1前言
近年来,随着无线通信技术与网络技术的不断发展和全面普及,各种新业务
与新需求层出不穷,其中位置感知计算(Location-aware Computing)和基于位置的服务LBS 在人们的生产生活中起到了至关重要的作用,如何确定用户位置是实施前述应用的首要问题,因此定位技术是位置感知计算和基于位置的服务的核心问题。
根据应用环境与场景的不同,定位技术可分为室内定位技术和室外定位技术。室外定位系统主要有蜂窝定位和全球定位系统 GPS。
蜂窝无线定位即手机定位,是基于移动蜂窝网的基站定位,其定位精度依赖于基站的 分 布 和基站 信号覆 盖范围 的大小 。1996 年,美国 FCC 颁布了E-911(Emergency call ‘911’)条例提出了相关的技术要求,要求移动通信提供商必须为用户提供定位准确度在 125m 以内的室外定位服务,2001 年以后,美国 FCC 提出了更严格的准确度和三维空间定位的需求。在政府的要求和市场利润的驱动下,使基于蜂窝移动网的定位技术得到了广泛的应用。
美国的 GPS 系统是目前使用最广泛、用户人数量最多的全球性定位系统。GPS系统由 24 颗卫星组成,在任何时间任何地点地面接收终端都可以同时接受到 4 颗以上的卫星发出的信号。根据电磁波的传播原理,通过卫星信号的到达时间差来计算出搜索到的卫星和终端用户之间的距离,采用三边定位法计算出终端用户的具体位置,其民用定位精度可以达到 15m 以内。同时,其他国家也陆续研究开发出了具有自主知识产权的定位系统,包括和中国的北斗卫星定位系统、俄罗斯的Glonass 定位系统和欧盟的 Galileo 定位系统。
但是在城市环境中,由于 GPS 卫星发射的电磁信号太微弱,楼宇等建筑物阻碍了卫星信号的传播,所以导致了所谓的“都市峡谷”(Urban Canyon)效应,使得 GPS 系统无法正确定位。因此,虽然 GPS 系统在室外环境能够有效地定位,但是在室内环境却无法进行有效的定位。
以上两种定位系统是应用比较广泛的室外定位系统,但应用于室内的时候,
这两种定位系统并不能提供很好的定位服务。首先,由于室内环境复杂,信号在
室内传播的情况要复杂于室外传播的情况。其次,室外定位应用大都是开阔环境中,几十米的定位误差并不影响用户的使用感受;但对于室内定位应用而言,需
要将定位精度控制在若干米以内,才能为用户提供达可具使用性的室内定位系统。针对室内定位的难点,即克服信号受到环境噪声的干扰,对移动用户的快速定位,对定位精度的高要求,国内外研究人员都进行了有针对性的研究,这些研究涉及到无线网络、传感器技术、随机信号处理等众多交叉领域。