室内外精准定位系统关键技术探究

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1、室内外精准定位系统关键技术探究　　摘要：近年来室内外定位系统发展迅速，其在各行业有较广泛的应用，但其在精准定位关键技术方面尚有许多值得研究的地方。本文首先回顾了室内外定位系统的国内外发展现状，然后着重对基于WiFi的室内定位和卫星导航的室外定位关键技术进行分析，还探讨了室内外定位系统能产生的经济效益，最后展望了室内外定位系统的发展前景。关键词：全球卫星定位，WiFi，流形，贝叶斯，聚类中图分类号：P228.1文献标识码：A室内外定位系统发展现状1.1研究背景随着科技发展，人们越来越关注自身的精确位置信息，以及兴趣点的定位和导航。全球卫星定位系统（

2、GNSS：GlobalNavigationSatellite15System）提供了有效的室外定位手段，成为很多人出行导航的必备工具之一[1]。继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统之后，我国北斗导航系统在2012年也形成覆盖亚太大部分地区的服务能力[2]。我国北斗第二代卫星导航系统的民用开发，将服务于国民经济的各领域，加快国家信息化建设、提高国民经济效率和运行质量[3,4]。但卫星导航也有它的不足和脆弱性，例如卫星信号在受到干扰或遮挡时，将失去定位导航能力，而且在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位。

3、然而，大型公共场馆内部建筑结构复杂、人员密度高、场馆内设备数量大，对室内定位的需求十分迫切，定位与位置服务的“最后一公里”问题日益突出[2]。目前以美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗、欧盟的Galileo系统等为代表的全球定位系统（GNSS）是获取室外环境位置信息的常用方式。由于受到授时精确度、信号在不同介质中的传输速度等误差带来的影响，目前民用卫星导航系统的精确度一般为10米左右。影响GNSS导航定位的主要误差因素包括卫星轨道误差、大气延迟、对流层延迟、多路径效应等[5]。1.2室内外定位系统国外发展现状国外不同的卫星导航产品生产

4、厂家推出了各种测量型卫星导航接收天线，归纳起来基本为以下两种：（1）采用轴对称多馈点微带贴片天线；（2）采用多臂平面螺旋缝隙天线[1]。在高精度参考站天线方面，Javad公司设计了一款双频双深度扼流圈产品。该产品可同时跟踪GPS、GLONASS、Galileo信号，此产品适合应用于网络RTK基准站和高精度大地测量。目前，国外主要应用GPS系统导航定位。在GPS技术开发和实际应用方面，国际上较为知名的接收机生产厂商有美国Trimble导航公司、瑞士Leica15Geosystems、美国Javad公司、日本TOPCON公司和加拿大的NovAtel公

5、司等。Trimble的测地型GPS接收机产品主要有R8、R7、R6及5800、5700等。LeicaGeosystems是全球著名的专业测量公司，是快速静态、动态RTK技术的先驱[6]。美国Javad公司生产的GPS接收机主要有Alpha、Delta、Sigma、Triumph系列。Sigma系列是Javad公司针对高精度定位接收机市场开发的产品。日本TOPCON公司生产的GPS接收机主要有GR-3、GB-1000、Hiper、Net-G3等[7]。1.3室内外定位系统国内发展现状目前，国内大部分厂家只是在国外OEM板的基础上进行二次开发，多是进

6、行外设的集成，重点是数据处理方面，只有少数厂家具备完全的知识产权。十一五早期，国内研发的与高精度测量相关的产品主要是双频GPS接收机和北斗二代区域系统监测接收机。在高精度测量GPS技术开发和实际应用方面，国内民用领域较为知名的接收机生产厂商有中海达测绘仪器有限公司、上海华测公司、南方测绘仪器公司以及和芯星通科技（北京）有限公司等，国内军品导航领域较为知名的院所有国防科技大学、北京遥测技术研究所（航天科技集团公司第九研究院第704研究所）和航天五院503所等。中海达测绘仪器有限公司的GPS接收机产品主要有HD6100网络RTKGPS、HD8200G

7、蓝牙静态GPS、V7/8/10CORS15RTK系统等。上海华测导航的GPS接收机产品主要有X60CORS、X20单频接收机、X90一体化RTK、X60双频接收机等。南方测绘仪器公司生产的大地测量型GPS接收机产品主要有NET-S8基准站接收机、S82/86一体化双频RTK接收机等[8]。室内外精准定位技术2.1基于WiFi的室内定位关键技术针对室内基于WiFi定位技术的特点，室内定位若干关键技术主要有以下四部分：1）基于流形学习的定位模型自适应算法无线信号容易受到环境的影响而发生变化，已有定位模型面临信号分布变化时定位精度会急剧下降，为建立精确

8、的空间位置与接收信号强度之间的映射模型，离线训练阶段需要从实际环境中采集大量的训练数据集。现有定位模型大多采用基于监督学习的训练算法，采