GIS-基于位置的空间信息服务LBS（8）

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移动定位技术

移动定位是指获得在参考坐标系下移动物体的空间位置信息，它既是LBS应用的起始点，也是LBS研究的重点。

近年来，移动定位技术受到越来越多的关注，推动了对移动定位技术的研究及测距技术的发展。据统计，2004年在国际上各种移动通信业务用户数排名中，定位业务用户已超过移动电子商务、移动银行等增值业务，仅低于语音业务而位居第二。移动定位技术代表着全新的商机，代表着移动技术发展的一个新的阶段。

1.移动定位技术概念

空间位置信息一般包括与移动终端有关的坐标（二维或三维），通常指移动终端所处位置的经度、纬度和高度等信息。

移动定位技术就是指通过无线终端和无线通信技术的配合，确定移动用户的实际位置信息。

移动定位技术的基本原理：移动目标通过与多个已知坐标位置的固定基站（地面或空中）进行交互，获得相应测量参数后，利用适当的处理方法获得移动目标在空间中的位置。测量参数一般包括无线电波的传输时间、幅度、相位和到达角等。

2. 移动定位技术的分类

定位技术分为三大类：基于网络的定位技术（Network-based Technology）、基于移动终端的定位技术（Handset-based Technology）及基于网络和移动终端的混合定位技术。

基于网络的定位技术：网络利用移动终端传来的信号计算出移动终端位置的定位称为基于网络的定位。基于网络的定位技术，由多个固定位置接收机同时检测来自移动终端的信号，经计算并将与移动终端位置有关的特征信息送到网络中的移动定位中心进行处理，由集成在移动定位中心中的位置计算功能模块计算出移动终端的估计位置，并将测量结果传送给移动终端。

基于移动终端的定位技术：移动终端利用来自多个基站的信号计算出自己的位置称为基于移动终端的定位。由移动终端执行测量并计算定位结果，在蜂窝网络中也叫前项链路定位系统。其定位过程是由移动终端根据接收到的多个已知位置发射机发射信号携带的某种与移动终端位置有关的特征信息确定其与各发射机之间的集合位置关系，再由集成在移动终端中的位置计算功能模块，根据有关定位算法计算出移动终端的估计位置。

移动终端定位系统包括全球定位系统（GPS）、基于移动终端发送和接收信号的定时或角度的覆盖三角技术（EOTE、TOA）以及来源蜂窝小区（Cell of Origin，COO）

基于GPS的移动定位

混合定位技术：即将两者有机结合起来对位置进行定位，它结合了基于网络的定位技术于基于终端的定位技术这两者的优点。

3.移动定位技术的选择 在移动通信系统中要实现对移动终端的定位，必须选择合适的定位系统及合适的定位技术。通常要考虑以下几方面：

1）定位精度：定位精度直接影响到定位服务的质量，是定位技术性能最重要的体现，对精度的要求很大程度上决定了定位技术的选择。但实际上，不同的定位服务要求的定位精度差异很大。例如，基于位置的计费或信息服务等业务只需要达到小区级别的精度就可以了，但对于紧急业务和车辆导航等，则需要较高的精度。需要根据不同的定位服务选择当前合适的技术，以较小成本代价获取最大的盈利。

2）覆盖能力：覆盖能力是定位技术性能的另一个重要体现。有些定位技术需要定位网络的连续覆盖，以完成定位的多点测量。在移动通信网络中，随着业务量的不同，城市、郊区和偏远地区基站的密集程度有着相当大的差异。在一些城市中心，基站之间的距离只有一二百米，而偏远地区则可能达到几十公里甚至上百公里。对于网络多点测量技术就很难保证其定位网络的连续覆盖。

3）投资成本：选择定位方案时，最好的技术并不一定是最好的选择。一般来说，精度搞得定位技术需要更高的软硬件配置，从而增加了运营成本。提供的定位精度越高相应的投资成本也越高。在满足定位精度要求的前提下，一般愿意选择投资小的技术方案。

4）是否支持现有基站：

5）现有网络是否支持：

4.卫星定位技术

卫星定位是指通过利用卫星和接收机的双向通信来确定接收机的位置，可以实现全球范围内实时为用户提供准确的位置坐标及相关的属性特征。

卫星定位的基本原理：围绕地球运转的人造卫星连续向地球表面发射经过编码调制的连续波无线电信号，编码中载有卫星信号准确的发射信号，以及不同时间卫星在空间的准确位置。载于海陆空各类运载体上的卫星导航接收机在接收到卫星发出的无线电信号后，如果它们有于卫星钟准确同步的时钟，便能测量出信号的到达时间，从而能算出信号在空间的传播时间。再用这个传播时间乘以信号在空间的传播速度，便能求出接收机与卫星之间的距离，利用4颗卫星建立方程式，构成方程组，从而解算出接收机的位置坐标。

5.GPS

GPS（Global Positioning System）是由美国国防部授权研制的卫星导航定位系统。它是一种可以定时和测距的导航系统，可向海军舰船、空中飞机和陆地车辆提供全球、全天候、连续、实时服务的高精度三维位置、三维速度和时间信息。

GPS定位的基本原理是：位于地面的GPS接收机检测GPS卫星发送的扩频信号，通过相关运算获取到达时间信息并由此计算出卫星到接收机的距离，再结合卫星广播的星历信息计算卫星的空间位置，完成定位计算。

GPS由空间部分（导航卫星星座）、控制部分（地面监控系统）和用户部分（接收终端）3大部分组成。

空间部分：由一组GPS卫星组成，GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度。导航卫星设计寿命为7.5年，轨道距地面高度为20128km，运行周期为12恒星小时。

目前美国采用两种限制性政策：选择性可用性（SA）政策，有意使频率漂移和降低轨道精度，使C/A码原有的定位精度从20~40m降低到100m；反欺骗政策（AS），为防止P码被非授权用户使用，将Pma改为Y码，使非授权用户无法解除P码

控制部分：主要是地面监控系统，它负责监控GPS的工作，是GPS系统的神经中枢，也是保证GPS协调运行的核心部分，由美国国防部监管。一般包括一个主控站、3个注入站和5个监控站。

1）主控站：即卫星操作控制中心（CSOC），位于加州Falcon空军基地，主要负责接收处理来自各个监控站跟踪数据，完成卫星星历和原子钟计算，卫星轨道和钟差参数计算用以产生向空间卫星发送更新的导航数据。

2）监控站：监控站对卫星进行跟踪与测轨，以2200~2300MHZ频率接收卫星的遥测数据，进行轨道预报，收集当地气象及大气和对流层对信号的时延数据，连同时钟修正、轨道预报参数一起送给主控站

3）注入站：将主控站送来的卫星星历、钟差信息和轨道修正参数，每天一次注入到卫星上的导航电文存贮器中。

用户部分：主要是GPS信号接收机，其任务是：捕获按一定卫星高度截止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，实时计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

差分技术：美国政府出于军事目的，把GPS系统设置为两种级别的服务，其中C/A码为全球用户免费使用，但对C/A码采取人为降低精度的措施-选择可用性（SA）政策，这样使得单机定位只能达到100m，这种精度为GPS系统精度，而与GPS接收机无关。为了提高实时定位精度，人们提出了差分GPS技术，经差分校正的GPS接收机定位精度优于30m，测速精度优于0.1m/s，计时精度优于10ms

6.CLONASS

前苏联自1978年10月开始，发射自己的全球卫星导航系统格林纳斯（GLONASS）试验卫星。也是有卫星星座、地面控制系统和用户设备3部分组成。

卫星星座：采用24颗卫星，均匀分布在3个圆形轨道平面上，每个轨道面有8颗卫星，轨道高度为19000km，倾角64.8°，轨道偏心率为0.01，地轨重复周期为8天，轨道同步周期为17圈。

地面控制系统：包括位于莫斯科的系统控制中心和分布于全俄罗斯的指令跟踪站组成的网络。CTS站跟踪GLONASS可见卫星，它遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向卫星发送指令和导航信息。

用户设备：GLONASS接收机用于接收GLONASS卫星信号并测量其伪距和速度，同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机中的计算机对所有输入数据进行处理并算出坐标位置的3个分量以及速度矢量的3个分量和时间。

7.GALILEO

欧洲在1999年正式推出“伽利略”导航卫星计算，该计划在2004年4月欧盟15国交通部长会议上批准启动，“伽利略”导航卫星系统正按原定研发计划分步实施。

8.COMPASS

COMPASS是我国自主研发的全球卫星导航系统，包括“北斗一号”和“北斗二号”两套系统。

北斗一号卫星定位系统由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星、中心控制系统、标校系统和各类用户机等组成。系统的工作原理是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统，中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。

北斗一号系统的主要功能包括定位，即快速确定用户所在地的地理位置，向用户及主管部门提供导航信息；通信，即用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信；授时，即中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值

北斗二号系统正在建设，预计2020年前完成

9.混合定位技术 采用GPS和基站定位双模结构，它是将终端中GPS系统接收定位卫星发来的定位数据和通过基站定位手段获得的移动目标定位数据，经过数据融合后产生地理位置坐标数据。主要有A-GPS定位技术和GPS One定位技术

10.移动定位技术的发展

光跟踪定位：利用光线传播原理对目标进行定位的一种技术，最常见的是激光定位。该技术要求所跟踪目标和探测器之间线性可视，而且所监测的目标必须是不透明的。光定位技术可被应用于机器人系统，通过固定的红外线摄像机和很多红外线发光二极管的一系列协同配合，达到定位的目的。由于其本身的特点，要实现高精度的光定位技术，其配备要求比较复杂。

室内定位：

超声波定位

蓝牙定位

射频标签（RFID）定位

自适应定位

任务1：利用百度地图SDK开发一app实现地图的加载，放大，缩小

步骤：

1.下载android studio

https://developer.android.google.cn/studio/

2.安装android studio

3.下载开发包

http://lbsyun.baidu.com/index.php?title=androidsdk/guide/create-project/androidstudio