距离测量伪距与距离的关系伪距测量是基于接收到的卫星信号来计算接真正的距离测量需要计算出接收机与卫星之伪距与真实几何距离存在差异需要通过复,收机与卫星之间的距离它考虑了各种误差间的几何距离它需要利用卫星的精确位置杂的数学模型来进行校正和融合从而得到,因素如电离层延迟、对流层延迟、卫星钟信息和精确时间参考才能得到更加精准的精确的定位结果,,差等测距结果差分和增强型GPS GPS差分增强型信号选择GPS GPS利用地面参考站校正卫星数据提高测量精通过卫星和地面信息融合可以进一步改善根据应用需求可选用不同精度的信号,,,GPS,度一般可达到亚米级别适用于需要高精精度和可靠性达到厘米级别应用于高精如标准定位服务或精确定位服务,,SPS度的应用场景度测绘、测量等领域PPS定位系统的精度因素卫星几何分布接收机性能12卫星的位置分布越分散，三维接收机的天线质量、时钟精度定位精度越高和信号处理能力会影响定位精度大气层误差多径效应34电离层和对流层的延迟效应会反射信号会导致距离测量误差引入定位误差，特别是在城市环境下多径效应和遮挡问题多径效应遮挡问题信号在传播过程中会遇到障碍物建筑物、树木等障碍物会遮挡信反射产生多条传播路径造成信号号传播导致接收机无法获取足够,,干扰和定位误差需要采用滤波的卫星信号需要选择最佳天线等技术抑制多径效应位置和使用增强型技术GNSS综合治理通过硬件、软件和算法的综合优化可以有效降低多径和遮挡对定位精度的,影响提升定位系统的性能,定位系统的优缺点优点缺点定位系统为人们提供了高精度的位置信息使得各种基于位置的服定位系统容易受到环境因素的影响如多径效应和信号遮挡导致定,,,务和应用得以实现极大地改善了我们的生活质量位精度下降同时对设备和能源有较高要求需要一定的投资成本,,系统概述GLONASS是俄罗斯开发的全球导航卫星系统于年开始部署GLONASS,1982年建成初步体系它提供全天候、全球范围的导航定位服务,1996包括精密测定、导航和时间传播,系统由颗卫星组成卫星分布在个轨道面上每个轨GLONASS24,3,道面有颗卫星其轨道高度约公里轨道周期为小时819,100,1158分系统概述Galileo是由欧洲联盟和欧洲航天局共同研发的全球卫星导航系统它于年Galileo2016完成初步建设是目前仅次于美国和俄罗斯的第三大全球卫星定,GPS GLONASS位系统系统由颗卫星组成分布在个轨道面上覆盖全球它采用原子钟提Galileo30,3,,供更精准的时间和位置服务此外它还具有搜救功能可以快速准确定位遇险航,,行器系统概述BDS北斗导航系统是由中国主导建设的全球性卫星导航系统提供全球范BDS BDS围的定位、导航和授时服务在基础设施、产业发展和应用方面已达到世界先进,水平系统由空间段、地面段和用户段三大部分组成空间段包括颗导航卫星BDS30,在轨工作可靠性高地面段负责系统管理和维护用户段则包括各类导航终端设,备多系统融合定位GPS1全球定位系统GLONASS2俄罗斯全球导航卫星系统Galileo3欧洲全球导航卫星系统北斗4中国北斗全球导航系统通过融合多个全球导航卫星系统可以大幅提高定位的精度和连续性不同系统之间的相互校准和补充可以弥补单一系统的不足同时多系统融合,,,也有助于增强抗干扰能力和可靠性这种融合定位技术已成为未来定位服务的发展趋势定位系统的未来发展和物联网的影响星座卫星系统的升级5G12随着网络和物联网技术的广泛应用定位系统将实现更快、、伽利略和北斗等全球性卫星导航系统会5G,GPS GLONASS的数据传输和更高的定位精度不断升级扩展提升定位性能,融合定位技术的发展智能定位与应用场景34多源数据融合、视觉定位、惯性导航等新兴技术将与定位系统将与人工智能、增强现实等技术深度融合在智慧城GNSS,形成协作提升室内外一体化定位市、自动驾驶等领域发挥更大作用,定位系统在智能交通中的应用路况监测智能调度自动驾驶智慧停车利用定位系统监测道路实时交基于位置数据实现智能车队管定位系统是自动驾驶汽车的关定位导航助力智慧停车系统,通状况为驾驶员提供准确的理和调度提高运输效率和资键技术实现车辆自主感知周引导司机快速找到最佳停车位,,,实时导航和交通规避建议源利用率围环境和精准定位置定位系统在位置服务中的应用个人导航地理信息服务定位系统可为个人提供精准的位置导航提高出行效率和安全性基于位置的信息服务如餐厅、医院、购物中心等的智能推荐,,安全监控路径规划定位系统可用于人员、车辆等的实时监控提高应急响应能力根据实时交通状况提供最优路径规划提升出行体验,,定位系统在物联网中的应用智能家居智慧物流物联网设备通过定位技术提供精确的管理货物和车辆的实时定位优化路径,,室内定位和智能控制服务提高配送效率资产跟踪可穿戴设备利用定位系统监测重要资产的实时位结合健康监测等功能定位系统可提供,置防止丢失和盗窃个人活动轨迹和健康数据,定位系统在中的应用AR/VR导航定位跟踪远程协作AR VRAR定位系统与技术结合可为用户提供沉浸定位系统为设备提供精准的位置跟踪确结合定位数据可以为远程协作提供空间AR,VR,,AR式的导航体验将虚拟地图信息与用户所处保用户在虚拟空间中的动作与现实世界一致感和位置指引提高工作效率和沟通效果,,位置无缝叠加增强沉浸感,定位系统在智能城市中的应用智能交通智能建筑定位系统支持智能交通管理实现实时定位系统帮助智能建筑实现室内导航,路况监测、动态导航和车辆共享等功、资产跟踪和人员监测等应用能智能电网城市规划定位系统用于电网设备管理、电力设定位系统支持城市规划、城市资源调施监测和智能电表定位等应用配和城市服务优化提升城市运营效率,定位系统在精准农业中的应用无人机遥感农机自动导航精准喷洒利用定位系统引导无人机精准采集农田数据定位系统可指导农机精确作业如自动驾驶依靠定位技术农药、肥料等可精准喷洒到,,如土壤湿度、植被生长状况为精准农业提收割机、拖拉机等提高农业生产效率和节需要的位置避免资源浪费和环境污染,,,,供关键信息约人力成本定位系统在国防军事中的应用导航定位目标跟踪12定位系统为武器、飞行器和车实时跟踪友军和敌军的位置增,辆提供精准的导航数据提高移强战场态势感知和决策支持,动效率和战斗力指挥调度信息共享34协同部署和调度部队提高指挥实时共享位置信息和态势信息,,效率和行动灵活性增强部队间的协同作战能力定位系统的伦理和隐私问题隐私保护安全与滥用道德风险利益平衡定位系统可能会收集用户的敏定位系统的技术还可能被滥用定位系统技术会对个人自主权定位系统带来的便利与风险需感位置数据这引发了隐私方用于跟踪、监视或干扰个人、公平性等价值产生影响需要权衡必须寻求用户隐私、,,面的担忧需要采取有效措施自由必须制定相关法规限要不断评估定位系统的伦理影社会公平与技术发展的平衡点,保护用户的隐私只收集必要制定位系统的使用范围防止响以确保其应用不会违背道在保护权利的同时实现定位,,,,,的信息且保证数据安全其被滥用德与社会公平系统的有效利用总结与展望定位技术的发展应用领域的拓展定位系统正在不断发展和完善精定位系统在智能交通、位置服务,度和可靠性也在不断提高未来、物联网、等领域有广泛AR/VR可能会出现更多卫星导航系统以应用前景将产生更多创新应用,及融合定位的技术伦理和隐私问题随着定位技术的普及隐私保护和伦理问题需要得到更多关注和解决制定,合理的法规和标准非常必要。