第6章 定位技术
TDOA定位资料
摘要无线定位服务是一种有着广阔市场前景的移动增值业务，基本原理是利用现有蜂窝网络，通过对各种位置特征参数，包括到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达方向(DOA)的测量和估计，来实现移动用户的定位。
本论文对无线通信网络中基于TDOA的无线定位技术进行了研究。
本文分析了国内外相关研究现状，给出了移动台定位的几种基本方法，并给出了TDOA定位的双曲线数学模型，分析了基于TDOA定位的Chan算法、遗传算法(GA)和差分演进算法(DE)，并对其进行了计算机仿真。
仿真结果表明，三种算法各有优缺点：Chan算法定位精度较低但运算速度很快，GA算法和DE算法定位精度高但收敛时间较长。
在上述研究的基础上，本论文提出了三种新的定位算法：基于TDOA的Chan-GA算法、Chan-DE算法和Chan-IDE算法。
并在相同的仿真环境下进行比较，仿真结果表明，在保证种群数量的情况下，所提的算法性能稳定，能找到逼近全局最优点的解，相对于Chan算法精度更高,相对于以前的算法在保证收敛性能的前提下有更快的收敛速度。
关键词：移动台定位；到达时间差；遗传算法；差分演进算法；免疫算法ABSTRACTCellular wireless location service is a new mobile value-added service with a good market future. Its basic principle is to implement mobile user location through estimating characteristic parameters relative to position, including time-of-arrival (TOA), time-difference-of-arrival (TDOA), direction-of-arrival (DOA), etc. This thesis aims at the research of wireless location technology based on time-related measurements in Wireless Communication System.The thesis analyzes the domestic and foreign correlation research of present situation, and gives several essential methods of mobile location. After that, the mathematical model of TDOA hyperbolic equations is established, three location algorithms based on time-difference-of-arrival (TDOA), Chan, genetic algorithm and Differential Evolution are analyzed, and have been carried on the simulation to them. The simulation results show that all the algorithms have the advantages and disadvantages.The Chan algorithm has bad location accuracy and very quick operating speed. To the contrary, the genetic algorithm and Differential Evolution have a high accuracy and a fast convergence time.Based on the above investigation, three new location algorithms called Chan-GA algorithm, Chan-DE algorithm and Chan-IDE algorithm based on TDOA measurements are put forward. Carrying on the computer simulation to them under the same environment, the simulation results show that if the population size is big enough, the algorithm is robust and can find the coordinates. It has a higher accuracy than Chan algorithms and a faster convergence time than genetic algorithm.Key words: Mobile location; TDOA; Genetic algorithm; Differential Evolution; Immune algorithm目录第1章绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (2)1.3国内外的研究现状 (4)1.4本文的主要工作 (5)第2章移动台定位的基本方法 (7)2.1移动台定位的两种方案 (7)2.1.1基于网络的定位 (7)2.1.2基于移动台的定位 (7)2.2移动台定位技术 (8)2.2.1基于场强测量的定位方法 (8)2.2.2基于传播时间测量的定位方法 (8)2.2.3基于信号到达角度测量的定位方法 (10)2.2.4混合定位方法 (10)2.3影响移动台定位精度的主要原因 (11)2.4本章小结 (12)第3章基于TDOA定位算法的分析及仿真 (13)3.1TDOA定位的数学模型 (13)3.1.1定位问题的最小二乘(LS)表示 (13)3.1.2TDOA双曲线模型 (14)3.2TDOA定位算法——Chan算法 (15)3.3定位准确率的评价指标 (20)3.4本章小结 (21)第4章遗传算法在TDOA定位中的应用 (22)4.1遗传算法简介 (22)4.1.1遗传算法的基本原理 (22)4.1.2遗传算法的特点 (23)4.1.3遗传算法的基本流程图和主要步骤 (24)4.1.4遗传算法的基本操作 (25)4.2遗传算法在TDOA定位中的实现 (27)4.2.1TDOA双曲线定位模型 (27)4.2.2改进的遗传算法的实现 (29)4.2.3Chan-GA算法的实现 (32)4.3计算机仿真 (32)4.4本章小结 (35)第5章差分演进算法在TDOA定位中的应用错误！未定义书签。
卫星定位导航原理知到章节答案智慧树2023年哈尔滨工业大学
卫星定位导航原理知到章节测试答案智慧树2023年最新哈尔滨工业大学第一章测试1.北斗三代系统的组成是（）。
参考答案:24 MEO+3 GEO+3 IGSO2.下列不属于GPS的功能的是（）参考答案:短报文通信3.（）导航系统覆盖范围在2000km~3000km之间。
参考答案:远程导航系统4.对于GPS系统，地面观测者相同方位每天提前（）见到同一颗GPS卫星。
参考答案:4min5.北斗系统包含哪些部分（）。
参考答案:其余都是6.下图星座是（）参考答案:北斗7.导航系统的技术指标主要有（）。
参考答案:定位速率;系统可靠性;覆盖范围;定位精度8.下列属于GPS的功能的是（）参考答案:授时;测速;定位导航9.子午系统的地面控制部分包括（）。
参考答案:控制中心;注入站;跟踪站10.子午星系统有8颗卫星。
（）参考答案:错11.北斗二代系统是被动定位系统。
（）参考答案:对12.以下星座不可以达到全球全天候不间断覆盖的效果。
（）参考答案:错第二章测试1.开普勒方程是描述偏近点角和（）的关系。
参考答案:平近点角2.由于地球自转轴收到地球内部质量不均匀影响，地极点在地球表面上位置随时间而变化的现象称为（）。
参考答案:极移现象3.确定卫星在轨道上的顺势为之的开普勒轨道参数是（）。
参考答案:真近点角4.关于以下电文帧结构，说法不正确的是（）。
参考答案:该电文帧为北斗电文帧5.下式中，旋转哪个参量是使得轨道平面与赤道平面相重合（）。
参考答案:6.开普勒第三定律与（）有关。
参考答案:轨道长半轴;卫星运行周期7.以下关于GPS卫星导航电文的描述正确的是（）。
参考答案:基本单位长度为1500bit;一个主帧包括5个子帧8.星历信息中不包括（）参考答案:卫星时钟校正量;卫星识别号和健康状态;全部卫星的粗略星历9.协议天球坐标系需要扣除（）参考答案:章动现象;岁差现象10.协议地球坐标系最终要转化为协议天球坐标系。
（）参考答案:错11.如果考虑接收机钟差，4颗星即可定位。
物联网定位技术课程设计
物联网定位技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解物联网定位技术的基本概念，掌握定位技术的分类及其工作原理。
2. 学生能掌握常见的物联网定位技术，如GPS、Wi-Fi、蓝牙和地磁定位等，并了解各自的优势与局限。
3. 学生能了解物联网定位技术在现实生活中的应用场景，例如智能交通、智能家居和智慧城市等。
技能目标：1. 学生能够运用所学的物联网定位技术知识，分析并解决实际生活中的定位问题。
2. 学生能够通过小组合作，设计并实现一个简单的物联网定位应用，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网定位技术的兴趣，激发他们探索未知、追求创新的热情。
2. 增强学生的团队协作意识，培养他们在合作中共同解决问题、共同进步的能力。
3. 培养学生关注社会发展，认识到物联网定位技术对社会进步的积极作用，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程属于信息技术学科，旨在让学生了解和掌握物联网定位技术的基本知识和应用，提高他们的实际操作能力。
学生特点：考虑到学生所在年级的特点，本课程注重理论与实践相结合，以激发学生的兴趣和探究欲望。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论，培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
同时，注重对学生的学习成果进行评估，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 物联网定位技术概述- 物联网与定位技术的关系- 定位技术的分类与发展趋势2. 常见物联网定位技术原理与特点- GPS定位技术：原理、优势与局限- Wi-Fi定位技术：原理、定位算法与应用场景- 蓝牙定位技术：原理、分类及在实际应用中的优势- 地磁定位技术：原理、特点及在室内定位中的应用3. 物联网定位技术在现实生活中的应用案例- 智能交通：如车辆定位与导航系统- 智能家居：如室内人员定位与智能家居设备控制- 智慧城市：如城市基础设施监控与紧急救援系统4. 实践操作与项目设计- 小组合作设计并实现一个简单的物联网定位应用- 分析并解决实际生活中的定位问题- 评估与优化定位应用的性能教学大纲安排：第一课时：物联网定位技术概述，了解定位技术分类及发展趋势第二课时：GPS定位技术原理、优势与局限第三课时：Wi-Fi定位技术原理、定位算法与应用场景第四课时：蓝牙定位技术原理、分类及在实际应用中的优势第五课时：地磁定位技术原理、特点及在室内定位中的应用第六课时：物联网定位技术在现实生活中的应用案例第七课时：实践操作与项目设计，小组合作完成项目任务第八课时：项目展示与评价，总结课程学习成果教学内容关联教材章节：本教学内容与教材中关于物联网定位技术的相关章节紧密关联，涵盖定位技术的基本概念、原理、应用及实践操作等方面。
第6章 空间分析原理与方法
b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同 的地区； c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线 方向被夸大； d) 由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键 特征,如山峰、洼坑、山脊等；
一、DEM 概述
3、DEM 特点
1）容易以多种形式显示地形信息。
地形数据经过计算机软件处理过后，产生多种比例尺的地形图、纵 横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不容易改变或需 要人工处理。
3）包含关系查询
查询某个面状地物所包含的空间对象。
同层包含，如，某省的下属地区，若建立有空间拓扑关系，可直接查询拓扑关系表来实现。
不同层包含，如某省的湖泊分布，没有建立拓扑，实质是叠置分析检索，通过多边形叠置分 析技术，只检索出在窗口界限范围内的地理实体，窗口外的实体作裁剪处理。
4）穿越查询
某公路穿越了某些县，采用空间运算的方法执行，根据一个线目标的空间坐标，计算哪些面 或线与之相交。
6.2 统计分析(Statistic Analysis)
一、统计图表分析
二、属性数据的集中特征数 三、属性数据的离散特征数
四、统计数据的分类分级
一、统计图表分析
柱状图
扇形图
直方图
折线图
散点图
能被用户直观地观察和理解数据。
统计表格是详尽地表示非空间数据的方法，不直观，但可提供详细 数据，便于对数据进行再处理。
二、属性数据的集中特征数
1、频数和频率
将变量xi（i＝1,2,…，n）按大小顺序排列，并按一定的间距 分组。 频数：变量在各组出现或发生的次数； 频率：各组频数与总频数之比；
用以表示事件出现的次数和频率，事件的分布状况。
2、平均数：反映了数据取值的集中位置，通常有简单算术平 均数和加权算术平均数。
《GPS》考试重点【缩印版】
◆GPS的概念:GPS是NAVSTAR/GPS的简称，全名应为Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System，即“授时与测距导航系统/全球定位系统”。
*GPS是以卫星为基础的无线电导航定位系统。
采用空间的后方交会法，既距离交会法第一章绪论◆美国政府的GPS政策 SPS PPS SA AS标准定位服务SPS：包括定位服务和定时服务,这一服务是全天候,全球性的。
对一切用户开放，不直接向用户收费。
精密定位服务PPS：由国防部DOD控制，连续在全球范围内提供定位定时和测速服务，服务对象限于美军以及国防部DOD有专门协定的盟军。
未经批准的民用部门不得使用。
SA政策（1）在卫星的广播星历中人为地加入误差，以降低卫星星历的精度，即ε技术。
（降低已知点的坐标精度）2）有意识地使卫星钟频产生一种快速的抖动。
产生的效果相当于降低了钟的稳定度，从而影响导航定位精度，这就是δ技术。
AS政策AS政策是美国国防部为防止敌对方对GPS卫星信号进行电子欺骗和电子干扰而采取的一种措施。
具体做法是在P码上加上严格保密的W码，使其模二相加产生完全保密的Y码。
（1994年1月31日起实施）。
是一种防卫性的措施。
一般采用Z跟踪技术就仍然能利用P码进行测距。
◆子午卫星系统及其局限性：由6颗卫星组成，卫星轨道高度为1075km，轨道倾角约900，周期为107min。
精度：绝对定位1m，相对定位0.1~0.5m，定位原理:多普勒定位技术。
优点：全天候；全球覆盖；自动定位；定位精度较高。
缺点：（1）卫星数少（6颗），不能实现连续实时导航定位；卫星运行高度低，难以实现精密定位；（3）观测时间长。
◆GLONASS全球导航卫星系统前苏联——俄罗斯。
采用距离交会法。
由24颗卫星组成（21颗工作，3颗在轨备用）；分布在三个轨道倾角为64.8°的轨道平面上。
每个轨道上8颗卫星。
智能运输系统概论-第20章-ITS评价
① 立项建议书阶段的评价 ② 可行性研究阶段的评价 ③ 实施阶段的评价 ④ 运营阶段的评价
智能运输系统概论
20.1.2 ITS评价的框架
评价框架 1）项目辨识 ①项目的名称和类型 ②所应用并将被评价的关键技术或者评价内容 ③项目所提供的功能、服务和设施 ④项目实施的地方、时间以及计划完成的时间 ⑤项目实施的保障体系 2）用户需求分析 在对现有交通现状加以充分的调研的基础之上进行 的需求分析；基于需求分析的预测分析。
智能运输系统概论
目录
第11章 第12章 第13章 第14章 第15章 第16章 第17章 第18章 第19章 第20章
先进的公共交通系统 先进的交通管理系统 城市交通信号控制系统 电子收费系统 高速公路交通事件管理系统 应急指挥调度系统 智能车辆与自动驾驶系统 交通需求管理 智能运输系统标准化 ITS评价
智能运输系统概论
20.1.1 ITS评价的目的与意义
评价目的 ➢ 提高目前的和将来的生产能力，降低快速行驶的成本 （ reduce costs incurred by fleet operators and others），减少出行时间，改进交通系统规划和管理； ➢ 提高个体流动性和路面交通系统的方便舒适度，为出 行前和出行中的信息获得提供途径，提高出行安全度， 减轻出行者压力； ➢ 为繁荣ITS的发展和实施创造环境，支持ITS产业（硬 件、软件和服务）的建立。
基本概念
ITS评价区域
根据项目实施的区域，可以初步的将实施评价的区
域分为三类：城市内（urban），城市间（Inter-urban）
交通信息采集与处理技术概述
第4章 交通信息采集与处理技术
4.1 概述 4.2 交通信息采集技术 4.3 交通信息处理技术
智能运输系统概论
4.2.1 交通信息非自动采集技术
交通信息采集方法有人工记数法、试验车移动调查法 、摄影法、车辆检测器测定法、GPS浮动车法、手机定位 法、遥感图像处理等。
非自动采集技术 自动采集技术
连续波多普勒雷达和调频连续波雷达。微波雷达检测器
可通过发射不同的雷达波的波形获取交通参数，为非地埋
式安装，可安装在单车道中央的上方以检测该车道的交通
参数，还可在多车道道路的路边安装以测量多条车道上车
辆的交通参数。
微波雷达的工作原理
智能运输系统概论
4.2.2 交通信息自动采集技术
视频检测器
路基型交通信息采集技术
视频图像处理技术是将一段道路的交通状况摄成图像，
并将原有的道路和路旁景物图像迭加在图像上而检测出交
通流量和速度的新兴技术，能提供道路上的交通状况数据。
道路管检测器
适用于交通量不大情况下的短期交通数据的采集。道路
管检测器埋设在车道下方，沿道路横向布置。
声学检测器
检测来自车辆内部和车辆轮胎与地面接触等多个来源的
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪交通版高等学校教材
智能运输系统概论
（第三版）
杨兆升 于德新 主编 史其信 高世廉 主审
目录
第1章 绪论 第2章 智能运输系统的体系框架 第3章 智能运输系统的理论基础 第4章 交通信息采集与处理技术 第5章 通信技术 第6章 车辆定位技术 第7章 网络技术 第8章 数据库技术 第9章 新技术在智能运输系统中的应用 第10章 交通信息服务系统
智能运输系统概论