空間定位技術論文(2)
空間定位技術論文
空間定位技術論文篇二
導航定位技術研究
【摘 要】本文針對導航定位技術的研究現狀，給出單一定位技術GPS所存在定位盲區不足問題，給出組合導航定位解決的方法。
【關鍵詞】導航;無線定位;GPS
Navigation and Positioning Technology Research
FU Cheng-biao
(School of Department of Computer Science and Engineering， Qujing Normal College， Qujing Yunnan 655011，China)
【Abstract】Navigation and positioning technology research for the status quo， this paper given the existence of a single positioning technology GPS positioning blind shortage， and given combination of navigation and positioning solutions.
【Key words】Navigation;Wireless location;Project driven method;Global positioning system
0 引言
眾所周知，跟蹤定位運動的目標，關鍵在于獲取到目標的位置信息，通過目標的位置信息構成一定的運動軌跡，從而確定目標的運動方向。在目前的無線導航定位技術中，常用的GPS定位技術，但由于GPS定位技術存在盲區[1]，比如下在地方停車場位置、深山峽谷中、高樓大廈間等地理區域都存在嚴重的定位盲區，使得GPS衛星信號收到嚴重的遮擋，從而無法確定目標的位置信息，不能判斷目標的運動方向，導致跟蹤任務的失敗。因此，出現很多新的無線導航定位技術，例如，GLONASS、偽衛星定位技術、中國北斗定位技術、電視定位技術、室內定技術、UWB定位技術、無線傳感網絡定位技術等等，這些新技術的出現，解決了單一定位技術所存在的難點問題。
1 無線定位導航
所謂導航的概念指的是一門科學，而該科學指的是目標用戶的位置變化情況。在平時人們的活動當中，幾乎每一個人都會涉及到各種各樣的導航形式，比如說學生走路去學校，是依靠同學們使用他們的眼睛以及地標等信息，但是在某些情況下人們還需要使用其它的導航信息，并且該信息要與地標等信息不相同，如設置在汽車里的里程表等裝置，來為人們提供更為準確的位置坐標信息[2]，以及到達目的地所需要的具體時間長短。與此同時，市場上還存在一些通過發射電子信號來實現定位功能的較為復雜的導航裝置，他們被稱為無線電導航裝置。此時，人們可以利用這些信號，來定位出目標用戶的位置坐標信息。
2 GPS定位技術
全球定位系統(GPS)可以對全球目標用戶提供位置、速度以及時間[2]信息等相關數據，在航空、海上以及陸地等諸多領域都得到了廣泛的應用。然而它的高精度性能等優點是依賴于幾何精度因子的好壞程度，如果GPS衛星布局好，則幾何精度因子低，最終定位精度誤差小，滿足實際需要。當采用GPS衛星來獲取目標的位置信息，一般至少需要4顆衛星信號來完成，如果衛星信號越多，定位效果越好，但是此時的計算量非常大，一般在滿足定位精度的前提下，采用盡可能少的定位衛星來參與定位計算，減少計算的工作量。
當用戶在空曠的區域，同一時刻可以接收到的衛星信號在8顆左右，足夠用來完成用戶的定位，此時的衛星信號充足，接收機可以選用幾何精度因子好的組合衛星來參與定位解算，求解出目標的位置信息。然而在實際使用中的難點在于，目標處于運動的狀態，當它運動在深山峽谷中，或者運動到高樓聳立的樓層間時，很多衛星信號會收到遮擋，GPS衛星軌跡在設計時，是保證地面上同一時刻在毫無遮擋的情況下，至少可以接收到4顆衛星信號，然而，當被遮擋后，少于4顆衛星信號，用戶根本無法定位，接收機接收不到足夠的衛星，從而無法正常工作。
另外，GPS接收機系統在定位開始時，需要先進行冷定位啟動，而這個啟動工作一般情況下是需要花費幾分鐘，如果說在這個啟動的時間段內，正好存在著生命危險的情況發生，則冷啟動的時間就會耽擱對生命的援救。再者，加上美國國防部對GPS采用選擇可用性政策，使得在某些特殊的情況下，比如說處于戰爭時期或者是兩國關系非常緊張的時期，在這個階段內，其他國家想要繼續采用GPS衛星來進行定位目標就會受到嚴重的干擾。最后，通過研究發現，GPS的較高精度性能主要是集中在水平方向上，由于受到電離層、對流層延遲誤差等眾多因素的影響，導致采用它來定位目標時，在垂直方向上精度較差，并且其誤差通常是水平方向上的2倍或者3倍左右，很難滿足一些精密應用場合的要求。
3 組合導航定位技術
因GPS定位技術在使用過程中存在某些缺陷，目前的導航定位技術組合采用組合定位方式[3]，在GPS衛星信號不足的情況下，采用其他導航定位方式來彌補它的不足，比如說，可以采用俄羅斯GLONASS系統進行組合，這些不同系統的導航定位原來大體上相似，因此在同一時刻可以觀測到的衛星信號就增多，為解決定位盲區的難題提供了一種很好的方案，但是兩種不同導航衛星的組合方式，又存在數據融合定問題，需要進一步考慮不同組合衛星下的導航方式。同時，如果用戶運動到室內，這兩種衛星信號都接收不到時，需要采用其他的組合方式，如無線傳感網絡定位技術、室內定位技術、UWB定位技術等等。
4 結論
本文介紹了導航定位技術的發展狀況，闡述了GPS定位所存在的不足，通過采用組合導航定位技術的方法可以解決單一導航定位的難題。
【參考文獻】
[1]譚述森.衛星導航定位工程[M].北京：國防工業出版社，2007，3：1-15.
[2]賈廣泛.衛星基導航定位接收機信息處理的方法[D].中國科學院研究生院，2008，6：21-26.
[3]陳浩，范勝利，劉建業.GPS/Galileo組合導航定位系統中的選星算法[J].彈箭與制導學報，2009，29(4)：13-15.
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