03物流定位与导航技术

第3章物流定位与导航技术2导入案例北斗定位“中国精度”精度提升对于智慧交通而言，带来的是全方位的管理和体验水准提升。而在这种大幅提升的背后，北斗系统的高精尖科技功不可没。延崇高速在2021投入了基于北斗的隧道伪卫星定位技术，成为国内第一条北斗卫星信号全覆盖的山区高速公路。配合可接受高精度信号的终端，从而实现了隧道内车辆的精准定位，甚至可通过相应的导航系统，标注出隧道内的救援点、逃生点等信息。而对于车道级导航相比普通导航的突破，高德地图定位软件工程师方兴解释道：“车道级导航实现的难点在于如何将导航定位精度由道路级，进化到车道级。北斗三号全球卫星导航系统全面上线，客观上帮助了高精定位落地。”3导入案例北斗定位“中国精度”相较传统的地图导航，高德车道级导航最大的不同在于：利用高清渲染技术，在屏幕上最大程度地还原真实道路场景，包括当前道路的车道数量、地面标识标线、出入口、特殊车道等；应用北斗系统亚米级的高精度定位技术，结合参考站修正信息，经过融合和解算后，实现定位精度从5~10m的道路级，进化到1m以内的车道级别。按照交通运输部部署，未来北斗系统将进一步与5G、大数据、人工智能等新兴技术融合发展，支持我国综合、立体交通体系的建设进程。4教学目标

掌握GNSS的工作原理；

掌握BDS的服务类型及关键指标；

了解GIS组成及基本功能

了解GIS空间分析技术；

了解GIS发展方向及主流GIS软件；

了解室内定位技术的分类及常用室内定位技术

掌握室内定位网络平台的架构和功能

初步形成物流定位与跟踪技术的应用思维。5教学内容3.1全球卫星导航系统3.2地理信息系统3.3室内定位技术3.4物流定位与跟踪技术的应用重难点：GNSS的工作原理、BDS的服务类型及关键指标、GIS空间分析技术、主流GIS软件、常用室内定位技术、室内定位网络平台、物流定位与跟踪技术的应用。全球卫星导航系统3.1.1GNSS概述3.1.2GNSS的工作原理3.1.3北斗卫星导航系统63.1全球卫星导航系统（GNSS）7全球卫星导航系统也叫全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。3.1.1GNSS概述81.定位导航技术的发展历程2.四大GNSS系统3.GNSS系统的特点91.定位导航技术的发展历程早期的导航技术惯性导航技术地基电子导航系统空基电子导航系统全球卫星导航定位系统10（1）早期的导航技术星历导航：最古老、最简单的导航方法。11（1）早期的导航技术指南针：最早的导航仪。12（1）早期的导航技术航海表：以时间定位空间。13（2）惯性导航技术二十世纪初开始海员们通过测量船体的速度增量并进行外推来确定自己的位置（Deadreckoning）；随后人们又发明了惯性导航技术（InertialNavigation），即通过对加速度计所记录的载体加速度进行积分来确定位置。14（3）地基电子导航系统地基电子导航系统（Ground-basedRadionavigationSystem）主要由在世界各地适当地点建立的无线电参考站组成，接收机通过接收这些参考站发射的无线电电波并由此计算接收机到发射站的距离来确定自己的位置。15（4）空基电子导航系统空基电子导航系统（Space-basedRadionavigationSystem）统称为卫星电子导航系统第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。在该系统中卫星的轨道都通过地极，故也称“子午仪（Transit）卫星系统”。16（4）空基电子导航系统优点：精度均匀、不受时间和天气限制缺点：卫星数目较少（5-6颗），运行高度较低（平均约为1000千米），从地面观测到卫星的时间间隔较长（平均1.5h），因而无法提供实时三维定位信息。17（5）全球卫星定位系统美国GPS欧盟伽利略俄罗斯GLONASS中国北斗18GPS1973年，美国国防部开始设计、试验。1989年2月4日，第一颗GPS卫星发射成功。1994年3月，全球覆盖率达到98%的24颗GPS卫星星座全部布设完成。1995年4月美国国防部正式宣布GPS具备完全工作能力。GPS单机导航精度约为10m，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级，但民用领域开放的精度约为10m。19GLONASS1976年，颁布政府令，并成立相应的科学研究机构，进行工程设计。1982年10月12日，成功发射第1颗卫星。1996年1月，24颗卫星全球组网，宣布进入完全工作状态。2000年年初，系统仅有7颗卫星正常工作，几近崩溃边缘。2001年8月，俄罗斯政府通过了2002~2011年间GLONASS恢复和现代化计划。2012年，系统回归到24颗卫星完全服务状态。20BDS21Galileo1999年启动，最初目标是2008年建设完成，但由于技术等问题，延长到了2011年。2010年初，欧盟委员会再次宣布，伽利略系统推迟到2014年投入运营。2019年7月14日，伽利略系统技术故障导致部分导航服务中断，2019年8月18日恢复正常。2023年1月27日，欧空局在第15届欧洲太空会议上宣布，由28颗卫星组成的伽利略全球导航卫星系统，其高精度定位服务（HAS）已启用，水平和垂直导航精度分别可达到20cm和40cm。223.GNSS系统的特点全球性、全天候定位速度快、精度高抗干扰能力强、保密性好功能多、用途广泛23（1）全球性、全天候在轨工作卫星数量达到一定程度（≥24颗）且分布合理;使用微波频段300MHz~30GHz发送信号。系统名称卫星数量频谱分配GPS241176MHz、1227MHz、1575MHz附近频率GLONASS301246MHz、1602MHz附近频率BDS351590MHz、1561MHz、1269MHz、1207MHz附近频率Galileo281589.74MHz、1561.1MHz、1268.52MHz、1207.14MHz附近频率24（2）定位速度快、精度高美国GPS,1s内可以取得几次位置信息,单机定位精度优于10m；俄罗斯的GLONASS定位精度为10m左右；欧盟的Galileo提供的公共服务定位精度单频为15~20m，双频为5~10m，公共特许服务有局域增强时能达到1m，商用服务有局域增强时为10cm~1m；我国的BDS全球平均水平定位精度优于9m，垂直精度优于10m，精密单点定位优于0.2m。如果采用差分定位，精度可达厘米级甚至毫米级。25（3）抗干扰能力强、保密性好26（4）功能多、用途广泛主要功能三维位置速度通信时间GPS陆地应用：车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制。BDS应用领域：公共事业、交通运输、海洋渔业、减灾救灾、气象监测、商业物流、农林牧业、电力、金融等。3.1.2GNSS的工作原理27定位原理后方交会定位条件数量距离系统构成空间部分地面部分用户部分281.定位原理后方交会：从一个未知点分别观测几个已知坐标点，然后根据测量出的几个已知点到未知点的距离，计算出未知点坐标的测量方法。

292.定位条件1）足够的已知点（卫星）2）未知点到已知点的距离卫星是按照预设的轨道和速度运行的，卫星会定期将自己的星历、历书等以导航电文的方式向覆盖区域广播，用户在接收并解算出导航电文，就可以根据卫星星历来计算卫星发送信号时的位置与速度。伪距=传播时间×传播速度传播时间=接收时间-发出时间由于本地时间（一般为石英钟）与卫星时间（原子时钟）不同步，会存在一个叫钟差的未知数，造成传播时间误差较大，所以测量出的距离不是真实距离，故称“伪距”。可以看出，存在4个未知数，因此地球上任意一点至少需要4颗卫星才能进行三维定位。

303.系统组成313.系统组成空间部分由卫星组成，用于传输包含卫星轨道、位置、传输时间的导航电文。通过科学设置卫星运行轨道，使得全球任何地方、任何时间能够同时观察到至少4颗卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图像，从而保证全球性、全天候的定位导航服务。323.系统组成控制部分由主控中心、监测站、注入站以及通信与辅助系统等组成，用于跟踪卫星信号、收集伪距测量数据和大气层模型数据、提供导航信息更新、大气信息和校正信息以及进行卫星控制。333.系统组成用户部分即定位信号接收机。其主要功能是能够捕获到一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。3.1.3北斗卫星导航系统341发展动因2发展目标建设原则3服务类型关键指标351.发展动因卫星导航对国防安全意义重大卫星导航对经济建设贡献巨大卫星导航事业推进整体科技水平36（1）卫星导航对国防安全意义重大使用外国的导航系统，很显然就是把部队的所有机密交给了外国，对国防安全造成重大威胁。37（2）卫星导航对经济建设贡献巨大卫星导航是国家经济建设的重要基础，也有巨大的潜在经济利益。交通运输、基础测绘、工程勘测、资源调查、地震监测、气象探测和海洋勘测等领域的发展都需要卫星导航技术的支持。“银河号”事件38（2）卫星导航对经济建设贡献巨大使用GPS，每年需要支付高额的服务费，仅移动、联通、电信每年要缴纳给美国的GPS服务费达千亿美元。北斗导航系统投入使用后，在我国实现信息化社会转型中发挥重要作用，成为经济发展的助推器。2011~2019年期间我国卫星导航与位置服务产业总产值总体呈逐年增长态势，2019年我国卫星导航与位置服务产业总产值为3450亿元。39（3）卫星导航事业推进整体科技水平解决卫星导航系统中的各种技术难题，我国太空科技技术水平得到大大提高。北斗导航系统全面组网也给其他行业的技术发展提供了强大助力。国际领先！新一代22nm北斗高精度定位芯片正式发布40（3）卫星导航事业推进整体科技水平412.发展目标及建设原则发展目标建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。422.发展目标及建设原则自主坚持自主建设、发展和运行BDS，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力开放免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流兼容提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务渐进分步骤推进BDS建设发展，持续提升BDS服务性能，不断推动卫星导航产业全面、协调和可持续发展433.服务类型及关键指标RNSSGSMCSARSBASGASPPPRSMC44（1）定位导航授时服务（RNSS）可以向全球范围地球表面及其向空中扩展1000Km高度的近地区域的用户提供RNSS服务。用户通过该服务可确定自己的位置、速度和时间。45（1）定位导航授时服务（RNSS）46（2）精密单点定位服务（PPP）可以向中国及周边地区（东经75°~135°，北纬10°~55°的区域）地球表面及其向空中扩展1000Km高度的近地区域的用户提供PPP服务。PPP服务通过北斗三号标称空间星座中的3颗GEO卫星的PPP-B2b信号提供，用户可通过本服务实现高精度定位。47（2）精密单点定位服务（PPP）48（3）区域短报文通信服务（RSMC）可以向中国及周边地区（东经75°~135°，北纬10°~55°的区域）地球表面及其向空中扩展1000Km高度的近地区域的用户提供RSMC服务。用户完成申请注册后，可获取点播、组播、通播等模式的短消息通信服务。49（4）国际搜救服务（SAR）可以向全球范围地球表面及其向空中扩展50Km高度的近地区域内，信标运动速度小于1马赫的所有用户提供SAR服务。北斗系统通过符合全球卫星搜救系统（COSPAS-SARSAT）标准的406MHz信号和北斗系统的B2b信号，提供具有反向链路的SAR服务。北斗系统与其他中轨卫星搜救系统共同组成全球中轨卫星搜救系统，为全球用户提供遇险报警服务，并通过反向链路提供遇险报警确认服务。50（4）国际搜救服务（SAR）51（5）地基增强服务（GAS）可以向中国及周边地区移动通信覆盖的区域提供GAS服务。北斗系统通过移动通信向用户提供GAS服务，用户可通过本服务实现实时米级、分米级、厘米级和事后毫米级的高精度定位52（5）地基增强服务（GAS）服务类型服务等级性能特征性能指标单频伪距增强服务实时米级水平定位精度（95%）≤1.2m垂直定位精度（95%）≤2.5m单频载波相位增强服务水平定位精度（95%）≤0.8m垂直定位精度（95%）≤1.6m收敛时间≤15min双频载波相位增强服务实时分米级水平定位精度（95%）≤0.3m垂直定位精度（95%）≤0.6m收敛时间≤30min双频或多频载波相位增强服务（网络RTK）实时厘米级水平定位精度（RMS）≤4cm垂直定位精度（RMS）≤8cm收敛时间≤45s后处理毫米级相对基线测量事后毫米级水平定位精度（RMS）4mm垂直定位精度（RMS）8mm地理信息系统3.2.1GIS概述3.2.2GIS空间分析技术3.2.3GIS的发展方向与主流产品533.23.1.1GIS概述541基本概念2发展历程3组成551.GIS的基本概念地理数据地理信息地理信息系统信息系统空间信息系统56地理数据各种地理特征和现象间关系的符号化表示，是指表征地理环境中要素的数量、质量、分布特征及其规律的数字、文字、图像等的总和。57地理数据空间位置数据地理要素的绝对位置地理要素间的相对位置关系属性特征数据描述特定地理要素特征的定性或定量指标时域特征数据记录地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段58地理信息地理数据中包含的意义，是关于地球表面特定位置的信息，是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识。共性特征客观性实用性传输性共享性个性特征区域性多维性动态性59地理信息区域性按照特定的经纬网或公里网建立的地理坐标来实现空间位置的识别，并可以按照指定的区域进行信息的并或分。多维性在一个坐标位置上具有多个专题和属性信息。动态性地理信息的动态变化特征，即时序特征。60地理信息系统在计算机技术支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的系统。61地理信息系统按存储数据的范围大小，可划分为全球的、区域的和局部的三种类型。按表达的空间维数，分为二维和三维两种类型。按是否直接存储时间尺度，分为静态GIS和动态GIS（也称为时态GIS）。按事件处理内容和方式，分为事务处理或管理GIS和决策支持GIS。按包含的内容又可分为专题地理信息系统、区域地理信息系统和地理信息系统工具。62GIS与其他IS的区别63GIS与其他IS的区别GIS与CAD的共同点GIS与CAD的不同点都有空间坐标系统都能将目标和参考系联系起来都能描述图形数据的拓扑关系都能处理属性和空间数据CAD研究的对象为规则几何图形及组合等人造对象；GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大，数据采集的方式更多样化；CAD的图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂，功能强大；CAD中的拓扑关系较为简单；GIS强高对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；CAD一般采用几何坐标系GIS采用地理坐标系642.GIS的发展历程20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代开拓巩固突破21世纪10年代社会化新发展65（1）开拓阶段（20世纪60年代）重点对GIS思想和技术方法进行了探索和研究，主要关注什么是GIS以及GIS能干什么的问题。提出了地理信息系统（GIS）这一专业术语与GIS相关的组织和研究机构相继成立GIS软件开发初见端倪66（2）巩固阶段（20世纪70年代）进入了真正的发展阶段一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视。许多团体、机构和一些商业公司开展了广泛的GIS的研制工作，推动了GIS软件的发展，GIS逐渐步入商业轨道。专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统专业人才培训。67（3）突破性阶段（20世纪80年代）普及和推广应用的阶段，是GIS发展的重要时期。全面推向应用国际合作日益加强开始从发达国家逐渐推向发展中国家开始进入多学科领域GIS的微机化68（4）社会化阶段（20世纪90年代）逐步深入到各行各业乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。GIS已成为许多政府部门和机构必备的工作系统，并在一定程度上影响着他们的运行方式、设置与工作计划等；社会对GIS的认识普遍提高，用户数量大幅度增加，从而导致GIS应用的扩大与深化。69（5）新发展阶段（21世纪10年代）注重于新一代GIS的研究与开发网络化多级客户-服务器体系标准化开放式机制对象组件式架构中间件与智能体技术提供按需所求的GIS软件网络注册使用申请与应用服务能力703.GIS的组成71（1）硬件系统72（2）软件系统73（3）应用模型74（4）地理空间数据栅格结构矢量结构GIS的操作对象为空间数据空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构；空间数据管理：几何数据：文件属性数据：关系数据库75（5）管理与应用人员GIS咨询管理信息管理数据整理GIS的开发是以人为本的系统工程。

使用者，开发者，普通用户764.GIS的基本功能77（1）数据采集78（2）数据编辑与处理79（3）数据存储与管理80（4）空间查询与空间分析空间查询地形分析土地适应性分析网络分析叠置分析缓冲区分析决策分析81（5）数据输出3.2.2GIS空间分析技术82GIS的空间分析是指以地理事物的空间位置和形态为基础，以地学原理为依托，以空间数据运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。3.2.2GIS空间分析技术83基本的空间分析包括以下方面：

空间查询

空间量算

缓冲区分析叠加分析网络分析空间统计分析空间插值数字高程模型（数字地形模型）空间建模与空间决策支持系统面向应用的分析简单的空间分析复杂的空间分析841.空间查询852.空间量算距离量算：军经----武工商，15.6公里862.空间量算面积量算：黄家湖，851公顷872.空间量算体积量算：XX楼，XXX立方883.叠加分析叠加分析，又叫叠置（overlay）分析，就是把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算（关系运算），产生新的空间图形和属性的过程。目的：寻找和确定同时具有几种地理属性的地理要素的分布，或是按照确定的地理指标，对叠加后产生的具有不同属性级的多边形进展分类或分级。893.叠加分析这种分析涉及逻辑并、逻辑交、逻辑差等运算。+++904.缓冲区分析缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。914.缓冲区分析924.缓冲区分析935.网络分析网络分析是指通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，实现对网络结构及其资源的优化问题。网络跟踪路径分析资源分配定位配置分析94（1）网络跟踪（Trace）网络中用于研究网络中资源和信息的流向就是网络跟踪的过程。95（2）路径分析（PathFinding）用于模拟两个或两个以上地点之间资源流动的路径寻找过程。96（3）资源分配（Allocation）资源分配是反映现实世界网络中资源的供需关系模型。可以解决资源的有效利用和合理分配；确定最近中心，实现最佳服务。97（4）定位配置分析（Location-allocation）也称为选址和分区，是决定一个或多个服务设施的最优位置的过程，它的定位力求保证服务设施可以以最经济有效的方式为它所服务的人群提供服务。在此分析中，既有定位过程，也有资源分配过程。3.2.3GIS的发展方向与主流产品98发展方向网络化开放化组件化虚实结合化多媒体化多维化动态化移动化主流产品ArcGISMapInfoSkylineSuperMapMapGISGeoStar99ArcGISArcGIS是美国ESRI公司在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出的代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。100ArcGIS101MapInfoMapInfo是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。依据地图及其应用的概念采用办公自动化的操作集成多种数据库数据融合计算机地图方法使用地理数据库技术加入了地理信息系统分析功能102MapInfoMapInfoPro（v2019）是位置分析的“一体化”解决方案，具有强大的全新查询功能、布局中清晰的矢量图形以及通过MapInfoMarketplace扩展的全球窗口。103MapInfoMapXtreme（v7.3）是一款开发工具，适合创建并向组织部署以地图为中心和支持地图的应用程序；使用基于地图和位置的决策和分析支持系统，企业可以做出更好的战略决策，确定到哪里开辟市场和销售，如何管理和保护实物资产，以及如何更有效地运送产品。Spectrum是位置智能和地理信息系统的Web服务平台，支持Web制图，基础数据的查询、分析和存储，空间数据管理，路线规划和行驶时间等。104SkylineSkyline是美国Skyline公司研发的一套优秀的三维数字地球平台软件。凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二、三数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。105Skyline106SuperMap大数据GIS包括空间大数据存储管理、空间大数据分析、流数据处理与空间大数据可视化等技术，致力于提供全面支持大数据的GIS基础软件与服务，让更多用户能够轻松挖掘空间大数据“金矿”。107SuperMap人工智能GIS（AIGIS）是人工智能与GIS相互融合的技术统称。融合AI的空间分析算法（GeoAI）与相关的流程工具；基于AI技术增强GIS软件的功能和交互端用户体验，提高GIS软件的智能化；基于GIS对AI算法输出结果的管理、分析与可视化。108SuperMap新一代三维GIS技术体系进一步拓展三维空间数据模型及其分析计算能力；更全面地融合实景三维模型、地理实体数据、BIM、激光点云、三维场、地质体等多源异构数据，制定相应标准，推动空间三维数据的开放、共享；基于分布式的数据处理自动化工具；集成WebGL、高保真渲染、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、3D打印等IT新技术。109SuperMap分布式GIS技术体系包括分布式空间数据引擎技术、空间区块链技术、分布式空间分析与处理技术、云原生GIS技术和边缘GIS技术；支撑海量经典空间数据和空间大数据的存储、管理、分析、处理、可视化与发布；实现GIS在高可用、高并发、高弹性、高性能、大容量、高可信等方面的重大突破，构建云边端一体化GIS的分布式协同新模式。110SuperMap跨平台GIS技术体系基于标准C++技术重构GIS内核，建立了一套高性能的、支持多种操作系统和CPU架构的原生跨平台GIS技术体系。支持x86、ARM（如鲲鹏、飞腾）、MIPS（如龙芯）、SW-64（如申威）等多种架构的CPU。能够在Linux系列、Windows系列、HarmonyOS、Android及iOS等多种操作系统上高性能运行。111MapGIS中地数码集团的产品名称，是中国具有完全自主知识版权的，是全球唯一的搭建式GIS数据中心集成开发平台，实现遥感处理与GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间一体化的GIS开发平台。112MapGIS113MapGIS10.6技术体系介绍全空间GIS技术跨平台GIS技术大数据GIS技术智能GIS技术敏捷开发技术114GeoStar（武大吉奥）115GeoStar（武大吉奥）GeoGlobe是武大吉奥推出的完全自主可控的大型GIS服务平台，兼具云端化、智能化、移动化、个性化、简捷化、国产化六大特征，提供简单易懂的使用方式，灵活便捷的开发方式，实现随时随地对空间信息的获取和共享。116GeoStar（武大吉奥）GeoSmarter是一套应对大数据时代下政府和企业信息化变革而规划的平台化解决方案。117GeoStar（武大吉奥）室内定位技术3.3.1室内定位技术概述3.3.2室内定位技术原理3.3.3常用室内定位技术3.3.4室内定位网络平台1183.33.3.1室内定位技术概述1191起源与发展2特点3分类1201.室内定位技术的起源与发展20世纪90年代，剑桥AT&T研究室提出的ActiveBadge系统——典型的基于红外线的室内定位系统，但红外线的视距传输特性使得系统要求物体必须和红外阅读器成一条直线，且定位精度不高。1998年，微软公司提出了基于Radar的室内定位技术解决方案，利用了无线射频信号的强度值（RSSI）来进行测距定位。1211.室内定位技术的起源与发展2002年，加利福尼亚大学提出了Calamari定位系统；2004年，香港科技大学研发了LANDMARC定位系统；2006年，北京航空航天大学提出Weyes定位系统，大大地提高了定位精度；2011年北京邮电大学提出TC-OFDM定位系统；2013年，苹果公司推出了iBeacon技术，美国加州科学院和旧金山的Westfield购物中心先后开启了基于iBeacon的室内定位功能。1221.室内定位技术的起源与发展1232.室内定位技术的特点精度要求高施工部署难定位平台不统一1243.室内定位技术的分类3.3.2室内定位技术原理125功率测量时间测量角度测量1261.基于功率测量的定位原理三角定位通过接收信号强度（RSS）计算得到终端到多个定位节点的距离，并以已知节点位置为圆心，终端距离节点和距离为半径形成圆形，多个圆的交点就是终端位置。要求定位基站与定位终端间可直视，无墙体等阻挡，可达到较高定位精度。1271.基于功率测量的定位原理“位置指纹”是把实际环境中的位置和某种“指纹”联系起来，一个位置对应一个独特的指纹。（最常见的是信号强度）。1281.基于功率测量的定位原理指纹数据库采集工作量大，随着环境发生变化，需要重新采集维护指纹数据库。1292.基于时间测量的定位原理基于到达时间（TimeofArrival，TOA）实现原理：在二维空间中布置N个信号基站，当待定位终端处于信号基站的通信范围内时，通过移动终端向三个已知坐标的基站发射无线信号，测量终端接收基站信号的时间，通过发射接收时间差计算出移动终端距离三个已知基站的距离，进而求出移动终端所在位置。1302.基于时间测量的定位原理基于到达时间（TimeofArrival，TOA）方法缺陷：要求信号基站和终端之间的时钟严格同步，但是实际环境中，由于室内环境空间相对狭小，信号的传播受到障碍物的干扰，带来相应的传播时间延迟，也会带来时延的叠加，往往导致时间难以精确，因此算法在系统实现时对硬件的要求较高，系统复杂性较大，成本投入高。1312.基于时间测量的定位原理基于到达时间差（TimeDifferenceofArrival，TDOA）实现原理：利用信号到达的时间差进行定位的方法。1322.基于时间测量的定位原理TDOA的技术优势不需要设备之间有严格的时钟同步，降低了硬件成本；计算的是信号到达的时间差，有效抵消了多径效应带来的误差，提高了定位精度；接收信号装置的天线采用的是普通的检测天线，而不是复杂的测向天线，这不仅在一定程度上消除了天线间互耦的影响，同时也使系统结构变的较为简单。1332.基于时间测量的定位原理TDOA的技术缺陷基于到达时间差算法的定位系统所需要的监测站组成中包括接收机、天线和时间同步模块，而这些模块如果集成在智能终端中，需要花费的成本将大幅度提升。1343.基于角度测量的定位原理基于到达角度（AngleofArrival，AOA）实现原理：需要多个基站设备进行信号检测，并且这些基站设备都应该具有能够感知方向的天线阵列，这样才能够计算出目标节点所发射信号的到达角度。最终通过一组带有方向射线的交点来确定目标节点的位置。1353.基于角度测量的定位原理基于到达角度（AngleofArrival，AOA）技术优势：计算量较小，部署比较方便，而且还能够额外的提供目标节点的方向信息。技术缺陷：如果想要达到一定的定位精度，对基站天线阵列的灵敏度提出了较高的要求，这无疑是增加了硬件成本，使系统更加难以控制。与此同时，在室内环境中，由于周边环境的复杂多变，信号在传播过程中很容易受到这些复杂因素的影响，从而会对信号的到达角度产生很大的干扰。因此在室内环境下该法并不是最佳的选择。1363.基于角度测量的定位原理基于出发角（AngleofDeparture，AOD）实现原理：接收器是单天线，发射器多个天线发射特殊的数据包，接收器根据产生的相位差、天线距离，计算出相对的方向和距离。3.3.3常用室内定位技术1371蜂窝网络无线定位技术2蓝牙定位技术3WiFi定位技术4UWB定位技术5vSLAM定位技术1381.蜂窝网络无线定位技术1391.蜂窝网络无线定位技术5G定位能力最低要求对于80％的终端，水平定位精度优于50米，垂直定位精度优于5米；端到端时延低于30秒。要求严苛的商业用例最低要求对于80％的终端，水平定位精度优于3米（室内）和10米（室外）；对于80％的终端，垂直定位精度优于3米（室内和室外）；端到端时延小于1秒。1402.蓝牙定位技术1412.蓝牙定位技术基站功率消耗大，无法使用电池供电，需要POE供电，且蓝牙5.1基站布放密度为十米量级，因此每个基站都需要解决直流供电问题，为安装造成了困难。1423.WiFi定位技术Cell-ID定位：一般采用“邻近法”判断，即终端距离哪台AP最近或者连着哪台AP释放出来的网络，则认为定位终端就在该AP附近，简单实用，但精度低。指纹定位：将实际环境中的位置和接收到的无线信号的“指纹”特征联系起来，一个位置对应一个独特的指纹。1434.UWB定位技术基于UWB技术的无定位系统一般由定位标签、定位基站及解算软件构成。实现室内空间实时精确定位、监控、引导、预警等功能。1444.UWB定位技术定位方法定位特征终端功耗设备复杂度传输距离并发容量环境适应性是否需要同步定位延迟定位精度TOF双向主动高中25m中强否低高TDOA上行/下行主动/被动低中25m高弱是低中AOA上行主动低高25m高弱否低中1455.vSLAMSLAM（同步定位与地图构建），是指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置，一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题。应用领域机器人无人机无人驾驶ARVR分类激光SLAMvSLAM1465.vSLAMvSLAM基本原理是基于投影几何的成像模型。通过在不同角度对外部环境的光学观测，在不同的视角下，其公共对应部分可以分析出不同观测视角的相对位置、角度、距离等等。基于深度摄像机的vSLAM，跟激光SLAM类似，通过收集到的点云数据，能直接计算障碍物距离；基于单目、鱼眼相机的vSLAM方案，不能直接获得环境中的点云，而是利用多帧图像来估计自身的位姿