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室内外定位导航技术,从GPS到苹果iBeacon

发布时间:2021-12-27作者来源:金航标浏览:576

导航和定位是无线通信技术的应用分支,都是在微波和射频信号的发射、传输、接收、信号的数据计算分析等方面做文章,在这基础上出现了多种定位技术,除了BDS北斗 GPS 等卫星定位技术,其他定位方式还有地面基站定位、wifi定位、IP定位、RFID射频标签定位、二维码射频标签定位、RFID射频定位、Bluetooth蓝牙定位、声波定位、AI场景识别定位、地磁波定位、海浪波定位,UWB(Ultra Wide Band )无线宽频定位技术等,提供辅助定位还有A-GPS、加速度传感器陀螺仪定位等。这些技术有时候是单独使用,有时候是多种定位导航技术的融合与交叉混合使用。


根据应用场合不同,大致分为室外定位技术和室内定位技术两种。因为我们金航标“kinghelm”品牌(www.BDS666.COM)的北斗天线GPS天线type-c连接器是和这些产品配套的,所以我们一直在关注这一块技术路线和发展趋势,我金航标老宋就为大家总结一下,相关内容会在“北斗专家”微信公众号连载,敬请期待。


 

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1. 室外定位技术主要有两种:北斗GPS等卫星定位技术、基站IP、a-gps定位技术。


卫星定位技术是非常成熟的技术,比如大家熟知的GPS和我国的北斗BDS技术,还有俄罗斯的格洛纳斯Glonass,欧洲的伽利略Galileo系统等,与导航也是同类的技术,我们就放到一起来分析。


      卫星定位技术的原理是相同的,都是基于三维定位原理。一般说来一颗卫星可以定义用户的球面,两颗卫星可以定位用户所在的圆周,三颗卫星可以定位用户在圆周的两点,四颗卫星就可以定位用户位置。几种卫星定位技术的区别在于他们的定位参考卫星的位置是不同的,发射、管理的归属的国家也不同:


A. GPS,是美国的导航系统,是目前全球发展[敏感词]最完善的导航定位系统:由21+3颗卫星组成分布在6个轨道平面上轨道高度20200Km运行周期11小时58分。这是全世界最早的卫星导航定位系统,已经在我们的生活的方方面面应用了。


     B.  Glonass格洛纳斯,是俄罗斯的导航系统: 由24颗卫星组成,分布在3个轨道平面上,每个轨道面有8 颗卫星轨道高度19100Km,运行周期11小时15分。受俄罗斯的经济拖累,Glonass格洛纳斯的表现平平,大多数在俄罗斯的军方和武器上面使用。


    C. Galileo伽利略,是欧洲人民的定位导航系统: 由30颗卫星组成,分布在3个轨道,轨道高度24126Km。Galileo伽利略系统的定位精度还是比较不错的。


    D.北斗BDS,是我国自主研发的导航定位系统,各方面的技术指标市场占有率等目前位居全球第二位,大有超越美国的GPS系统的趋势。北斗三号全球卫星导航系统(简称:北斗三号系统),由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星,共30颗卫星组成。已经组网成功,和以前发射的卫星一起组成共有55颗星的新北斗导航系统。


与其他导航系统不同的是,北斗BDS系统具有以下特点:一是空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,高轨卫星更多抗遮挡能力强,在低纬度地区性能特点更为明显。二是北斗系统提供多个频点的导航信号,多频信号组合使用提高了服务精度,我们金航标公司(www.BDS666.com)就根据北斗的B3频点研发了定位导航的专用军工天线,在气象大气产品和服务等方面也有应用。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力,具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。


 

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基站定位技术,就是利用固定已知的移动通信的基站位置(ip),根据客户移动终端的信息来确定位置,是一种广泛使用的辅助性定位措施。

常用的几种技术有:单基站定位,两基站定位、三基站定位,以及多种模式的混合定位。基站的位置IP是已知的,移动设备通过计算到临近三个基站的位置就可以计算出设备当前所在的位置。从A-GPS定位启动到GPS终端接收器找到可用的北斗GPS卫星流程如下:(1)设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置(即一次COO定位);(2)设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区位置传送给网络中的A-GPS位置服务器(;3)A-PGS位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的北斗GPS卫星信息(包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息),并返回给终端设备;(4)GPS北斗BDS终端接收器根据得到的可用卫星信息,可以快速找到当前可用的GPS卫星。

至此,GPS北斗BDS 终端接收器已经可正常接收GPS信号,GPS初始化过程结束。A-GPS对定位速度的提高就主要体现在此过程中,我们金航标的工程师们一般也叫这个过程叫热启动。

 

2. 室内定位技术(非暴露或覆盖空间)


 

kinghelm金航标射频同轴连接器转接线  SMA接口转SMA


其实室内定位技术也有人叫做的非暴露或覆盖空间定位技术,市场和发展前景非常广阔,一直有人在坚持做这方面的产品,由于技术和成本限制一直没有得到广泛应用。最近一段时间,室内定位技术又火起来了,就是苹果公司推出iBeacon技术,一下就把其他的wifi定位、IP定位、RFID射频定位、二维码标签定位、RFID射频定位、蓝牙定位、无线宽频UWB定位技术都带动起来了。

 

室内定位技术实现方式基本上有两种:一种是基于扩频信号到达时间的计算来完成定位,一种是根据信号接收能量的衰减来完成定位。

 

[敏感词]种基于扩频信号达到时间这种技术,有一家叫Nanotron的公司已经有实物产品出来了。该产品使用了带宽80MHz的扩频信号,通过在无线电波一收一发传输消耗的时间,来计算确定两者的距离。大家都知道一个常数,就是无线电波的传输速率和光速一样,为30万公里/秒,如果要理论上做到1米的定位精度,那么最少要在时间区分精度做到3.333ns。有第三方数据显示的比较公允,Nanotron的产品精度能够在1~2米左右,这些可以应用在比较大的场所。


 

kinghelm金航标2.4G胶棒WiFi天线通信天线  增益3DB接口 SMA

 

第二种是基于无线信号能量的衰减来定位,这种实现方式很容易,而且有很多现存的无线通信系统都可以完成。比如WiFi,Bluetooth等,苹果公司推出的iBeacon技术就是基于Bluetooth的技术,因为有苹果公司和产品的加持,所以在行业影响力非常大。

 

自由空间的无线信号衰减是有规律的,不同频率的信号在不同的环境下衰减特性也不尽相同,但是无线信号在自由空间的衰减曲线是可以计算出来的。因为信号能量检测算法会有误差的,单纯的模拟电路可以做到+/-3dB,就要增加数字补偿算法,WiFi,Bluetooth的定位精度可以就提高到+/-1dB左右。因为WiFi,Bluetooth的传输距离太短,苹果的iBeacon建议使用范围在10米以内,所以适用在较小的室内空间了。我们金航标还研发生产销售rfid的射频标签,已经大批量应用于图书馆的书籍管理、商场的贵重物品管理等,未来rfid的射频标签和rfid读写器的市场应用会越来越大。


kinghelm金航标type-c连接器 kh-type-c接口  6p-24p系列


室内外定位导航和北斗天线GPS天线知识今天先给大家介绍到这里,因为篇幅的原因,下次为大家介绍金航标的新产品type-c连接器产品的相关知识!有意可以浏览金航标官网(www.BDS666.com)或者“北斗专家”微信公众号!“Kinghelm”商标由金航标公司原始注册,金航标是GPS天线北斗天线研发生产直销厂家,在北斗GPS导航定位行业非常高的知名度和美誉度,研发生产产品广泛应用于bds卫星导航定位无线通信等领域。主要产品包括:RJ45-RJ45网络,网络接口连接器、射频连接器转接线、同轴线缆连接器、type-c连接器、hdmi接口type-c接口、排针排母、SMA、fpc、FFC天线连接器、天线信号传输防水接头、hdmi接口、usb连接器、端子端子线、端子板接线端子、接线端子排、射频rfid标签、定位导航天线、通讯天线天线连接线、胶棒天线吸盘天线、433天线4G天线,GPS模块天线等,可以和萨科微SLKOR(www.slkormicro.com)的产品配套销售,萨科微SLKOR研发生产销售MOS管场效应管、二极管、三极管、可控硅、霍尔传感器、电源管理IC等电子元器件,广泛应用于航天航空、通信、军工、仪器仪表和安防、医疗、快速充电PD、大功率电源等行业。

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