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详解GPS定位的几种方式 来源:luat 日期:2018-07-11 11:04:37 浏览数:0

摘要: 定位方式有很多种,室外定位有基站定位,卫星定位等方式;室内定位有BLE、RFID、Wi-Fi等方式;还有其他IP定位,惯性导航等等方式。

  

  定位方式有很多种,室外定位有基站定位,卫星定位等方式;室内定位有BLE、RFID、Wi-Fi等方式;还有其他IP定位,惯性导航等等方式。

  

定位方式

定位原理

定位方案

应用场景

成本

设备要求

精度

基站定位

上报设备周边基站信息,服务器查表、解析并返回定位结果

单基站定位

多基站定位

室外

极低

设备成本低

需后端支持*

500m

卫星定位

使用天线搜索卫星向地表发射的电波,解算后输出定位结果

多星定位

室外

较低

设备成本低

5m

差分定位

卫星+结合基准站的数据进行定位

多星定位

室外

很高

设备成本高

需专有后端支持*

5mm

BLE iBeacon

使用设备接收蓝牙信号,根据信号强弱计算距离,输出定位结果

单点定位

多点定位

室内

较高

设备成本较高

30cm

RFID

使用设备接收射频信号,根据信号强弱计算距离,输出定位结果

单点定位

多点定位

室内

很高

设备成本较高

10cm

Wi-Fi

上报设备周边路由器MAC信息,服务器查表、解析并返回定位结果

单机定位

多机定位

室内

较低

设备成本低

需后端支持*

10m

IP 定位

上报目标设备公网IP地址,服务器查表并返回定位结果

-

不限

极低

设备成本低

需后端支持*

10km

佛系

手持佛珠

念念有词

-

不限

0成本

无需设备

随缘


  “需后端支持”指需要连接到服务器进行数据解析,才能获得定位结果;

  “需专有后端支持”指可能需要付费才能获得相关数据,终端设备才可以进行定位。



  与物联网关系密切的GPS定位那些事儿。



  众多卫星定位系统中,最广为人知的就是GPS (Global Positioning System)了。它是美国在1958年开始研发,1964年投入使用,1994年实现全球覆盖的全球卫星定位系统。

  GPS由24颗工作星和4颗备用星组成。卫星工作在互成55度的6条高度为2.02万KM的非同步轨道上。如此一来,在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的GPS卫星。GPS卫星向地球发射导航电文(系统时间、星历、历书、卫星时钟修正参数、导航卫星健康状况、电离层延时参数等内容),GPS终端收到卫星发送的数据,经解算即可确定当前位置,并以NMEA0183格式,WGS-84坐标系输出数据。

  也许有的读者会问,万一卫星坏了怎么办,GPS岂不是要失准了?其实这个担心是多余的啦,轨道上不仅有备用卫星,每年NASA也会委托Space X补发和替换寿终的卫星。

  当然,卫星定位系统不是GPS一家独大的。只是因为GPS的先驱地位,所以很多人也都习惯性的把所有卫星定位系统都称之为“GPS”。

  毕竟,使用GPS卫星之时,就是被美国钳制之日。GPS卫星是被美国军方控制的,他们可以随意调节某地区的定位精度(如中东地区),甚至让终端设备解算结果南辕北辙。而且GPS卫星是单向广播的,不具备双向通信能力,功能略显单一。

  有鉴于此,很多国家也都在建设或已建成卫星定位系统。如中国的北斗(BeiDou)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、印度的IRNSS等。


  扩展:


  有的人会问,既然天上多卫星,为什么我看输出结果只是用了其中有限的几个呢?这是因为单片机使用的小尺寸的陶瓷天线,一般只能做到兼容2个频段(一般软件上也是多选2),无法做到同时兼容3个频段。所以通常是单选GPS或北斗;或者是GPS+北斗、GPS+GLONASS等两两组合的方式。

  有的开发者实测时发现,为什么代码无误,但是定位模块就是搜不到卫星,无法定位呢?

  实际上排查这种问题既简单,又复杂。之所以说简单的,是因为搜不到卫星唯一的原因就是信号问题。复杂是因为即便知道了病因,开发者也可能会觉得束手无策。

  信号问题,那就是“卫星→天线→模块→代码→输出”的某个环节出现异常了。在这里,结合“望闻问切”的方法,针对可能出现的问题逐项击破。

  首先,开发者应谨记,任何时候都应该避免空间上存在异物遮蔽天线(如树木、建筑、高架桥),物理上存在金属外壳等遮挡天线等情况(如铝壳、铁壳)。应确保测试环境是空旷的,无遮挡的,信号良好的。

  对于搜星慢,定位慢,信号差的情况,应改善天线设计,保证天线面朝上的安装使用状态;并且天线周边没有金属物件遮挡,无射频干扰;在空间容许的情况下尽量选择大尺寸的陶瓷天线,必要时应使用有源天线。

  对于完全无信号的情况,大概率是天线设计错误。譬如,没有给有源天线开启供电,错误使用天线型号(如芯片仅支持GPS,天线仅支持北斗;错误的使用GSM天线接收信号)等。

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