空间定位技术论文(2)
空间定位技术论文篇二
导航定位技术研究
【摘 要】本文针对导航定位技术的研究现状，给出单一定位技术GPS所存在定位盲区不足问题，给出组合导航定位解决的方法。
【关键词】导航;无线定位;GPS
Navigation and Positioning Technology Research
FU Cheng-biao
(School of Department of Computer Science and Engineering， Qujing Normal College， Qujing Yunnan 655011，China)
【Abstract】Navigation and positioning technology research for the status quo， this paper given the existence of a single positioning technology GPS positioning blind shortage， and given combination of navigation and positioning solutions.
【Key words】Navigation;Wireless location;Project driven method;Global positioning system
0 引言
众所周知，跟踪定位运动的目标，关键在于获取到目标的位置信息，通过目标的位置信息构成一定的运动轨迹，从而确定目标的运动方向。在目前的无线导航定位技术中，常用的GPS定位技术，但由于GPS定位技术存在盲区[1]，比如下在地方停车场位置、深山峡谷中、高楼大厦间等地理区域都存在严重的定位盲区，使得GPS卫星信号收到严重的遮挡，从而无法确定目标的位置信息，不能判断目标的运动方向，导致跟踪任务的失败。因此，出现很多新的无线导航定位技术，例如，GLONASS、伪卫星定位技术、中国北斗定位技术、电视定位技术、室内定技术、UWB定位技术、无线传感网络定位技术等等，这些新技术的出现，解决了单一定位技术所存在的难点问题。
1 无线定位导航
所谓导航的概念指的是一门科学，而该科学指的是目标用户的位置变化情况。在平时人们的活动当中，几乎每一个人都会涉及到各种各样的导航形式，比如说学生走路去学校，是依靠同学们使用他们的眼睛以及地标等信息，但是在某些情况下人们还需要使用其它的导航信息，并且该信息要与地标等信息不相同，如设置在汽车里的里程表等装置，来为人们提供更为准确的位置坐标信息[2]，以及到达目的地所需要的具体时间长短。与此同时，市场上还存在一些通过发射电子信号来实现定位功能的较为复杂的导航装置，他们被称为无线电导航装置。此时，人们可以利用这些信号，来定位出目标用户的位置坐标信息。
2 GPS定位技术
全球定位系统(GPS)可以对全球目标用户提供位置、速度以及时间[2]信息等相关数据，在航空、海上以及陆地等诸多领域都得到了广泛的应用。然而它的高精度性能等优点是依赖于几何精度因子的好坏程度，如果GPS卫星布局好，则几何精度因子低，最终定位精度误差小，满足实际需要。当采用GPS卫星来获取目标的位置信息，一般至少需要4颗卫星信号来完成，如果卫星信号越多，定位效果越好，但是此时的计算量非常大，一般在满足定位精度的前提下，采用尽可能少的定位卫星来参与定位计算，减少计算的工作量。
当用户在空旷的区域，同一时刻可以接收到的卫星信号在8颗左右，足够用来完成用户的定位，此时的卫星信号充足，接收机可以选用几何精度因子好的组合卫星来参与定位解算，求解出目标的位置信息。然而在实际使用中的难点在于，目标处于运动的状态，当它运动在深山峡谷中，或者运动到高楼耸立的楼层间时，很多卫星信号会收到遮挡，GPS卫星轨迹在设计时，是保证地面上同一时刻在毫无遮挡的情况下，至少可以接收到4颗卫星信号，然而，当被遮挡后，少于4颗卫星信号，用户根本无法定位，接收机接收不到足够的卫星，从而无法正常工作。
另外，GPS接收机系统在定位开始时，需要先进行冷定位启动，而这个启动工作一般情况下是需要花费几分钟，如果说在这个启动的时间段内，正好存在着生命危险的情况发生，则冷启动的时间就会耽搁对生命的援救。再者，加上美国国防部对GPS采用选择可用性政策，使得在某些特殊的情况下，比如说处于战争时期或者是两国关系非常紧张的时期，在这个阶段内，其他国家想要继续采用GPS卫星来进行定位目标就会受到严重的干扰。最后，通过研究发现，GPS的较高精度性能主要是集中在水平方向上，由于受到电离层、对流层延迟误差等众多因素的影响，导致采用它来定位目标时，在垂直方向上精度较差，并且其误差通常是水平方向上的2倍或者3倍左右，很难满足一些精密应用场合的要求。
3 组合导航定位技术
因GPS定位技术在使用过程中存在某些缺陷，目前的导航定位技术组合采用组合定位方式[3]，在GPS卫星信号不足的情况下，采用其他导航定位方式来弥补它的不足，比如说，可以采用俄罗斯GLONASS系统进行组合，这些不同系统的导航定位原来大体上相似，因此在同一时刻可以观测到的卫星信号就增多，为解决定位盲区的难题提供了一种很好的方案，但是两种不同导航卫星的组合方式，又存在数据融合定问题，需要进一步考虑不同组合卫星下的导航方式。同时，如果用户运动到室内，这两种卫星信号都接收不到时，需要采用其他的组合方式，如无线传感网络定位技术、室内定位技术、UWB定位技术等等。
4 结论
本文介绍了导航定位技术的发展状况，阐述了GPS定位所存在的不足，通过采用组合导航定位技术的方法可以解决单一导航定位的难题。
【参考文献】
[1]谭述森.卫星导航定位工程[M].北京：国防工业出版社，2007，3：1-15.
[2]贾广泛.卫星基导航定位接收机信息处理的方法[D].中国科学院研究生院，2008，6：21-26.
[3]陈浩，范胜利，刘建业.GPS/Galileo组合导航定位系统中的选星算法[J].弹箭与制导学报，2009，29(4)：13-15.
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