中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2009)09-0102-04 基于ZigBee技术的RFID空间定位系统 房淑芬 (辽宁省铁岭师范高等专科学校,铁岭112001) 摘 要:通过ZigBee mote与RFID reader结合的方式应用随机数定位算法展示了一种低能耗的基于Zigbee技术的R FID空间定位系统,使得对佩带了Zigbee mote的人可以实时进行定位。在本系统中,通过使用基于取样的表示方法,定位算法能够表示任意分布。通过将系统实现的算法与算法原型比较,可以发现在Non-Line-Of-Sight(NLOS)场景下,本算法的定位错误(positioning er-r ors)有明显改进。 关键词:RFI D;ZigBee;空间定位算法 RFID space location system based on ZigBee technology FANG Shu-fen (Tieling Normal C ollege of Liaoning Province,Tieling112001,China) Abstract:This paper presented a low energy cost RFID space location system based on Zigbee technology by using the combination of ZigB ee mote and R FID reader,and random sa mpling algorithm,by which a person holding an Zigbee mote can be located in real time.In this system,by using the representation based on random sa mpling,the location algorithm can represent ar bitrar y distribution.According to the comparison of the algorithm implemented in this system and the prototype algorithm,we it is concluded that the location err ors in this algorithm have been distinctly impr oved under the scenario of Non-Line-Of-Sight(NL OS). Key words:RFID;ZigBee;space location algorithm 0 引言 移动计算设备、无线技术和Inter net的飞速发展,促使人们对位置感知的服务系统越来越感兴趣。在许多应用中,都需要知道一个物体的确切位置。其中,GPS[1]是最著名,也是应用最广泛的定位系统,它被用来对户外移动的物体进行定位。对于室内的定位机制,有红外线[2]、超声波[3]、RFID[4]等等。 上面介绍了三种基于网络的定位机制。它们的共同点是采用固定的接收装置来接收佩带在人或物体上的发射装置发出的信息并将这些信息通过有线网络转发到控制中心。这些机制经常在一些跟踪系统中被采用。 红外线机制为每一个物体附带一个标签,这些标签周期性地通过红外线发射器发射自己的唯一的ID,固定的接收装置接收这些信息并通过有线网络将这些信息传到控制中心,通过这种方式来实现对室内物体的识别、定位。但是,这种机制存在两个缺点,首先它要求发射装置跟接收装置之间的光线不能被阻隔,另外,它要求在一个建筑内布置一个有线的网络以进行数据的传输。 超声波机制与红外线机制的区别就是把红外线换成了超声波。但是,由于目前超声波装置结构比较复杂,使得它的成本过高,目前还很难让大多数用户接受。RFID定位的典型系统是LANDMARC(Location identification based on dynamic active RFID calibra-tion)[4],它使用tags和r eaders来实现定位。这一系统的精确度随着所部署的tag的密度的增加而增加。但是部署太多的ta g是不实际的。 收稿日期:2009-02-10 作者简介:房淑芬(1965-),女,副教授,本科,研究方向为电子测量技术。 — 102 —
空间定位技术与定位信息 学院： 专业： 学生姓名： 学号：
合成孔径雷达（InSAR） 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20 年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点。微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的。 传统的SAR 技术只能获得目标的二维信息，它缺乏获取地面目标三维信息和监测目标微小形变的能力。通过将干涉测量技术与传统SAR 技术结合而形成的合成孔径雷达干涉技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）提供了获取地面三维信息的全新方法。 一、InSAR技术基本原理 InSAR的原理是通过两副天线同时观测或通过一副天线两次平行观测，获取地面同一景观的复图像对，根据地面各点在两幅复图像中的相位差，得出各点在两次成像中微波的路程差，从而获得地面目标的三维信息。[1] 雷达数据干涉处理要满足几个条件[2]，第一，基线长度要满足相干的要求；第二，相干图像获取期间成像区变化要足够小；第三，将数据处理成SLC(单探视复数)格式。 InSAR 数据处理的核心算法包括SAR 图像配准、干涉相位图的生成和滤波、相位解缠、干涉基线参数确定或估计等。其数据处理流程和处理步骤可以概括如下： (1)获取满足InSAR处理条件的机载或星载雷达数据； (2)对每一频段数据按斜距坐标生成复数SAR图像； (3)根据两个复数图像，计算图像中每一个配准像元的相位差，即干涉相； (4)用相位解缠技术解2π模糊性； (5)将解缠过的相位差转换为地物高程角；
研究生试卷 2013年— 2014年度第二学期 课程名称：空间定位技术评分：_________ 专业：测绘工程年级： 2013 研究生姓名: * * * 学号：********** 任课教师姓名： * * * 注意事项 1．答题必须写清题号； 2．字迹要清楚，保持卷面清洁； 3．试题随试卷交回； 4．考试课按百分制评分，考查课按5级分制评分； 5．阅完卷后，一周内将试卷、试题、成绩单由任课教师签名后，送有关部门。
合成孔径雷达干涉测量（InSAR） 摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达，合成孔径雷达干涉测量，微波遥感，影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层，甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，,具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的。微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，已经成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe等做出了进一步的研究，以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠和DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR 影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR 技术的前景日益看好。
GPS测量实习报告 目录 一、前言 (2) 二、测量依据及原则 (2) 三、控制测量 (4) 四、观测记录数据表及内业数据处理程 (10) 五、实习体会及问题 (11)
一.前言 1.1实习目的 1.1.1落实GPS测量实验教学环节，根据测绘工程专业教学计划安排，在完成课程《GPS测量原理和应用》和课堂实习任务后，我们将进行为期一周左右的时间进行野外综合性教学实习。 1.1.2通过这次实习与课堂实习相比，可以更加系统学习本课测；它完全从实际出发，加深对书本知识的进一步理解、掌握GPS平面网，熟练操作仪器（校正、放养、测量等），培养学生动手能力；使理论联系实际、加强独立工作能力、综合分析问题和解决问题的能力、组织管理能力等方面的重要教学环节，也是一次具体的、全面的技术实践活动。 1.1.3对外业观测数据进行处理及质量检核 1.2实习任务及要求 1.2.1进行四等控制测量，建立GPS控制网。 1.2.2完成一个控制网的外业观测及内业计算 1.2.3严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，设计控制网。 1.2.4编写具体的布网方案和作业方法。 1.2.5选用统一坐标系。 1.2.6掌握rtk-gps接收机的使用。 二．测量依据及原则 2.1采用西安80坐标系 2.2《全球定位系统（GPS）测量规范》 2.3《技术设计书》 2.4《城市测量规范》 2.1测区范围及任务 本测区位于东经114度，测区位于长安大道以北，明月路和崇文路之间，龙翔大道以南，面积约为3km^2；测区位于半平原半丘陵地区，地势起伏不大，但高楼比较密集，通视条件较差，给我们联系带
来不便。 2.2已有资料 1.新城区的地图 2.本测区有E级GPS点可以利用 3.控制测量时的点之记
第 40卷第6期 测绘与空间地理信息 V 〇L40，N 〇.62017 年 6 月 GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Jim.，2017 室内定位技术发展与应用研究 周源，刘禹鑫，林富明 (国家测绘地理信息局黑龙江基础地理信息中心，黑龙江哈尔滨150081) 摘 要 ：目前，全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段，但由于卫星信号易被遮挡，并不 适用于室内或者高楼林立的复杂场合，因此，室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍 目前主流室内定位方式及关键技术，结合室内定位技术的研究现状，深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广 阔前景，并提出具体创新应用方向，力求构建深层面的智慧位置平台。 关键词：室内定位；WI - F I ;定位数据；关键技术;应用前景；位置服务中图分类号：P 236 文献标识码：A 文章编号：1672 -5867(2017)06 -0054 -04 Research on the Development and Application of Indoor Positioning Technology ZHOU Yuan , LIU Yu -xin , LIN Fu - ming (Heilongjiang Geomatics Center of NASMG, Harbin 150081, China) Abstract ： At present , the Global Navigation Satellite System (GNSS ) is the most commonly used technical means accessing to outdoor environment location information , but the satellite signal is easily blocked and does not apply to the complex situations , such as indoor or high - rise buildings , so as the powerful supplement of outdoor positioning , indoor positioning technology is rapidly developing . Through the introduction of the method and key technology of current mainstream indoor positioning and combined with the research status of indoor positioning technology , the paper deeply digs the potential value and broad prospects of the indoor positioning technolo -gy , puts forward the specific innovation application , and strives to build the Smart Location Platform .Key words ： indoor positioning ； WI - FI ； location data ； key technology ； application prospect ； LBS 〇引言 随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确 位置信息，以及兴趣点的定位与导航。GNSS 提供了有效 的室外定位手段，成为很多人的必备工具。但是卫星导 航也有它的不足:在高楼林立的城市区域以及大型场馆 的室内环境，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定 位。随着人们对精准性和速度的要求越来越高，对室内 定位的需求也十分迫切，定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出，室内定位凸显了其作用与价值。 常规的室内定位技术手段是:通过在室内有效布置 基站，用户凭借手机等工具在基站中产生包括距离和信 号强度等指纹特征，再根据多个基站的指纹交叉确定用 户的位置。目前，已经投入应用的基站类型包括Wi - Fi 、 收稿日期=2016 -08 -29 基金项目=2016年国家基础测绘科技计划项目测绘新技术系统开发与示范应用子课题室内外高精度无缝定位技术研究与智慧位置 示范系统构建(2016 KJ 0102)资助 作者简介:周源（1981 -)，男，吉林省吉林市人，工程师，硕士 ,2007年毕业于东北林业大学森林经理学专业，主要从事地理信息系 统研发、位置服务应用研究工作。 蓝牙、室内LED 灯、有源RFID 、UW B 等多种方式。此外， 有研究机构正积极开展基于多媒体的室内定位技术研 究，并获得初步成果。完善的室内定位技术，将是整合Wi -Fi 、蓝牙等基站数据的解算，配合手机或平板设备的陀 螺仪、摄像头、麦克风等自身硬件姿态参数，得出最终用 户位置，通过多种途径，实现室内条件下的精准定位。 1室内定位及应用关键技术 1.1主要室内定位方法 目前，室内定位技术百花齐放，除主流的Wi - Fi 、蓝 牙定位技术，还有红外线定位技术、超声波室内定位技 术、射频识别（RFID )室内定位技术、ZigBee 室内定位技 术、超宽带室内定位技术[1]。另外，基于计算机视觉、图 像、磁场以及信标等定位方式也已处于开发研究试验阶
定位技术研究分析综述 发表时间：2019-05-13T15:58:53.293Z 来源：《知识-力量》2019年8月26期作者：王中宏汪国强[导读] 随着定位技术的研究与发展，其在人们的日常生活中也得到了越来越广泛的应用，在经济、军事等各行各业产生了一定的影响。文中首先介绍了定位技术的应用背景以及发展现状。然后介绍了目前主要的定位算法，包括基于无线传感器网络的定位技术及典型系统，以及主要的室内定位技术。以及衍生出来的各种定位技术。 （黑龙江大学，黑龙江哈尔滨 150000）摘要：随着定位技术的研究与发展，其在人们的日常生活中也得到了越来越广泛的应用，在经济、军事等各行各业产生了一定的影响。文中首先介绍了定位技术的应用背景以及发展现状。然后介绍了目前主要的定位算法，包括基于无线传感器网络的定位技术及典型系统，以及主要的室内定位技术。以及衍生出来的各种定位技术。最后指出了定位技术亟待解决的问题，以及对下一步进行相关研究的展望。关键词：无线传感器网络定位；典型系统；室内定位技术 1.前言 自从以GPS为代表的定位技术出现以来，其高效、方便、快速与准确的特点使人们的生活出现了巨大的变化，带动了一批应用和服务的快速发展。基于用户位置信息的相关技术的应用和发展，位置服务（LBS）已经成为人们日常工作、生活所必须的一项基本服务需求。无论是室内还是室外，人们对位置服务有着迫切的需要。 2.定位技术的发展现状 定位技术可以分为室外定位技术和室内定位技术两种。在室外环境下，全球定位系统（GPS）、北斗定位系统（BDS）等全球导航卫星系统（GNSS）为用户提供米级的位置服务，基本解决了在室外空间中进行准确定位的问题，并在日常生活中得到了广泛的应用。在室内环境下，由于障碍物的遮挡等问题，对室内定位技术的精度、成本、可靠性、覆盖范围以及响应时间有了更高的要求。 3.定位技术概述 3.1 基于无线传感器网络的定位技术 无线传感器网络是一种特殊的网络，可以应用于布线和电源供给困难以及人员不能到达的区域和一些临时场合等。它不需要固定网络支持，具有快速展开，抗毁性强等特点。基于无线传感为网络的几节点定位技术可以根据是否测距分为距离相关的定位算法和距离无关的定位算法。距离相关的定位算法分为基于事件时间的定位算法和基于角度的定位算法。基于时间的定位算法主要有基于到达时间和基于到达时间差的定位算法。基于到达时间的定位算法测量方式简单，但是只有在视距范围内定位精度较高，且要求严格的时间同步，其难点在于如何精准的测量时间，以及外界环境的影响。基于到达时间差的定位算法能够提高定位精度，但是对硬件要求较高，信号在传输过程中易受影响，应用场景单一。基于角度的定位算法主要有基于到达角和接受信号强的指示的算法。基于到达角的定位算法由一端发射信号，另一端有多个超声波接收器或天线阵列测出信号到达方向，据此得出发射端与接收端的相对角度，由三角定位估计接收端位置，但是需要增加硬件设备，对硬件尺寸、功耗、成本要求较高，易受环境影响。基于接收信号强的指示的定位算法具有低功耗、低成本的优点，但是存在噪声干扰，非视距下会产生多径效应、反射等问题，从而产生不同的路径损耗，增加建立信号衰减模型的复杂程度。 3.2典型的自定位系统 Cricket定位系统属于距离定位和松散耦合系统，采用RF和超声波收发器的TDOA技术。信标节点位置信息通过RF传送，若待定节点获得三个以上信标节点位置信息，就可采用三边定位法或极大似然估计法来估计待定为节点的位置。 RADAR系统可提供两种定位方式：场景分析和三边定位。场景分析在定位区域预先建立信标节点RF信号强度和传播距离之间的对应关系的数据库。定位时待定节点获得RF信号强度，并查询数据库，选择最小的位置作为待定位节点的位置。三边定位中，待定点通过RSSI 获得与三个以上信标节点的距离，采用三边定位法进行自身定位。RADAR仅需部署三个以上信标节点就可实现，且可为室内设备提供无线网络。但待定为节点必须支持无线网络连接，易受环境影响。 Active Badge系统属于室内定位系统，是粗粒度定位和符号定位的典型代表。通过以太网将放置在建筑物内部的红外接收信标节点连接在一起。待定为节点Badge周期性发送红外信号IR，IR信标节点所在房间即为待定为节点Badge位置。 3.3室内定位技术 目前，国内外研究者们提出了蓝牙、红外线、RFID、WLAN、超宽带、超声波等室内定位技术及应用系统，但是不同的室内定位技术根据其定位性能有一定的应用局限，还没有一种普适化技术能满足当前所有的室内定位服务需求。以下是目前国内外各种主流的室内定位技术的简单介绍。 红外定位精度在5-10米，优点是定位精度高，但是不能穿越障碍物，且造价较高，功耗较大且易受光干扰；超声波定位精度在1-10厘米，优点是定位精度高，结构简单，但是具有多径效应，衰减明显，受温度影响且成本较高；视觉定位精度在1厘米到1米，优点是环境依赖性低，但是其成本较高，稳定性低；蓝牙定位精度在2-10米，优点是功耗低，易集成，但是其定位距离短，稳定性低，受噪声干扰；Wifi 定位精度在2-50米，优点是易安装，精度高，但是工作量大，功耗大，易受其他信号干扰；RFID定位精度在5厘米到5米，优点是精度高，造价低，标识小，但是作用距离短，无通信能力，难于整合；UWB定位精度在6-10厘米，优点是穿透力强，精度高，功耗低，但是造价低；Zigbee精度在1-2米，优点是功耗低，成本低，但是其稳定性低，受环境干扰；惯性传感器辅助定位的定位精度在2-10米，覆盖范围低，长时间定位后误差较大；A-GPS优点是速度快，精度高，但占用大量通信资源，在使用手机密集的区域受网络堵塞影响；光跟踪优点是成本高，通信速率高，抗干扰能力强，但是定位范围小。 4.总结与展望 到目前为止。无线传感器网络已经取得了很大的进展，但是仍然存在一些问题。即规模大的无线传感器网络有定位误差积累的问题；定位所有节点的所耗时长较长，效率低下；节点定位的降低通信代价的问题；能耗与算法复杂度之间的平衡问题；动态移动节点的定位方法少的问题；目前都是信标节点辅助定位未知节点，仅依赖节点之间的协作、信息传输，实际定位的算法少；部署大规模的无线传感器网络硬件成本较高。
基于声波的空间定位系统 这是一种进行声源定位的装置，利用波的特性，可以推知物体的空间位置。根据波的传播特性，来确定未知对象的空间位置的思想在地震研究、无损检测和全球定位系统等方面都有重要应用。 标签：声音；定位；系统 1 方案论证与比较 1.1 声响模块方案选择 在制作过程中，发现动圈式扬声器输出的声音频率并不是完全由控制其通断的方波信号频率决定。经分析这是因为扬声器有谐振腔，其固有频率一般为2-3Khz，由于方波存在和其固有频率相同的信号成分，这个频率的信号就会由于谐振而放大，故由500hz方波控制扬声器发出的声音，其实有很强的非500hz噪音信号。为了解决这个问题，有两种方案可供选择。 1.2 用正弦信号来控制扬声器发出声音 优点：发出的声音为准确的500hz 缺点：方案实施较为复杂。要搭建一个文氏桥电路来产生正弦信号。此外，由于电源小于3V故必须升压或者产生负电源来给运算放大器供电，又由于题目要求功耗要小于200mw，要搭建如此的电路势必要降低扬声器的功耗从而导致声音信号强度的降低，为后续的信号处理带来困难。 1.3 安装谐振腔来使得声源的谐振频率在500Hz左右 通过在扬声器发生处安装一个谐振腔来人为的改变其固有频率来改善声源的质量。 优点：实施简易，并且在同样大的功耗会大大增大声源的振动强度，从而为后续的信号处理带来便利。 缺点：无法使得谐振频率准备的为500hz。 经过分析比较，权衡利弊采用第二种方案。 1.4 音频接收和信号调理模块的论证与选择 通过4个排布成规则长方形的MIC并进行前置放大，经带通滤波器滤除干扰之后送到回滞比较器进行方波整形，再经稳压管稳压后输送给单片机进行采样
GNSS干扰检测与定位技术综述 摘要：当前，我国的新一代卫星导航系统正在建设中，为了满足导航战的应用需求，对干扰源的自主监测与定位是大势所趋。本文首先分析了导航战环境下干扰监测系统研制的必要性，然后分析了当前GNSS系统所采用的常用干扰检测方法（包括相关前干扰检测与相关后干扰检测）以及干扰源的定位方法（包括移动AOA定位、TDOA定位以及干扰监测网定位方法），并对各种方法优缺点进行了比较，最后通过上述分析，并结合我国的实际情况，对我国干扰监测与定位系统的研制提出了建议。 关键词：GNSS；干扰监测；干扰定位；AOA；TDOA Summarizing on interference detection and localization of Gnss system Abstract: Currently, as th e g lobal sate llite n avigation s ystem of our country is under bu ilding, for satisf ying the app lication requirement of “navigation war”, we must develop the technique of interference detection and localization. Firstly, the necessity of developing interference monitoring s ystem was anal yzed in the pap er. Th en s ome important commonl y used in terference detection m ethods includ ing pre-correlation and post-corr elation detection, fo llowing with th e interference sour ces localization methods including AOA, TDOA and network structure were presented and analyzed. Finally, taking the practical condition of our country into consideration, some constructive advices of developing interference monitoring system were presented. Key words: GNSS; interference detection; interference localization; AOA; TDOA 1 导航战环境下干扰监测与定位的必要性 “导航战”是继电子战、信息战之后提出的新的作战样式。导航战是指在战场环境下综合运用导航技术掌握主动权，并利用电子办法对抗敌方导航系统的工作，以及针对敌方对己方导航系统的干扰开展反对抗，有效提高己方的战斗力，有效掌握战场主动权。导航战的核心是有效依赖和借助卫星导航系统的介入，为军事行动和指挥提供精确的三维位置、速度、时间等重要信息，以确定明确的目标。通过以上定义可以看出，导航战主要包括进攻与防御两个方面：分别是导航干扰与抗干扰，也可看作是卫星导航的反使用与使用。 卫星导航信号具有固有的脆弱性，功率为1W的干扰机可以使85公里以内的C/A码接收机无法工作,干扰功率每增加6dB，有效干扰距离就增加1倍[19]。考虑到目前面临的各种直接和潜在的导航干扰威胁，为了满足我国导航战防御体系的需求，使我国的卫星导航系统能在战时发挥重要作用，建设导航信号的干扰监测系统具有不可质疑的必要性。随着我国全球导航系统建设步伐的日益加快，为了防止敌方对我系统的恶意干扰，干扰监测系统的研制工作也愈显紧迫。
内蒙古科技大学2015 /2016 学年第 二 学期 《空间定位技术与应用》考试题（A ）资料 课程号： 721431700－０1 考试方式：闭 卷 使用专业、年级：测绘13 任课教师：张会战 考试时间： 一、填空题（共8题20空，每空1分，共20分） 1．卫星定位系统是由 空间卫星星座 , 地面控制系统__和 用户设备___三大部分组成。 2．GPS 共有24颗卫星均匀分布在 6 个轨道面内，轨道面倾角 55°。 3．GPS 卫星的核心部件是__高精度的时钟 _ ,__导航电文存储器__ , __双频发射和接收机 _以及___微处理机__。 4.卫星测量中常用坐标系有瞬时极天球坐标系, 瞬时极地球坐标系_ , 固定极天球坐标系__ , 固定极地球坐标系__。 5. 开普勒轨道参数是 长半轴__ , 偏心率__ , 真近点角__ , 升交点赤经__ , 轨道面倾角__, 近地点角距 _。 6．GPS 广播星历共有 16__ 个参数,其中 1 个参数, 6 __个对应参考时刻的开普勒轨道参数和 9___个反映摄动力影响的参数。 7.GPS 卫星星历分为_ _预报星历___和 后处理星历__。 8．GPS 接收机按用途可分为 导航型接收机 , 测地型接收机__和 授时型接收机___。 9. GPS 接收机按工作原理可分为 码相关型接收机 , 平方型接收机__， _ _混合型接收机___和 干涉性接收机__。 考生班级__ __ __ __ __ __ __ __学生学号：□□□□□□□□□□□□ 学生姓名：_____ __ ________ _ ……… … … … ……… …… …… 装… … … … … … …… …………… …… 订 ……… … …… …… …… ………线… … …… … … … … … … … … …
空间信息技术综述 2014级空间信息与数字技术-黄峻 学号：1420012112 一、空间信息技术的研究内容 空间信息技术(Spatial Information technology)是20世纪60年代兴起的一门新兴技术，70年代中期以后在我国得到迅速发展。主要包括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术，同时结合计算机技术和通讯技术，进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。 空间信息技术在广义上也被称为“地球空间信息科学”。对于地球空间信息科学，中国国家自然科学基金委员会的定义是：在现代高新技术发展的前提下，将地球作为一个完整的系统；以空间技术、遥感技术、计算机应用、地理信息系统、多媒体与虚拟技术、通信与互联网为手段，获取、处理、分析、存储、传输具有明确空间尺度和定位含义的地球科学信息；以地球科学的基本理论为基础，信息论、控制论、系统论作为支撑，形成集成的科学体系，研究解决地球科学问题，特别是地球各因素的相互作用、地球信息的时空特征和变化的规律的科学。 空间信息技术大致可以分为信息数据的采集、整合、分析及表达四个主要技术内容。遥感技术(remote sensing,RS)主要承担广域空间信息数据的采集与分析的任务；全球定位系统(global positioning system,GPS)主要承担地表物体精准空间位置数据的采集任务；地理信息系统(geographic information systems,GIS)主要承担信息数据的整合、存储、分析及输出表达的任务。由于这三项技术在技术上相互补充、结合紧密，在实际中常常整合使用，又因三项技术的英文名称中都带有“S”字样，因而将三项技术的集成整合称为“3S”技术。“3S”技术是学科发展以及应用深入的必然结果，这三项技术支撑起空间信息技术的主要内容。 二、空间信息科学与技术的发展历程 空间信息技术并非是今天才有的技术。人类向文明社会过渡的初始，先人就十分地关注地理现象的时空演化，分布在世界各地的数十万年前的岩画，就存在地图与像图的雏形。中国人在历史上曾经创造过灿烂的文明，在空间信息技术的发明与应用方面也曾走在世界的前列。春秋时期，在齐国实施的“井田制”是土地管理、土地规划的开始，而管理与规划的“井田”就是一种空间的信息。《史记》中记载的“图穷匕见”的故事证明，我们的祖先在春秋战国时期就意识到地图的重要性，懂得制作地图，将地图用于战争与国土管理。 1946年，美国人发明了计算机，开启了现代信息技术与信息时代的大门。作为信息的重要组成部分——空间信息，在计算机发明的最初几年就开始占据信息与信息技术的重要地位，当时就有人尝试将地籍图输入计算机，形成地籍数据库用于房地产管理，开始了现代空间信息技术的
中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展 2002-3-19 经过三十多年来的发展，卫星遥感技术应用的范畴已经从当初的单一遥感技术发展到今天包括遥感（RS)、地理信息系统(GIS)，全球定位系统(GPS)等技术在内的空间信息技术，逐渐深入到国民经济、社会生活与国家安全的各个方面，使社会可持续发展和经济增长方式发生了深刻的变化，其发展与应用水平业已成为综合国力评价的重要标志之一。 1998年美国副总统戈尔从战略高度提出了空间信息技术综合应用的重大目标之——“数字地球”的构想，将空间信息技术向全民化、产业化发展的目标推进了一步。随着国家和地区空间信息基础设施的建立和完善，分布式数据库的发展与成熟，以及高性能计算、联网处理能力的提高，美国和西方七国集团已把空间信息技术列为从工业化向信息化过渡，实现全球信息社会(Global Information Society，GIS)的一个重要高新技术应用产业。 我国经过“八五”，“九五”的攻关研究，RS、GIS和GPS的综合配套发展能力开始形成，为3S走向实用奠定了基础。在应用方面， 3S技术已在国家的经济建设中，尤其在重大自然灾害监测与评估和资源调查等方面，为国家领导人和各级政府部门提供了大量科学的宏观辅助决策信息，产生了巨大的社会效益。在技术应用逐步由国家行为向产业行业的转化过程中，有力地推动了国土、农业、林业等部门对这些新技术的认同和采用，越来越多的部门，已经正在将这些技术摆上部门业务化应用的日程，成为主管部门执法或制定产业政策、规范及行业技术改造的重要依据之一。 中国卫星遥感应用的发展 遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展，将在未来15年将人类带入一个多层。立体。多角度，全方位和全天候对地观测的新时代。各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相互协同，高、中、低分辩率互补的全球对地观测系统，将能快速、及时地提供多种空间分辩率、时间分辩率和光谱分辩率的对地观测海量数据。 自70年代以来，我国高度重视遥感技术发展与应用，跟踪国际技术前沿并努力创新，在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”连续四个五年计划中，给予重点支持，在遥感技术系统，遥感应用系统、GIS等方面均取得突出进展。 建立了国家级资源环境宏观信息服务体系 该服务体系包括以中国1：25万土地利用数据为核心的国家资源环境空间数据库，二个部级服务系统，三个省级示范系统及五个县级服务系统，珠江三角洲地区“4D”(数字高程模型DEM，数字正射影像库 DOQ，数字专题地图库DRG和数字专题信息DTI)技术系统以及全国资源环境信息技术系统。
室内定位技术及应用 一、定位技术和应用分类 1.定位技术 如下图所示，目前在用的定位技术主要分为三种： 1）基于卫星网络的定位 包括GPS、伽利略、GLONASS和我国的北斗定位。 2）射频网络定位 包括运行商基站位置定位、蓝牙定位、红外定位、WIFI热点定位等。 3）基于传感器网络的定位 包括基于惯性传感器的定位、利用磁场定位、LIFI可见光通信定位、激光定位等 2.定位技术的应用 分两类： 1）室外应用 主要是用于导航、智慧物流等室外作业，活动范围广泛，便于接收卫星信号的领域。 2）室内应用 位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，以提供无所不在的基于位置的服务。 包括作为室外定位技术的位置信息补盲（例如人员进入室内后的轨迹定位）、室内作业人员（甚至机器人、无人导引车等）位置跟踪与导向、室内关键物品固定位置的监控、轨道列车的导航和定位（包括信息服务等）。
二、室外定位 目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。 1.卫星定位 卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统，其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。 空间部分是由24 颗工作卫星组成，均匀分布在6 个轨道面上（每个轨道面4 颗），卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象； 控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制； 用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。 GPS的定位通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距）。 当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个变量t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。如下图所示：
随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的城市环境，如密集的小区、大楼的内部、机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂环境等条件的限制，依靠卫星定位的卫星定位系统无法很好地利用。 因此，随着无线通信技术的发展，专家学者提出了许多以电磁波这类无线信号为基础的定位技术解决方案，例如WiFi、ZigBee、蓝牙和超宽带等，这些技术在拥挤的城市街道、办公室、家庭、工厂等复杂的环境下得到了广泛应用。 本篇文章将介绍以下几种无线定位技术，并重点讲解应用较为广泛的几种技术的技术原理、应用以及其未来： ?红外线定位技术 ?超声波定位技术 ?蓝牙定位技术 ?超宽带定位技术 ?WIFI网络定位 ?GSM/CDMA移动通信定位技术 ?射频标签RFID定位技术* ?ZigBee技术* 红外线定位技术 红外线室内定位技术定位的原理是，红外线IR标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在口袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，造价较高。因此，红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。 超声波定位技术
超声波测距主要采用反射式测距法，通过三角定位等算法确定物体的位置，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离，有的则采用单向测距法。超声波定位系统可由若干个应答器和一个主测距器组成，主测距器放置在被测物体上，在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同频率的无线电信号，应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号，得到主测距器与各个应答器之间的距离。当同时有3个或3个以上不在同一直线上的应答器做出回应时，可以根据相关计算确定出被测物体所在的二维坐标系下的位置。 超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成本太高。 蓝牙定位 蓝牙定位技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备，就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。 蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在 PDA、PC以及手机中，因此很容易推广普及。理论上，对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。 超宽带技术 超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带可用于室内精确定位，例如战场士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。
《GPS技术与应用》实验指导书 实验一 GPS认识和静态观测 一、目的与要求 1、了解GPS接收机的组成和静态相对定位的原理。 2、掌握GPS接收机的使用（重点是Leica 200s GPS接收机）和静态相对定位的外业 观测的步骤。 3、掌握外业手簿的记录。 4、掌握相对定位布网方式。 二、计划与设备 1、试验时数安排6学时。试验小组由7人组成。 2、Leica200系列GPS 3台；Ashtech z-x系列GPS 4台；Trimble5700系列GPS 4台； 铅笔1 支；小刀1把；外业观测记录纸若干，三角架11个。 三、方法和步骤 (一) 外业观测 1、安置仪器 在待测或已知点上安置三角架，并安置基座，整平对中后进入下步； 2、连接（静态观测）（见下图） 图1 Ashtech连接示意图图2 Trimble连接示意图 图3 Leica 200s 连接示意图 把GPS天线和主机连接上(对Leica 200s GPS还需要连接电池和传感器)，检查连接无误后，便可准备开机观测，注意Leica和AshtechGPS天线要指北。 3、参数配置
对Leica 200s和Ashtech z-x GPS还需要进行高度截至角、采样间隔、GDOP值门槛值、观测模式、天线高度（天宝和阿什泰克是斜高，徕卡是垂高）量取方式等相关参数的设定(而Trimble 5700 GPS都采用默认的参数)，并量取天线高度3次（测前2次，测后1次）、输入点名和天线高度(Leica 200s还需输入天线偏差0.389m)。 注意：Leica 200s GPS观测时还要输入测区的近似大地坐标。 4、静态相对定位测量(外业数据的采集) 开机观测，并把点名、天线高度、开始和结束观测的时间以及其它相关信息记录在外业观测手簿上，观测略图如图4。 图4 观测略图 在对应的控制点（1、2、3和4）处同时安置仪器，同时开机对视场中的卫星进行观测，观测时间到，同时结束，采用这种相对定位方式进行数据采集，一个时段结束后，可采用（同步图形扩展式－点连接、边连接和网连接等）连接方式进行下一个时段的观测。 四、注意事项 1．严格的按照“GPS测量规范或规程”开关机、操作和使用仪器。 2．指导教师不在现场严禁乱动仪器。 3．仪器旁边严禁离开人。 4．实习结束后及时下载原始观测数据，提交外业观测记录、观测点略图等 5．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。 实验二动态GPS观测 一、目的与要求 1．了解差分GPS定位原理。 2．掌握载波相位实时差分技术（RTK） 2．掌握RTK的基本操作(参考站和流动站设置)和外业观测的操作流程，重点是天宝RTK。 二、计划与设备 1．实验时数安排2学时。试验小组由7人组成。 2．Ashtech Z-X系列GPS 4台或Trimble 5700 GPS 4台，对应的电台，三角架2个和RTK 观测的其它所必须设备，根据实际情况选择相应的GPS接收机。 三、方法和步骤 (一)、外业观测步骤(操作流程) 1、Ashtech GPS RTK操作流程 (1)、基准站连接(如图5) 在已知点安置三脚架，安置基座整平对中后，放上GPS天线(把指北标志指向近似北方向)，然后根据附图把电缆连接好，确认无误后继续下边的操作。
