《物联网技术导论与应用》第4章课件.pptx

1、物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映电电子子教教案案物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映第第4 4章章物联网定位及应用物联网定位及应用物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映 本章主要内容：本章主要内容：导航与定位概述导航与定位概述 -特别介绍无线电导航与定位特别介绍无线电导航与定位 介绍介绍GPSGPS全球定位系统全球定位系统 介绍多种室内定位技术介绍多种室内定位技术 介绍定位技

2、术应用的介绍定位技术应用的3 3类举例类举例物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映定位定位 物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映定位定位 物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映定位定位 导航与定位系统概述导航与定位系统概述4.1GPS全球定位系统全球定位系统4.2室内定位技术室内定位技术4.3定位技术应用举例定位技术应用举例4.4物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映导航与定位系统概述

3、导航与定位系统概述4.1物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用导航与定位系统概述导航与定位系统概述4.1.1 导航与定位的基本概念导航与定位的基本概念4.1.2 导航与定位的基本任务导航与定位的基本任务4.1.3 导航与定位的分类导航与定位的分类4.1.4 无线电导航与定位的发展概况无线电导航与定位的发展概况4.1.5 无线电导航与定位的基本原理无线电导航与定位的基本原理点击此处结束放映点击此处结束放映 “我在哪里？我在哪里？”，这就需要定位。定位也是物联网概念的一个重要，这就需要定位。定位也是物联网概念的一个重要维度，从物理世界获取的信息需要与位置相关联。维度，从物理世界获取的信息需要与位

4、置相关联。物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.1 导航与定位的基本概念导航与定位的基本概念定位是静态用户要求的，动态用户要求的是导航。定位是静态用户要求的，动态用户要求的是导航。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.2 导航与定位的基本任务导航与定位的基本任务点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.3 导航与定位的分类导航与定位的分类1.按照用户使用时相对依从关系分类按照用户使用时相对依从关系分类 （1）自备式（或自主式）导航系统）自备式（或自主式）导航系统 （2）他备式（非自主式）导航系统）他备式（

5、非自主式）导航系统点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.3 导航与定位的分类导航与定位的分类2.按照工作原理或主要应用分类按照工作原理或主要应用分类 （1）地磁导航：利用地球磁场等。）地磁导航：利用地球磁场等。（2）声纳导航：利用声波或超声波。）声纳导航：利用声波或超声波。（3）惯性导航：利用牛顿力学中的惯性原理。）惯性导航：利用牛顿力学中的惯性原理。（4）光学导航：包括观测空中星体的天文导航，以及利用激光和）光学导航：包括观测空中星体的天文导航，以及利用激光和红外的导航。红外的导航。（5）无线电导航：利用无线电技术。）无线电导航：利用无线电技术。点击

6、此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.4 无线电导航与定位的发展概况无线电导航与定位的发展概况1.陆基无线电导航与定位陆基无线电导航与定位 陆基导航系统的导航台位于陆地上。陆基导航系统的导航台位于陆地上。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.4 无线电导航与定位的发展概况无线电导航与定位的发展概况2.星基无线电导航与定位星基无线电导航与定位点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.4 无线电导航与定位的发展概况无线电导航与定位的发展概况3.室内无线电定位室内无线电定位4.蜂窝基

7、站定位蜂窝基站定位 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.5 无线电导航与定位的基本原理无线电导航与定位的基本原理1.基于三角基于三角/双曲线关系的定位技术双曲线关系的定位技术 可以通过电波传播时间测量距离。可以通过电波传播时间测量距离。可以利用天线的方向性测量角度。可以利用天线的方向性测量角度。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.1.5 无线电导航与定位的基本原理无线电导航与定位的基本原理2.基于场景（信号指纹）分析的定位技术基于场景（信号指纹）分析的定位技术 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应

8、用物联网技术导论与应用4.1.5 无线电导航与定位的基本原理无线电导航与定位的基本原理3.基于临近关系的定位技术基于临近关系的定位技术 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映GPS全球定位系统全球定位系统4.2物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用GPS全球定位系统全球定位系统4.2.1 GPS全球卫星定位系统的组成全球卫星定位系统的组成4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理4.2.3 GPS卫星信号卫星信号4.2.4 GPS现代化的进展现代化的进展点击此处结束放映点击此处结束放映 GPS是美国空间卫星导航定位系统。

9、是美国空间卫星导航定位系统。GPS能连续为用户提供三维能连续为用户提供三维位置、三维速度和时间信息，可实现导航、定位和授时等功能。位置、三维速度和时间信息，可实现导航、定位和授时等功能。物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.1 GPS全球卫星定位系统的组成全球卫星定位系统的组成 GPS全球卫星定位系统是由空间部分、地面控制部分和用户设全球卫星定位系统是由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成。备部分组成。1.空间部分空间部分 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.1 GPS全球卫星定位系统的组成全球卫星定位系统的组成 GPS全球卫星定位系统

10、是由空间部分、地面控制部分和用户设全球卫星定位系统是由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成。备部分组成。2.地面控制部分地面控制部分点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.1 GPS全球卫星定位系统的组成全球卫星定位系统的组成 GPS全球卫星定位系统是由空间部分、地面控制部分和用户设全球卫星定位系统是由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成。备部分组成。3.用户设备部分用户设备部分 用户设备部分即用户设备部分即GPS接收机。接收机。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理

11、1.电磁波测距的基本原理电磁波测距的基本原理 两点间的距离两点间的距离 有如下计算公式：有如下计算公式：点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理2.GPS定位的方法分类定位的方法分类 （1）静态定位）静态定位 （2）动态定位）动态定位 （3）绝对定位）绝对定位 （4）相对定位）相对定位点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理3.GPS的定位原理的定位原理（1）绝对定位原理）绝对定位原理 基本原理为：以基本原理为：以GPS卫星与用户接收机之间

12、的几何距离观测量卫星与用户接收机之间的几何距离观测量?为基础，并根据卫星的瞬时坐标（为基础，并根据卫星的瞬时坐标（XS,YS,ZS），确定用户接收机），确定用户接收机（即观测站）的位置（即观测站）的位置（X,Y,Z）。）。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理3.GPS的定位原理的定位原理（2）相对定位原理）相对定位原理 GPS相对定位也称为相对定位也称为GPS差分定位，这是目前差分定位，这是目前GPS定位中精度定位中精度较高的一种定位方法。较高的一种定位方法。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物

13、联网技术导论与应用4.2.2 GPS定位的基本原理定位的基本原理点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号 GPS卫星信号包含有载波、测距码和数据码。卫星信号包含有载波、测距码和数据码。GPS卫星信号可用卫星信号可用于测量卫星到地面接收机之间的距离，并提供计算卫星坐标所需的于测量卫星到地面接收机之间的距离，并提供计算卫星坐标所需的参数。参数。1.GPS载波信号载波信号 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号2.测距码测距码（1）测距原理）测距原理点击此处结束放映点

14、击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号2.测距码测距码（2）C/A码码（3）P(Y)码码 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号3.导航电文导航电文（1）导航电文格式）导航电文格式（2）导航电文内容）导航电文内容点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号4.GPS卫星信号的构成卫星信号的构成 卫星上的原子钟所产

15、生的基准频率为卫星上的原子钟所产生的基准频率为10.23MHz。GPS卫星信号卫星信号包含有载波、测距码和数据码。包含有载波、测距码和数据码。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.3 GPS卫星信号卫星信号点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.2.4 GPS现代化的进展现代化的进展 GPS现代化之后，现代化之后，GPS又计划发射又计划发射BlockR卫星、卫星、BlockF卫卫星、星、Block（GPS）卫星，增加了另外的民用和军用信号。）卫星，增加了另外的民用和军用信号。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术

16、导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映室内定位技术室内定位技术4.3物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用室内定位技术室内定位技术4.3.1 室内定位的技术特点室内定位的技术特点4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术4.3.3 室内超声波定位技术室内超声波定位技术4.3.4 室内红外定位技术室内红外定位技术 室内定位与户外定位在技术上有一定的共性，但是室内环境的室内定位与户外定位在技术上有一定的共性，但是室内环境的复杂性以及对定位精度和安全性有特殊要求。复杂性以及对定位精度和安全性有特殊要求。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论

17、与应用4.3.1 室内定位的技术特点室内定位的技术特点 现行的室内定位技术手段和技术解决方案较多。现行的室内定位技术手段和技术解决方案较多。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术1.无线定位原理无线定位原理常用的室内定位技术主要包括以下几种。常用的室内定位技术主要包括以下几种。（1）TOA/TDOA定位定位 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术1.无线定位原理无线定位原理常用的室内定位技术主要包括以下几种。常用的室内定位技术主要包

18、括以下几种。（1）TOA/TDOA定位定位 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术1.无线定位原理无线定位原理（2）AOA定位定位 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术1.无线定位原理无线定位原理（3）RSSI定位定位（4）A-GPS定位定位 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.2 室内无线电定位技术室内无线电定位技术2.无线定位技术无线定位技术常用的室内定位技术主要包括以下几种。常用的

19、室内定位技术主要包括以下几种。（1）无线局域网定位技术）无线局域网定位技术（2）无线传感器网络定位技术）无线传感器网络定位技术（3）蓝牙定位技术）蓝牙定位技术（4）射频识别定位技术）射频识别定位技术（5）超宽带定位技术）超宽带定位技术点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.3 室内超声波定位技术室内超声波定位技术 超声波是一种机械波，它依赖于物体机械振动进行能量传输，超声波是一种机械波，它依赖于物体机械振动进行能量传输，其振动频率大于其振动频率大于20000Hz，超出了人耳听觉的上限，故被称为超声，超出了人耳听觉的上限，故被称为超声波。波。点击此处结束放

20、映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.3.4 室内红外定位技术室内红外定位技术 红外线室内定位技术有红外线室内定位技术有2种。种。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映定位技术应用举例定位技术应用举例4.4物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用定位技术应用举例定位技术应用举例4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用4.4.2 定位技术在机器人领域的应用定位技术在机器人领域的应用4.4.3 场景中的精准定位应用场景中的精准定位应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物

21、联网技术导论与应用4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用1.利用利用GPS进行大地测量的必要性进行大地测量的必要性 大地测量十分复杂，而且涉及面积广。大地测量十分复杂，而且涉及面积广。GPS是大地测量的重要手段，是大地测量的重要手段，使原本复杂的测量工作变得非常简便，过去需要数年的工作，现在只需使原本复杂的测量工作变得非常简便，过去需要数年的工作，现在只需几天便可完成。几天便可完成。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用2.GPS大地测量的技术特点大地测量的技术特点 点击此处

22、结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用3.GPS大地测量的应用领域大地测量的应用领域点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用3.GPS大地测量的应用领域大地测量的应用领域点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.1 GPS定位在大地测量中的应用定位在大地测量中的应用3.GPS大地测量的应用领域大地测量的应用领域点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与

23、应用4.4.2 定位技术在机器人领域的应用定位技术在机器人领域的应用定位与导航是机器人大规模应用要解决的基本问题。定位与导航是机器人大规模应用要解决的基本问题。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.2 定位技术在机器人领域的应用定位技术在机器人领域的应用1.机器人超声波导航定位技术机器人超声波导航定位技术 机器人到障碍物的距离：根据超声波发出及回波的时间及传播的速机器人到障碍物的距离：根据超声波发出及回波的时间及传播的速度，就能确定。度，就能确定。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.2 定位技术在机器人领域的

24、应用定位技术在机器人领域的应用2.机器人视觉导航定位技术机器人视觉导航定位技术 工作原理：对机器人周边的环境进行光学处理，并用摄像头采集图工作原理：对机器人周边的环境进行光学处理，并用摄像头采集图像信息，然后学习子系统将采集到的图像信息和机器人的实际位置联系像信息，然后学习子系统将采集到的图像信息和机器人的实际位置联系起来，完成机器人的自主导航定位功能。起来，完成机器人的自主导航定位功能。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.2 定位技术在机器人领域的应用定位技术在机器人领域的应用3.机器人机器人GPS导航定位技术导航定位技术 机器人机器人GPS导航定

25、位一般采用伪距差分动态定位法，用基准接收机导航定位一般采用伪距差分动态定位法，用基准接收机和动态接收机共同观测和动态接收机共同观测4颗颗GPS卫星，按照一定的算法即可求出某时刻机卫星，按照一定的算法即可求出某时刻机器人的三维位置坐标。器人的三维位置坐标。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.2 定位技术在机器人领域的应用定位技术在机器人领域的应用4.机器人光反射导航定位技术机器人光反射导航定位技术 利用激光或红外传感器来测距。利用激光或红外传感器来测距。5.机器人机器人SLAM定位技术定位技术 即时定位与地图构建（即时定位与地图构建（SLAM）是）是目

26、前机器人采用的一种定位技术，主目前机器人采用的一种定位技术，主要用于机器人移动的智能化。要用于机器人移动的智能化。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用4.4.3 场景中的精准定位应用场景中的精准定位应用 定位精度通常在定位精度通常在1米到米到2米之内。精准定位是一个全面物联网解米之内。精准定位是一个全面物联网解决方案的关键因素。决方案的关键因素。WiFi与蓝牙、与蓝牙、RFID定位技术的融合，可以实现更高的定位精度定位技术的融合，可以实现更高的定位精度和稳定性。和稳定性。无线电定位与视觉定位融合可以满足更高效率及性价比的定位无线电定位与视觉定位融合可以满足更高效率及性价比的定位需求。需求。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网技术导论与应用物联网技术导论与应用点击此处结束放映点击此处结束放映休息一下休息一下