Indoor GPS技术简介

《Indoor GPS技术简介》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、IndoorGPS技术简介GPS全球定位系统（GPS）已经很普及了，目前主要用于全球的定位测量，GPS的功能不仅是它先进的技术还有它的整个系统概念的能力。人造卫星对每一个用户来说都是独立的，人造卫星（信号发射机）发出位置测量所需要的高精度的信号，这就允许无限多的用户从接收到的信号和已知的人造卫星的位置计算出他们的位置。系统中的每一个用户都可以从人造卫星发射到接收器的单通道信号中获得他们独立的位置。3Di星群ARCSECOND公司已早先就已取得了局域GPS系统的专利权，就是3Di星群测量系统。在3Di星群中，红外线光发射机发射一组单独的位置信息：从发射机到接收器的相对方位和俯仰角，

2、再加上已知发射机的方向和位置，用户就可以计算出他们在3Di星群坐标系统中的位置。这种测量原理就好比GPS一样，从发射机到接收器创建一种单信号通道，当两个或多个发射机在视野范围内时，就容许无限多数量的接收器可以连续独立地计算出他们的位置。下面讨论GPS和3Di星群原理之间的直接关系。3Di星群与GPS的比较：基本构造：我们不需要明白GPS的内部构造，但是整个GPS系统是建立在好几十亿美元的基础上的。是由距离地面12000英里的24颗人造卫星组成的，这些卫星不断地发射有用信息的信号，为地面上的接收器计算它们的位置。如图2所示，在3Di星群中人造卫星被红外发射机取代，它即能被简单地固定在

3、某地也能很方便地在两工地间移动，发射机随时发出需要的信号，接收器独立接收信号并计算它所在的位置。因此，像GPS一样，系统安装好后，可以允许无限多的接收器同时工作。建立测量矩阵：在GPS中，隐藏在背面的是一块关键性的构件，在人造卫星和随处移动的接收器里有时钟计时器。由美国政府负责运行的全球网地面站测定人造卫星的有关数据信息。在地面上测定的这些信息被埋植在GPS卫星发射出来的信号中，通过一种特殊的信息通道发送给接收器。这些轨道信息、星历表能够被实时地被更新。另外，GPS接收器中的时钟也必须被实时地监控和校准。接收器时钟与从四个卫星发射出来的四个测量元素中的GPS卫星时钟是同步的。如图3

4、所示，3Di星群利用类似的概念去测定在局部水平面上的发射器的位置。设置测定步骤，首先发射器的相对位置和方向可用高级固定的运算法则确定。另外确定测量比例尺也是很重要的一部分，就是发射器间的绝对距离。已知两发射器位置之间有效的位置系统决定了测量比例尺。一旦发射器位置和方向信息被确定，分布的接收器¾由有线的、无线的和红外线的方式连接起来，组成了一个完整的测量系统。对于用户来说，设置是一个快速简单的过程，很多设置步骤甚至能够完全自动化。简单的测量模型：在GPS中，接收器需要计算四个要素：x,y,z和时间。从每一个人造卫星发出来的信号都包含同样的测量信息值，从人造卫星到接收器的距离形成了简

5、单的测量基础，在可视范围内有四个人造卫星是测量的主要和必要的条件，它们能够提供计算四个或更多数量的测量信息值。在3Di星群中能够计算出三个要素：x,y和z值。每一个发射器可以提供两个测量信息值给接收器：从发射器到接收器的方位角和俯仰角。最简单的位置测量，就是在可视范围内最少要有两台发射机，根据两台发射机提供的四个测量信息值，应用三角测量原理即可计算出上述的三个要素。如图4所示，是简单测量的误差域分布。注意，两个发射器产生的误差域是一个菱形，它的大小和形状在不同的测量区域是不相同的。关于复杂的测量：GPS接收器设法同时接收超过四个卫星信号，市场上有很多GPS接收器能够同时接收甚至多达

6、12颗人造卫星的信号。有些信号可能不被人们所注意，但在几何学测量上都可有能降低测量不确定度，每一个附加的信号组都会对测量方案提供帮助。GPS用户可以利用更多的卫星提高测量精度。3Di星群也能利用从多个发射器中发出的有用信号提高测量精度。如图5所示，这种组合的主要优点是测量误差区域变成接近圆形，它的大小和形状在整个测量区域中都保持在一个定值。3Di星群用户在测量中会明白增加发射器的数量将减小测量不确定度。局部的修正可以增加测量精度:GPS精密定位的主要信息是人造卫星的位置。从人造卫星发射出来的星历表等数据信息是高精密的，卫星的运行轨道和无线电信号的传播速度通过地球的电离层和对流层后常

7、常会变化很大，接收到的数据实际上已改变。这就要求在地面上的大部分GPS接收器需要配备专门的解算软件，这是GPS接收器的基本配置。同样在3Di星群中，软件等一些基础配置增加了测量的可靠性。单个的固定的接收器能自动实时地测量，不管测量系统是否超出公差范围。对于多台确定的传感器，系统能在后台设置中完成任务并重复改正测量区域。实时地协调接收器供给这些最高质量的测量:最高精度的GPS测量配置，差分GPS。用两个接收器获得同一卫星在同一时刻的数据，这种方法能立刻测量出接收器到卫