《GPS技术》PPT课件

第五章GPS技术第一节 GPS概述 GPS（Global Positioning System 全球卫星定位系统）是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球卫星定位系统。现在国际上已经公认，将这一全球定位系统简称为GPS。美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度。自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。第一节 GPS概述 前苏联早在1982年就开始建立自己的全球卫星定位系统。后来，俄罗斯继续执行这一系统工程计划，到1995年已完成建成。目前这套全球卫星导航系统只由俄罗斯控制使用，未向全世界提供服务。欧洲联盟考虑到全球卫星定位导航系统的应用前景，也打算建立他们自己的全球卫星定位导航系统。目前德俄已联合生产了可以同时接收美国GPS和俄国Glonass信号的卫星定位接收器。当前世界各国对全球卫星定位导航这一高新技术都非常重视，认为其对导航定位和大地勘测技术是一场革命，其民用潜力相当巨大，经济效益相当可观。而我国也建立自己的北斗星系统。在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线导航系统。第一节 GPS概述n北斗”卫星导航试验系统（也称“双星定位导航系统”）为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”，其方案于1983年提出。我国结合国情，科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划：第一步是试验阶段，即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务，为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，研制一些地面应用基础设施设备等；第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统（即“北斗二号”区域系统）；第三步是到2020年，建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。n012年10月25日23时33分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”火箭，成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。这是我国二代北斗导航工程的最后一颗卫星，这是长征系列运载火箭的第170次发射。至此，我国北斗导航工程区域组网顺利完成。第一节 GPS概述（1）无线电导航系统。n罗兰C 工作在100 kHz，由三个地面导航台组成，导航工作区域2 000km，一般精度200300m。nOmega（奥米茄）工作在十几kHz。由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。n多普勒系统 利用多普勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角X）推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。缺点是覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。第一节 GPS概述（2）卫星定位系统。最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统。1958年底，美国海军武器实验室委托霍布金斯大学应用物理实验室研究美国军用舰艇导航服务的卫星系统，海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite System，NNSS）。在这一系统中，卫星的轨道通过地极，所以又称为子午仪卫星导航系统（Transit Satellite Navigation System，TSNS）1964年正式投人使用。由于该系统卫星数目较小（5-6颗）运行高度较低（平均 1000 km）从地面站观测到卫星的时间隔较长（平均 1.5 h）因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。第一节 GPS概述 一、GPS的特点（一）、定位精度高 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。（二）、观测时间短 随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。（三）、测站间无须通视 GPS测量不要求测站之间互相通视，只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚为灵活，也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。第一节 GPS概述（四）、可提供三维坐标 经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。（五）、操作简便 随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。（六）、全天候作业 目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。第一节 GPS概述（七）、功能多、应用广 GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1M/S，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。GPS系统的应用前景当初，设计GPS系统的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS系统展现了极其广阔的应用前景。第一节 GPS概述二、GPS系统构成 全球定位系统由三部分构成：地面监控部分、空间部分和用户装置部分。（一）、地面控制部分：GPS的地面监控部分目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括主控站、卫星检测站和信息注入站。主控站位于美国科罗拉多州斯平士的联合空间执行中心，3个注入站分别设在大西洋的阿松森岛。印度洋的狄哥伽西亚和太平洋的卡瓦加兰，5个监控站设在主控站、3个注入站和夏威夷岛。第一节 GPS概述 监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。每个监测站配有GPS接收机，对每颗卫星进行常年连续不断地观测，每6秒进行一次伪距测量和多普勒观测、采集气象要素等数据。监测站是一个无人值守的数据采集中心，受主控站的控制，定时将观测数据传送到主控站。5个监测站均匀分布在全球范围，保证了GPS精密定轨的精度要求。第一节 GPS概述 主控站能完成下列功能：n1、采集数据。它采集各个监测站传送的数据，包括卫星的伪距、积分多普勒、时钟、工作状态、监测站自身的状态、气象要素的参考星历。n2、编辑导航电文。根据采集的数据计算每一颗卫星的星历、时钟改正数。状态参数、大气改正数等，并按一定格式编辑为导航电文，传送到注入站。n3、诊断功能。对地面支撑系统的协调工作和卫星的健康状况进行诊断，并进行编码和编入导航电文发送给用户。n4、调整卫星。根据需要对卫星进行调整。或者调整卫星轨道到正常位置，或者用备份卫星取代失效的工作卫星。主控站将编辑的导航电文传送到3个注入站，然后由注入站定时将这些信息注入各个卫星。这样，地面支撑系统完成了全部任务。第一节 GPS概述（二）、空间部分 24颗卫星基本均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面相对赤道平面的倾角为55，各轨道平面之间的交角为60，每个轨道平面内的卫星相差90，任一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30。卫星运行周期为11小时58分。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目随时间和地点而不同，可为4至11颗。GPS的空间部分和地面监控部分是用户广泛应用该系统进行导航和定位的基础，均为美国所控制。第一节 GPS概述（三）、用户装置部分 既GPS信号接收机。GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰、空中的飞机、行走的车辆等），载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。第一节 GPS概述 接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止丢失数据。近几年，国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。第二节 GPS工作原理 GPS系统定位的原理主要是测定用户至卫星的距离来定位。测定某点至已知位置的三颗卫星的距离即可确定某点的三维坐标。为什么GPS系统要设计成任何时间都能收到四颗卫星的信号呢？因为GPS接收机中的时钟，不可能设置昂贵的原子钟，所以就利用测定第四颗卫星，来校准GPS接收机的时钟。（一）、确知卫星所处的准确位置。GPS系统地面控制部分的监测站通过各种手段，连续不断监测卫星的运行状态，适时发送控制指令，使卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历，注入卫星，且经由卫星发送给GPS接收机。正确接收每个卫星的星历，就可确知卫星的准确位置。第二节 GPS工作原理（二）、确知时间基准 GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的原子钟，并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息，同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息，使与自身的时钟同步，就可获得准确的时间。每测量三颗卫星可以定位一个点。利用第四颗卫星和前面三颗卫星的组合，可以测得另一些点。理想情况下，所有测得的点，都应该重合。但实际上，并不完全重合。正是利用这一点反过来可以校准GPS接收机的时钟。第二节 GPS工作原理（三）、测定卫星至用户的距离 为了获得距离观测量，主要采用两种方法：第一种方法是测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间，称为伪距测量；第二种方法是测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。采用伪距观测量定位速度最快，而采用载波相位观测量定位精度最高。通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。第三节 GPS在道路运输业中的应用 GPS的应用领域，上至航空航天器，下至捕鱼、导游和农业生产，已经无所不在了，海湾战争美军总指挥霍纳将军曾说：“GPS的应用只受到人们想象力的限制”。如：nGPS应用于导航主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航。nGPS应用于授时校频电力，邮电，通讯等网络的时间同步。nGPS应用于高精度测量地球物理资源勘探、市政规划控制、道路和各种线路规划。nGIS应用于农业精细农业。第三节 GPS在道路运输业中的应用 我们主要来看看GPS在物流中的应用(一)、用于铁路运输管理 我国铁路开发的基于GPS的计算机管理信息系统，可以通过GPS和计算机网络实时收集全路列车、机车、车辆、集装箱及所运货物的动态信息，可实现列车、货物追踪管理。只要知道货车的车种、车型、车号，就可以立即从近10万km的铁路网上流动着的几十万辆货车中找到该货车，还能得知这辆货车现在何处运行或停在何处，以及所有的车载货物发货信息。铁路部门运用这项技术可大大提高其路网及其运营的透明度，为货主提供更高质量的服务。第三节 GPS在道路运输业中的应用(二)、用于军事物流 全球卫星定位系统首先是因为军事目的而建立的，在军事物流中，如后勤装备的保障等方面，应用相当普遍。尤其是在美国，其在世界各地驻扎的大量军队无论是在战时还是在平时都对后勤补给提出很高的需求，在战争中，如果不依赖GPS，美军的后勤补给就会变得一团糟。美军在20世纪末的地区冲突中依靠GPS和其他顶尖技术，以强有力的、可见的后勤保障，为“保卫美国的利益”做出了贡献。对此，我国引起了重视，我国军事部门也在运用GPS。第三节 GPS在道路运输业中的应用 (三)、GPS在交通系统中的应用 GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，例如：1、车辆跟踪 利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。第三节 GPS在道路运输业中的应用 2、提供出行路线的规划和导航 规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。人工线路设计：由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。第三节 GPS在道路运输业中的应用 3、信息查询 为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。4、车辆调度 指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。5、紧急援助 通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。第四节 网络GPS在物流业中的应用 随着互联网的蓬勃发展，GPS也进入了网络时代。GPS、GIS、GSM等各项先进技术的强强联合造就了现在的网络GPS，它的出现将大大促进物流产业的发展。（一）、网络GPS的概念和特点 网络GPS就是指在互联网上建立起来的一个公共GPS监控平台，它同时融合了卫星定位技术、GSM数字移动通信技术以及国际互联网技术等多种目前世界上先进的科技成果。网络GPS综合了Internet与GPS的优势与特色，取长补短，它解决了原来使用GPS所无法克服的障碍：首先，其可降低投资费用。网络GPS免除了物流运输公司自身设置监控中心的大量费用，其不仅包括各种硬件配置，还包括各种管理软件。其次，网络GPS一方面利用互联网实现无地域限制的跟踪信息显示；另一方面，又可通过设置不同权限做到信息的保密。第四节 网络GPS在物流业中的应用 网络GPS的特点大致如下：n1、功能多、精度高、覆盖面广，在全球任何位置均可进行车辆的位置监控工作，充分保障网络GPS所有用户的要求都能够得到满足；n2、定位速度快，有力地保障了物流运输企业能够在业务运作上提高反应速度，降低车辆空驶率，降低运作成本，满足客户需要；n3、信息传输采用GSM公用数字移动通信网，具有保密性高、系统容量大。抗干扰能力强，漫游性能好、移动业务数据可靠等优点；n4、构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。第四节 网络GPS在物流业中的应用（二）、网络GPS的工作流程 车载单元即GPS接收机在接收到GPS卫星定位数据后，自动计算出自身所处的地理位置的坐标，后经GSM通信机发送到GSM公用数字移动通信网，并通过与物流信息系统连接的DDN专线将数据送到物流信息系统监控平台上，中心处理器将收到的坐标数据及其他数据还原后，与GIS系统的电子地图相匹配，并在电子地图上直观地显示车辆实时坐标的准确位置。各网络GPS用户可用自己的权限上网进行自有车辆信息的收发、查询等工作，在电子地图上清楚而直观地掌握车辆的动态信息（位置、状态、行驶速度等），同时还可以在车辆遇险或出现意外事故时进行种种必要的遥控操作。第四节 网络GPS在物流业中的应用（三）、网络GPS对物流业所起的作用n1、实时监控功能。任意时刻通过发出指令查询运输工具所在的地理位置（经度、纬度、速度等信息）并在电子地图上直观地显示出来。n2、双向通信功能。网络GPS的用户可使用GSM的话音功能与司机进行通话或使用本系统安装在运输工具上的移动设备的液晶显示终端进行消息收发对话。驾驶员通过按下相应的服务、动作键，将该信息反馈到网络GPS，质量监督员可在网络GPS中心的显示屏上确认其工作的正确性，了解并控制整个运输作业的准确性（发车时间、货时间、卸货时间、返回时间等等）。第四节 网络GPS在物流业中的应用3、动态调度功能。调度人员能在任意时刻通过调度中心发出文字调度指令，并得到确认信息。运输工具待命计划管理。操作人员通过在途信息的反馈，运输工具未返回车队前即做好待命计划，可提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。运能管理。将运输工具的运能信息、维修记录信息、车辆运行状况信息、司机人员信息、运输工具的在途信息等到多种信息提供调度部门决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运能。第四节 网络GPS在物流业中的应用4、数据存储、分析功能。实现路线规划及路线优化，事先规划车辆的运行路线。运行区域，何时应该到达什么地方等，并将该信息记录在数据库中，以备以后查询、分析使用。网络GPS系统可以进行可靠性分析，包括：汇报运输工具的运行状态，了解运输工具是否需要较大的修理，预先做好修理计划，计算运输工具平均天差错时间，动态衡量该型号车辆的性能价格比。5、服务质量跟踪。在中心设立服务器，并将车辆的有关信息（运行状况、在途信息、运能信息、位置信息等用户关心的信息）让有该权限的用户能异地方便地获取自己需要的信息。同时还可对客户索取的信息中的位置信息用相对应的地图传送过去，并将运输工具的历史轨迹印在上面，使该信息更加形象化。第四节 网络GPS在物流业中的应用 依据资料库储存的信息，可随时调阅每台运输工具的以前工作资料，并可根据各管理部门的不同要求制作各种不同形式的报表，使各管理部门能更快速、更准确地做出判断及提出新的指示。网络GPS的出现无论是对GPS供应商还是对物流运输企业来讲都是一个真正的好消息，因为其直接导致的是投资费用的降低与信息显现的无地域性限制，而最终的结果则是GPS门槛的降低及普及率的提高，从而使更多的物流企业从中受益。第四节 网络GPS在物流业中的应用（四）、网络GPS发展的现状 面对GPS为其带来如此之多的效用与便利，很多物流运输企业跃跃欲试，但在同时还有一部分企业不敢贸然采用，而是持观望态度，谁都不愿成为第一个吃螃蟹的人。据近期一项业内人士的调查，50%的企业认为GPS投资费用偏高且市场条件不成熟，60%的企业认为GPS自身技术及配套设施不够完善，50%的企业认为缺乏售后服务的支持，20%的企业认为操作简便性不够。正是这些原因把物流运输企业挡在了GPS的门外，成为GPS推广应用的绊脚石。其中投资费用偏高，是最主要的因素。第四节 网络GPS在物流业中的应用（五）、通过相关技术的运用将网络GPS转变为服务经济发展的便捷工具 网络GPS通过采用软件工程化的方法进行设计开发，GPS、GSM、GIS等技术紧密结合，充分考虑用户需求，具有功能完善、操作简单、维护方便的特点。随着WAP（无线传输协议）的运用及XML语言的开发，随时随地通过各种类型的端口接收信息已成为可能，它们与网络GPS的结合必将会更好地促进GPS的发展。网络GPS的运用已经为交通运输体系的发展起着不可忽视的作用，并将会在以后为物流运输企业业务的发展提供更加广阔的前景。第五节 手机定位技术一、概述 手机定位技术指采用基于卫星或网络的定位技术确定无线用户的地理位置，并基于手机终端提供的位置服务。1993年11月美国一个叫做詹尼弗库恩的女孩遭绑架之后被杀害，在这个过程当中，库恩用手机拨打了911电话，但是911呼救中心无法通过手机信号确定她的位置.由于这个事件，导致美国的FCC(美国通信委员会)在1996年推出了一个行政性命令E911，要求强制性构建一个公众安全网络，即无论在任何时间和地点，都能通过无线信号追踪到用户的位置。第五节 手机定位技术 按照服务的方式，手机手机定位技术服务主要有SMS、WAP 和客户端三种形式，另外还有MMS(彩信)和IVR（互动式语音应答）等补充形式。基于SMS提供的服务主要是查询自己位置、查询他人位置以及查询周边信息。基于WAP的服务可以为用户提供地图显示，受无线连接速度的限制，WAP的地图浏览功能响应较慢，而且地图精度低。第五节 手机定位技术 客户端模式是目前能够提供最佳和最全面服务的一种方式。在这种模式下，用户手机已经内置或下载了导航软件和高精度地图。使用时，用户只需运行软件，并基于软件界面来操作所有功能。这种服务的优势是地图精度高和响应速度快，因为终端每次与网络的通信主要是交换位置数据，而不必重新下载地图。凭借为用户提供更好的使用体验，基于客户端的方式将成为手机定位技术未来的发展方向。中国移动在2006年9月1日推出的手机地图业务即是基于这种客户端模式。不过，这种模式的局限性在于需要终端的支持。例如，中国移动的手机地图业务要求终端是运行IOS或安卓操作系统的智能手机，而联通的定位之星业务要求CDMA手机支持gpsOne技术。第五节 手机定位技术二、几种常用的手机定位技术 目前技术上实现手机定位的方案可以划分为三大类：基于移动终端的技术方案、基于移动网络的技术方案和两者的结合。（一）、网络独立定位1、蜂窝小区定位技术（Cell Of Origin，COO）蜂窝小区定位技术是根据移动台所处的小区标识号ID来确定用户的位置。移动台在当前小区注册后，在系统的数据库中就会有相对应的小区ID号。只要系统能够把该小区基站设置的中心位置（在当地地图中的位置）和小区的覆盖半径广播给小区范围内的所有移动台，这些移动台就能知道自己处在什么地方，查询数据库即可获取位置信息。该定位方案的优点是无需对网络和手机进行修改，响应时间短。但它的定位精度取决于小区的半径。第五节 手机定位技术2、抵达时间定位技术（Time Of Arrival，TOA）它是基于测量信号从移动台发送出去并到达消息测量单元（3个或更多基站）的时间来定位。移动台位于以基站为圆心、移动台到基站的电波传播距离为半径的圆上。通过多个基站进行计算，移动台的二维位置坐标可由3个圆的交点确定。但是，与下面要介绍的增强型观测时间差定位技术E-OTD 不同的是，它没有使用位置测量单元，因此，必须通过与在基站上安装了全球卫星定位系统GPS或原子钟的无线网络之间的同步来实现。第五节 手机定位技术3、角度到达定位技术（Arrival Of Angle，AOA）该技术根据信号到达的角度，确定移动台相对于基站的角度关系，只要测量一个移动台距两个基站的信号到达角度，就可以确定出移动台的位置。信号到达角度测量需要定向天线，虽然理论上这种测量在基站和移动台都可以进行，但为了保证轻便性，并不适宜在移动终端上使用。角度到达定位技术是基于网络的定位方案，优点是可以在话音信道上工作，不需要高精度的系统定时。但缺点是需要复杂的天线，易出现定位盲点，实施成本较高。第五节 手机定位技术4、抵达时间差异定位技术（Time Difference Of Arrival，TDOA）该定位技术是通过检测信号到达两个基站的时间差，而不是到达的绝对时间来确定移动台位置的，降低了对时间的同步要求。移动台定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上。确定移动台的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程，两条双曲线即为移动台的二维位置坐标。由于这种定位技术不要求移动台和基站之间的同步。因此在误差环境下性能相对优越，在蜂窝通信系统的定位技术中备受关注。它也是基于网络的定位方案，优点是精度较高，实现容易。缺点是为了保证定时精度，需要改造基站设备。第五节 手机定位技术5、增强型观测时间差定位技术（Enhanced-Observed Time Difference，E-OTD）该技术的实现原理是：手机对服务小区基站和周围几个基站进行测量，算出测量数据之间的时间差，并用此计算用户相对于基站的位置。增强型观测时间差定位技术是基于网络的定位方案，是目前使用最多的技术，也是欧洲电信标准化组织（ETSI）建议使用的主要技术。第五节 手机定位技术（二）、手机独立定位 该类技术是通过在手机内部加GPS接收机模块，并将普通手机天线换成能够接收GPS信号的多用途天线。手机接收GPS数据进行计算，确定移动台的位置信息(包括经度、纬度、速度、时间、轨迹等参数)并将结果报给移动网络。这种方法，主动权全部决定于手机，其精度与GPS一样，可达510米，为了保护个人的隐私权，用户可以关掉手机的GPS功能。为实现此方案需要对手机的软、硬件进行改造。第五节 手机定位技术（三）、联合定位 联合定位，即利用手机定位功能与网络定位功能的结合。联合定位的典型代表是，辅助全球卫星定位系统A-GPS（Assistant Global Positioning System）定位技术。A-GPS 与 GPS 方案也需要在手机内增加 GPS 接收机模块，并改造手机天线，但手机本身并不对位置信息进行计算，而是将 GPS 的位置信息数据传给移动通信网络，由网络的定位服务器进行位置计算，同时移动网络按照 GPS 的参考网络所产生的辅助数据，如差分校正数据、卫星运行状态等传递给手机，并从数据库中查出手机的近似位置传给手机。第五节 手机定位技术三、手机定位技术在物流中的应用 基于手机定位的信息服务系统结构，利用手机作为采集的手段和信息发布的平台，可以提供丰富的服务。（一）个性化的监控和查询功能 手机能够通过网络定位或者AGPS定位的方法，响应系统查询的指令，显示自身的实时位置信息。因此，通过车载移动通讯设备或者驾驶员携带的手机能够实时监控车辆位置，实现对运输过程的全程控制。同时它也能向用户提供十分方便和个性化的查询服务。例如，它可以通过手机通讯定时向客户发送车辆的位置信息，避免了用户的无谓等待。使用小区定位原理，当车载手机和用户手机在同一服务区的时候，向用户发送货品接近的短信，可以让客户有所准备。这些人性化的服务都能够以较低的成本，提高货物运输过程的透明度和用户的参与度，改善物流服务的质量。第五节 手机定位技术（二）报警和求助功能 手机定位技术最早的应用就是美国的E911求助定位。美国联邦电信委员会的强制要求也是基于这个考虑。在车辆遇险和需要求助的时候，只需要拨通电话甚至只按一个键，就可以自动向系统报告自己的位置,实现快速报警，同时避免了司机由于对周围环境不熟悉带来的报警困难,进而提高商用车运行的可靠性。第五节 手机定位技术（三）与ITS结合的调度和管理 手机定位技术为现代物流和ITS的结合提供了新的契机。手机不但能够提供位置服务，也是信息采集的手段和信息发布的重要平台。通过大量的手机定位点，结合地图匹配技术、交通信息提取技术和交通信息预测算法，可以得到路网实时和短期预测的交通状况，为科学调度和管理货物车辆提供了新的信息来源，使调度人员能够考虑道路状况对货物的延误，准确预测旅行时间。基于交通信息的路径诱导，还可以为货物车辆提供最好的路径选择,缩短运输时间,同时，调度中心能够根据需求和车队位置情况合理调配车辆，减少空载率和行程时间。根据GPS定位需求而开发的地图匹配技术和交通信息提取技术,经过改进,能够兼容手机定位技术得到的位置信息,快速形成一个综合的信息平台,增强ITS信息平台的价值,并减少手机定位应用的技术难度。第五节 手机定位技术四、手机定位应用于物流的优势和不足 手机定位和目前应用较多的GPS定位相比,有很多优点。例如，在城市中，由于高大建筑物的遮挡和其他信号的干扰，GPS定位信息时常中断，存在很多盲点。而手机所依赖的基站在城市中最为密集，信号也相对较好，可以满足主要路段的不间断定位。手机定位的成本较低，其中AGPS芯片现在已经被集成到GMS和CDMA的芯片中，价格仅23美元，采用交接区定位的方式成本更低。手机定位有利于物流和ITS的结合，GPS定位由于费用问题，到目前也未能用于大规模交通数据采集和旅行时间预测。手机定位方式则由于成本低廉，数据来源丰富，在交通信息采集方面很有前途。目前，上海已经开始在这方面的尝试，联通公司也在其CDMA基础上开发为物流业服务的“定位之星”服务。第五节 手机定位技术 手机定位的技术应用目前处于尝试阶段，有很多问题需要解决。手机的定位精度和GPS相比，还有一定的距离，也需要在技术的发展中逐步解决。在乡村地区，手机的基站密度较低、信号较差，为定位带来一定的困难。利用手机的交通信息采集需要排除大量的非车载手机的信号干扰，从中提取有用信息，因此，处理信号噪声的工作量较大。另外，提取手机位置信息涉及个人隐私问题，需要从技术上加以解决，保证个人信息不被泄漏。但是应该看到，手机定位精度较高的城市地区也正是GPS定位遇到困难较多且物流中位置信息要求较高的地区，手机定位为现代物流和ITS（智能运输系统）的结合提供了新的契机。随着技术的进一步成熟，手机定位的用途将越来越广泛。第五节 手机定位技术定位知识n第一、某些影视作品为了增加观赏度和悬念，错误的将手机定位描述为必须通话一定时间才可定位成功。而实际上，只需要被定位手机开机，根本不用通话就可实施定位。n第二、手机关机由于没有信号发射，基站无法抓取到被定位手机的信号，无法实施定位。n第三、手机定位是对手机卡定位，而不是对手机定位。被定位的手机号码只要开机，无论更换任何手机都可正常定位，但是无法对原使用的手机机身串号进行定位。n第四、被定位手机号码设置来电转接，等同于手机关机，是通过转接到其他号码实施通话的，这种情况同样无法定位。第五节 手机定位技术 手机定位技术由于其低廉的成本、庞大的信息来源和广阔的应用前景，正在成为ITS的一个新亮点。随着手机定位技术的完善，它能够为物流企业和客户提供高质量的服务，并能够促进ITS与现代物流的结合，实现实时的车辆诱导。目前，国外有些公司如沃达丰公司已经开始了这方面的尝试，国内也开始了这方面的研究，联通和移动通讯已经推出了手机定位服务，一些公司也提供基于手机的货物查询，虽然目前只是局部的尝试,但随着技术的成熟，手机定位技术必将快速进入我们的生活,也将推动我国物流业的跨越式发展。