导航定位技术及相关应用

导航定位技术及相关应用

在全球一体化和科技快速发展的今天，导航定位技术在日常工作和生活中扮演了愈来愈重要的角色，尤其是在我们石油天然气这个高技术行业，无论在地质信息采集、钻井、平台安装、管道铺设维护等各方面都离不开导航定位。本文对导航定位技术进行了全面的介绍，并列举了在平湖海管检测上的应用实例。

一、导航定位发展的历程及最新技术

最早的导航定位手段有：14世纪前后开始利用指南针（即罗盘）进行定位的地物定位方法，18世纪30-40年代出现的利用六分仪、天文钟进行定位的天文定位方法。传统的地物定位方法现今已成为特殊情况下的补充手段。二十世纪出现了无线电定位仪。经过几十年的发展，无线电导航定位仪进行了如下表所示的演变过程：

常规无线电定位仪有这样一些缺点：覆盖的工作区域小,电波传播受大气影响；定位精度不高，精度只能达到200米甚至上千米。

现在，导航定位技术已进入高精度卫星导航定位时代。目前已开发或正在开发的全球卫星导航定位系统有：美国开发的全球定位系统（Navigation Sateliate Timing and Ranging/Global Positing System，GPS）；为了摆脱对美国GPS的依赖(主要从国家安全利益考虑)，俄罗斯开发了GLONASS（Global Navigation Satellite System）全球导航系统；中国开发了北斗卫星定位系统；欧盟正在加紧开发伽里略卫星导航定位系统( Galileo) （中国也已参与合作开发）。

美国开发的全球定位系统（Navigation Satelite Timing and Ranging/Global Positing System，GPS）可在全球范围内全天候为海上、陆上、空中和空间用户提供连续的、高精度的三维定位、速度和时间信息。GPS 系统包括三大部分：空间卫星系、地面控制系统、接收系统如下图所示：

GPS的工作原理是以三角测量定位原理来进行定位的。它采用多星高轨测距体制，以接

收机至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。当地面用户的GPS接收机同时接收到3颗以上卫星的信号后，通过使用伪距测量或载波相位测量，测算出卫星信号到接收机所需要的时间、距离，再结合各卫星所处的位置信息，将卫星至用户的多个等距离球面相交后，即可确定用户的三维（经度、纬度、高度）坐标位置以及速度、时间等相关参数。

美国政府出于自身利益与安全考虑，对GPS实行了精度控制政策，根据不同的使用对象分别提供了两种定位服务。一种为民用的标准定位服务（SPS），利用粗码（C/A码）定位观测。其中美国政府曾在“SPS”中实行了名为“选择可用性（Selective Availability，简称SA）”的误差干扰政策，以降低其定位精度。通常在“SA”开启时，“SPS” 的精度误差高达100m；当“SA”关闭（为了获得更大的商业利益，2000年5月1日美国政府宣布关闭“SA”）时，其误差可降至30m左右。另一种则是提供给军方、某些政府机构以及特许民间用户使用的精密定位服务（PPS），它利用精码（P/Y码）定位，其定位精度可达到10~25m。为了消除上述的误差、获取更高的定位精度，各国纷纷使用了差分GPS技术（DGPS）。差分GPS技术主要分为伪距差分和载波相位差分（RTK）两大类。前者能得到米级定位精度，后者则可使定位精度达到厘米级。这些技术被大量应用于动态和需要高精度位置的领域。

在陆域、空间导航定位技术迅猛发展的同时，水下定位技术也得到了长足的发展，水下定位系统主要有：超短基线定位系统(USBL) 、短基线定位系统(SBL) 、长基线定位系统(LBL) ,及超短基线定位系统与长基线定位系统组合系统(SSBL/ LBL) 和水下全球定位系统(Underwater GPS) ，通过测定水下探测系统相对水面母船的位置,结合水面船只的全球定位数据,就可将水下探测系统的准确位置归算到大地坐标系上。

全球卫星定位技术经过近十年的发展，硬、软件的不断完善，从最早期的近百米（民用）（美国军方使用可达到10米）定位精度到目前的厘米级甚至毫米级精度，其应用上的发展大致可以分为4个阶段（如下图所示）：

图2 GPS定位技术的发展

目前，最为前沿的定位技术主要有两个：

精密单点定位技术PPP（Precise Point Positioning）。即利用预报或事后精密星历(如IGS预报精密星历或IGS事后精密星历)，同时利用某种方式得到的精密卫星钟差替代用户

GPS单点定位方程中的卫星钟差参数，用户利用单台双频GPS接收机的非差相位和伪距观测值在数千万平方公里甚至全球范围内的任意位置进行分米级实时动态定位或事后厘米级快速静态定位。

◆网络RTK技术-VRS(Virtual Reference Station)。就是在一定区域内建立多个（一般为三个或三个以上）基准站，对该地区构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基准，计算和发播改正信息，对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式，又称为多基准站RTK。与常规（即单基准站）RTK相比；该方法的主要优点：覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供厘米级定位；网络RTK系统的结构如下图所示，包括3个部分：控制中心，固定站和用户部分

图3：RTK网络结构

二、导航定位技术的应用领域

正是由于全球卫星定位系统具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程建设、市政规划、海洋开发、资源勘察、地球动力学等多种学科。目前，导航定位技术已经渗透到国民经济建设、国防建设、科学研究和人民生活等方方面面，主要应用领域有：

◆国家大型测绘项目领域：我国先后于1992年、1996年建立了由28个点组成的国家A级卫星定位控制网和由730个点组成的国家B级卫星定位控制网，首次整合和统一平差后形成了2000个国家卫星定位大地控制网，并于2004年完成与天文大地网的平差，成为我国现代测绘的基本框架。与此同时，建成了连续运行的卫星定位观测站30多个，其中7个纳入国际IGS（地理信息系统）网站，从根本上解决了我国使用参考框架的问题。

◆资源探测领域：在地质调查和找矿工作中，导航定位技术的应用提高了野外地质调查和找矿工作的定位精度和自动化程度。它与GIS、RS（遥感）及计算机等高新技术相结合，为基础地质研究、地质找矿提供了地球化学依据。差分卫星导航定位技术已被用于海洋物探定位和海洋石油钻井平台定位，为发现海底储油构造和实施监测平台的安全可靠性发挥关键

性作用。在土地资源调查中，有关部门成功研制了基于GPS-PDA的被称为“调查之星”的土地资源信息采集与处理技术系统，土地资源调查工作实现了质的飞跃。

◆大坝、桥梁、高层建筑等变形监测领域：在三峡工程等大坝变形检测中，卫星导航定位监测精度达到了毫米级。在滑坡检测时，卫星导航定位测量比常规的外观测量在精度、监测速度、时效性、效益等方面都有明显的优势。在监测和控制地面沉降方面得到了广泛应用，上海市由于在世界上率先建立了包括卫星定位系统在内的健全的地面沉降监测网络，监测和控制地面沉降工作取得了举世瞩目的成绩。

◆自然灾害的监测、预报和防治方面：测绘、地震、中科院等部门基于卫星定位技术应用，于2000年建成了中国地壳运动监测网络工程，通过该工程对地壳位移的监测，可科学的判定地震活动趋势。在抗灾救灾中，用卫星导航定位技术可迅速确定受灾地点，为决策提供科学依据。

◆交通方面：卫星导航定位等相关集成技术已能够营建智能交通系统和监控系统并得到广泛应用。卫星导航定位技术已普遍应用于公安、银行、医疗、消防等部门的紧急救援或报警，部分用于汽车、船舶的导航、监控，广泛应用于物流配送中心，并在车载导航方面取得重大发展。

◆城市综合服务方面：北京、上海、深圳、成都、昆明、天津等城市的卫星定位服务系统和香港特别行政区卫星定位参考网已先后建成，可分别满足城市规划、城市建设、城市管理、灾害监测、科学研究等多方面的需求。电力、有线电视、城市地下管道已采用卫星导航技术布设线路。

◆电信、网络方面：移动通信、电脑、卫星导航技术结合的各类移动信息终端日益普及，为位置信息相关服务（LBS）方面的应用提供了巨大的发展平台。其中的应用产品把导航从车载向个人终端迈进。

三、导航定位在管线检测维护上的应用

目前平湖管线检测应用的软件是：Hypack Max 6.2。Hypack是美国Hypack Inc公司出品的测量疏浚软件，是目前世界上应用最广泛的专业测量疏浚软件。硬件是：NR103、THALES 3011及MX575差分GPS，NR103 DGPS或NR108 DGPS系统是由法国SERCEL公司生产，在差分状态下定位精度优于2米，THALES 3011及MX575 DGPS系统是由美国泰雷兹公司生产，在差分状态下定位精度优于2米。以上差分GPS系统的差分信号是接收来自南汇导航台或信标站（如大矶山）提供的信号。

项目开始前作的准备工作：

1)差分GPS的静态校正：项目开始前，GPS接收机都要在朱家浜导航楼进行定点精度测试，然后形成相应的报告，确保仪器的精度能满足规范和设计要求。

2)和检测仪器的系统连接：确保系统之间的连接正常，数据能够被正确的识别和记录。

3)测线文件的制作：在Hypack软件中按照要求输入测线坐标。

项目施工过程中的工作：

1)差分GPS向检测仪器（管线仪、旁扫声纳）和Hypack软件提供精准位置信息。

2) 2.利用Hypack综合导航软件指挥作业船上线下线，同时进行质量控制：确保船只的线上航行满足规范和设计要求（例如偏离测线）和差分GPS的质量（HDOP、有无差分信号）。

3)记录水深数据和位置信息等。

4)测线完成情况统计和质量统计（如有没有漏测的地方）。

5)工作量的统计。

6)编写导航定位报告。

在野外作业过程中，常常需要施工人员根据作业要求，设置好导航定位参数（如：坐标系的转换参数、投影参数以及位置归算数据等）；对仪器的安装，我们根据不同的项目采取不同的方法：

Ａ.在海底油气管线检测作业过程中，常采用把定位仪的GPS天线直接与管线检测仪(如SES-96 或SES-2000)的探头安装固定在同一个点上，这样可以减少定位误差，提高定位的重复性；

B.在海底油气管线回填探摸导航定位作业过程中，由于要求把GPS天线点位归算到潜水员入水点或探摸点，我们常采用带有罗经向（即能提供船首向方位角）的GPS定位仪（如:3011GPS 或MX575）来进行导航定位。下图为管线检测施工仪器系统连接示意图：

图4：系统组成示意图

结束语：随着信息科学的不断发展，导航定位技术的不断进步，导航定位手段必将更加的丰富，导航定位技术必将渗透到城市建设的方方面面，在人们的工作和生活中扮演更加重要的角色。

GPS定位原理论文20122334940

摘要 GPS是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统，具有定位精度高、观测时间短、观测站间无需通视、能提供全球统一的地心坐标等特点。本文概述了GPS定位系统的发展，介绍了GPS定位系统的组成、工作原理及GPS在汽车导航和交通运输、军事和医学上的应用等 关键词：GPS定位系统 GPS接收机 GPS定位原理

1 GPS概述 1.1 GPS概念 GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称， GPS是随着现代航天及无线电通讯科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候，称为车载GPS。 1.2 GPS系统的组成 GPS系统包括以下三大部分：（1）GPS卫星（空间部分）；（2）地面支撑系统（地面监控部分）；（3）GPS接收机（用户部分）。 GPS系统利用无线电传输特性来定位。和过去地面无线导航系统所不同的是，它由卫星来发射定时信号、卫星位置和健康状况信息，故具有发射信号能覆盖全球和定位精度高的优点。系统中所有卫星构成GPS系统的空间部分。卫星由地面站（地面监控部分）监测和控制，它监测卫星健康状况和空中定位精度。定时向卫星发送控制指令、轨道参数和时间改正数据。 用户装有GPS接收机，用来接收卫星发来的信号。GPS接收机中装有专用芯片，用来根据卫星信号计算出定位数据。用户并不需要给卫星发射任何信号，卫星也不必理会用户的存在，故系统中用户数量没有限制。具有GPS接收机的用户就构成系统的用户部分。

全球卫星导航定位技术的原理及应用论文

浅析全球卫星导航定位技术原理及应用 一、前言 导航定位的需求，可以说不是历来就有的，在人类早期物质生产活动中以牧猎为主，日出而作，日落而息。当时人们离不开森林和水草，或是随着水草的兴衰而漂泊不定，根本不需要什么明确的定位。但是，随设社会的发展，到了农业时代，在人们开发农田，兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求，可以说在这时，导航定位就在慢慢酝酿之中。等到了工业时代，人类的活动遍及全球，而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程，通信工程，矿产资源勘探工程，地球生态及环境变迁的研究，就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展，并把这项技术带到一个前所未有的发展时期，它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的，科技是不断进步的，20世纪末，出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术，它们的出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象，这预示着一种全新的天空定位技术的可行性，由此，人类进入了卫星定位和导航的时代。 二、简介 1：全球卫星导航定位系统（global navigation and positioning satellite system）采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104 km，在6条轨道上运行有24颗卫星，每12 h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。 GPS向用户广播的导航信号为双频，分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码和C/A码。P码的定位精度高，三维精度可达5 m之内；C/A码定位精度较低，三维精度在50m内。目前C/A 码是对民用免费开放的。因为它是无源定位系统，移动用户的数量没有限制。 2：全球定位系统（Global Positioning System） 简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。 全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 3：卫星导航系统 顾名思义，就是“全球卫星导航系统”。主要采用最新GPS技术在导航通讯领域的最新应用系统。卫星导航全球性大众化民用,刚刚开始，有百种应用类型。卫星导航的生命期至

基于ZigBee技术的RFID空间定位系统

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2009)09-0102-04 基于ZigBee技术的RFID空间定位系统 房淑芬 (辽宁省铁岭师范高等专科学校,铁岭112001) 摘　要:通过ZigBee mote与RFID reader结合的方式应用随机数定位算法展示了一种低能耗的基于Zigbee技术的R FID空间定位系统,使得对佩带了Zigbee mote的人可以实时进行定位。在本系统中,通过使用基于取样的表示方法,定位算法能够表示任意分布。通过将系统实现的算法与算法原型比较,可以发现在Non-Line-Of-Sight(NLOS)场景下,本算法的定位错误(positioning er-r ors)有明显改进。 关键词:RFI D;ZigBee;空间定位算法 RFID space location system based on ZigBee technology FANG Shu-fen (Tieling Normal C ollege of Liaoning Province,Tieling112001,China) Abstract:This paper presented a low energy cost RFID space location system based on Zigbee technology by using the combination of ZigB ee mote and R FID reader,and random sa mpling algorithm,by which a person holding an Zigbee mote can be located in real time.In this system,by using the representation based on random sa mpling,the location algorithm can represent ar bitrar y distribution.According to the comparison of the algorithm implemented in this system and the prototype algorithm,we it is concluded that the location err ors in this algorithm have been distinctly impr oved under the scenario of Non-Line-Of-Sight(NL OS). Key words:RFID;ZigBee;space location algorithm 0　引言 移动计算设备、无线技术和Inter net的飞速发展,促使人们对位置感知的服务系统越来越感兴趣。在许多应用中,都需要知道一个物体的确切位置。其中,GPS[1]是最著名,也是应用最广泛的定位系统,它被用来对户外移动的物体进行定位。对于室内的定位机制,有红外线[2]、超声波[3]、RFID[4]等等。 上面介绍了三种基于网络的定位机制。它们的共同点是采用固定的接收装置来接收佩带在人或物体上的发射装置发出的信息并将这些信息通过有线网络转发到控制中心。这些机制经常在一些跟踪系统中被采用。 红外线机制为每一个物体附带一个标签,这些标签周期性地通过红外线发射器发射自己的唯一的ID,固定的接收装置接收这些信息并通过有线网络将这些信息传到控制中心,通过这种方式来实现对室内物体的识别、定位。但是,这种机制存在两个缺点,首先它要求发射装置跟接收装置之间的光线不能被阻隔,另外,它要求在一个建筑内布置一个有线的网络以进行数据的传输。 超声波机制与红外线机制的区别就是把红外线换成了超声波。但是,由于目前超声波装置结构比较复杂,使得它的成本过高,目前还很难让大多数用户接受。RFID定位的典型系统是LANDMARC(Location identification based on dynamic active RFID calibra-tion)[4],它使用tags和r eaders来实现定位。这一系统的精确度随着所部署的tag的密度的增加而增加。但是部署太多的ta g是不实际的。 收稿日期:2009-02-10 作者简介:房淑芬(1965-),女,副教授,本科,研究方向为电子测量技术。 — 102 —

空间定位技术论文

空间定位技术与定位信息 学院： 专业： 学生姓名： 学号：

合成孔径雷达（InSAR） 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20 年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点。微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的。 传统的SAR 技术只能获得目标的二维信息，它缺乏获取地面目标三维信息和监测目标微小形变的能力。通过将干涉测量技术与传统SAR 技术结合而形成的合成孔径雷达干涉技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）提供了获取地面三维信息的全新方法。 一、InSAR技术基本原理 InSAR的原理是通过两副天线同时观测或通过一副天线两次平行观测，获取地面同一景观的复图像对，根据地面各点在两幅复图像中的相位差，得出各点在两次成像中微波的路程差，从而获得地面目标的三维信息。[1] 雷达数据干涉处理要满足几个条件[2]，第一，基线长度要满足相干的要求；第二，相干图像获取期间成像区变化要足够小；第三，将数据处理成SLC(单探视复数)格式。 InSAR 数据处理的核心算法包括SAR 图像配准、干涉相位图的生成和滤波、相位解缠、干涉基线参数确定或估计等。其数据处理流程和处理步骤可以概括如下： (1)获取满足InSAR处理条件的机载或星载雷达数据； (2)对每一频段数据按斜距坐标生成复数SAR图像； (3)根据两个复数图像，计算图像中每一个配准像元的相位差，即干涉相； (4)用相位解缠技术解2π模糊性； (5)将解缠过的相位差转换为地物高程角；

无人机导航定位技术简介与分析

无人机导航定位技术简介与分析 无人机导航定位工作主要由组合定位定向导航系统完成，组合导航系统实时闭环输出位置和姿态信息，为飞机提供精确的方向基准和位置坐标，同时实时根据姿态信息对飞机飞行状态进行预测。组合导航系统由激光陀螺捷联惯性导航、卫星定位系统接收机、组合导航计算机、里程计、高度表和基站雷达系统等组成。结合了SAR 图像导航的定位精度、自主性和星敏感器的星光导航系统的姿态测定精度，从而保证了无人飞机的自主飞行。 无人机导航是按照要求的精度，沿着预定的航线在指定的时间内正确地引导无人机至目的地。要使无人机成功完成预定的航行任务，除了起始点和目标的位置之外，还必须知道无人机的实时位置、航行速度、航向等导航参数。目前在无人机上采用的导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅助导航以及地磁导航等。这些导航技术都有各自的优缺点，因此，在无人机导航中，要根据无人机担负的不同任务来选择合适的导航定位技术至关重要。 一、单一导航技术 1 惯性导航 惯性导航是以牛顿力学定律为基础，依靠安装在载体(飞机、舰船、火箭等)内部的加速度计测量载体在三个轴向运动加速度，经积分运算得出载体的瞬时速度和位置，以及测量载体姿态的一种导航方式。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪。三自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动;三个加速度计用来测量飞行器的三个平移运动的加速度。 计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。惯性导航完全依靠机载设备自主完成导航任务，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，不受气象条件限制，是一种自主式的导航系统，具有完全自主、抗干扰、隐蔽性好、全天候工作、输出导航信息多、数据更新率高等优点。实际的惯性导航可以完成空间的三维导航或地面上的二维导航。 2 定位卫星导航 定位卫星导航是通过不断对目标物体进行定位从而实现导航功能的。目前，全球范围内有影响的卫星定位系统有美国的GPS，欧洲的伽利略，俄罗斯的格拉纳斯。这里主要介绍现阶段应用较为广泛的GPS全球定位系统导航。

导航定位技术与光学的联系

南京理工大学 课程论文 课程名称：导航定位技术概论 论文题目：导航定位技术与光学的联系姓名：王彬 学号： 1111100228 成绩：

导航定位技术与光学的联系 姓名：王彬学号：1111100228 专业：光信息科学与技术 引言：本文主旨是探讨导航定位系统与光信息科学与技术专业之后间的联系。对现代科技中的光学和导航技术作了详细的介绍。讨论现代光学技术与导航系统的共通之处。举例介绍了光在导航定位系统中应用的实例，如激光陀螺，光纤陀螺和激光跟踪导航。并对未来可能的发展做了展望。 光学作为一门诞生340余年的古老科学 经历了漫长的发展过程 从经典光学到近代光学 再到现代光学 它的发展也表征着人类社会的文明进程。展望21世纪 随着以光信息为代表的信息化社会的发展 人类将迈进光子时代 光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。光学是研究光的产生和传播、光的本性、光与物质相互作用的科学。光学作为一门诞生340 余年的古老科学, 经历了漫长的发展过程, 它的发展也表征着人类社会的文明进程。20 世纪以前的光学, 以经典光学为标志, 为光学的发展奠定了良好的基础; 20 世纪的光学, 以近代光学为标志取得了重要进展, 推动了激光、全息、光纤、光记录、光存储、光显示等技术的出现, 走过辉煌的百年历程; 展望21 世纪的现代光学, 将迈进光子时代, 光子学已 不是物理学的学术上的突破, 它的理论及其光子技术正在或已经成为现代应用技术的主角, 光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。 定位与导航技术是涉及自动控制，计算机，微电子学，光学，力学，以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术。导航定位技术被应用于人类生活中的各处各地，时时刻刻。他为我们的的生活提供了巨大的便利，深深地融入我们的生活。他包涵天文导航，地文导航，惯性导航，无线电导航，卫星导航和其他等等。目前应用最广，技术最完善最先进的是卫星导航。有美国的GPS导航系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的GALILEO系统和中国的北斗导航系统。其中最具代表性的是美国的GPS。 最初的GPS计划在联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样 粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量 改为将18颗卫星分布在

空间定位技术作业参考答案

研究生试卷 2013年— 2014年度第二学期 课程名称：空间定位技术评分：_________ 专业：测绘工程年级： 2013 研究生姓名: * * * 学号：********** 任课教师姓名： * * * 注意事项 1．答题必须写清题号； 2．字迹要清楚，保持卷面清洁； 3．试题随试卷交回； 4．考试课按百分制评分，考查课按5级分制评分； 5．阅完卷后，一周内将试卷、试题、成绩单由任课教师签名后，送有关部门。

合成孔径雷达干涉测量（InSAR） 摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达，合成孔径雷达干涉测量，微波遥感，影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层，甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，,具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的。微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，已经成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe等做出了进一步的研究，以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠和DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR 影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR 技术的前景日益看好。

全球卫星导航定位技术

全球卫星导航定位技术 摘要：卫星导航定位系统在国民经济建设中占有重要的位置，是国民经济信息化建设的重要组成部分和推进力量，是建设国家信息体系的重要基础设施，是直接关系到国家安全、经济发展的关键性系统技术平台。以GPS为代表的卫星导航定位(GNSS)应用产业已逐步成为一个全球性的高新技术产业。国家对卫星导航定位产业的发展高度重视，“十五”计划发展纲要确定卫星导航定位为国家高技术工程的12个专项之一，国家发改委在2002年实施了卫星导航产业化专项，以北斗卫星导航试验系统和其他卫星定位导航系统的广泛应用为推动力的我国卫星导航定位产业，正进入高速发展的关键时期。本文介绍了全球卫星导航系统的现状以及分析其原理，并分析了全球卫星导航的发展应用。 关键词：卫星导航定位系统；高新技术 Abstract: the satellite navigation and positioning system in the development of national economy, holds the important position, the informationization of the national economy is the important part of the construction and promote the strength, the construction of national information system is the important infrastructure, is directly related to national security, economic development and the key system technology platform. As a representative of the with GPS satellite navigation and positioning (GNSS) application industry has gradually become a global new high technology industry. National satellite navigation and positioning of the development of the industry, more attention of the tenth five-year plan to determine the program for the development of satellite navigation and positioning for the national high technology project of one of the 12 special, the national development and reform commission in 2002, the industrialization of the satellite navigation special to beidou satellite navigation test system and other positioning satellite navigation system for the wide application of driving force of China’s satellite navigation and positioning industry, entering the critical period of development. This paper introduces the present situation of the global satellite navigation system and analyzes the principle, and analyzed the development and the application of the global satellite navigation. Keywords: satellite navigation and positioning system; High and new technology 按照定位导航的方式可分成：卫星定位导航、自主式导航、组合导航以及无源导航。 1、全球卫星导航系统介绍 世界上现有卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲

导航定位技术原理及应用__复习资料

1试说明GPS全球定位系统的组成以及各个部分的作用。 (1) 空间星座 GPS卫星星座由24颗（3颗备用）卫星组成，分布在6个轨道内，每个轨道4颗。 基本功能：接收和存储由地面监控站发出的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；利用卫星的微处理机，对部分必要的数据进行处理；通过星载原子钟提供精密时间标准；向用户发送定位信息；在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。 (2) 地面监控 地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，包括5个监测站，1个主控站，3个信息注入站。 监测站：对GPS卫星进行连续观测，进行数据自动采集并监测卫星的工作状况。 主控站：协调和管理地面监控系统，主要任务：根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站；提供全球定位系统时间基准；各监测站和GPS卫星原子钟，均应与主控站原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行；启用备用卫星代替失效工作卫星。 注入站：在主控站控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 (3) 用户设备 由GPS接收机硬件和数据处理软件以及微处理机和终端设备组成。 GPS接收机硬件主要接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。GPS软件主要对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。 2试说明我国北斗导航卫星系统与GPS的区别 一是使用范围不同。“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区，而GPS是全球导航定位系统，在全球的任何一点只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标数据。二是卫星的数量和轨道是不同的。“北斗一号”有3颗，位于高度近3.6万千米的地球同步轨道。三是定位原理不同。“北斗一号”是用户首先发射要求服务的信号，通过卫星转发至地面控制中心，地面控制中心计算出用户机的位置后再通过卫星答复用户，而GPS只需要4个卫星的位置信息，由用户接收机解算出三维坐标，由于“北斗一号”本身是二维导航系统，仅靠2颗星的观测信号尚不能定位，观测信号的获得需要具有转发或收发信号功能，而通信功能是GPS不具备的。 3 GPS相较其他导航定位系统的特点 1.功能多,用途广.可以用于导航,测时,测速,测量及授时. 2.定位精度高. 3.实时定位. 天球：以地球质心为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。 大地经纬度：大地经度是指通过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角 天文经纬度：天文经度是指本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角，天文纬度是指过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆即地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点 赤经：从春分点沿着天赤道向东到天体时圈与天赤道的交点所夹的角度 赤纬：从天赤道沿着天体的时圈至天体的角度

全球卫星定位导航技术

六、全球卫星定位导航技术 （一）全球卫星定位系统的基本概念： GPS即全球定位系统（英文名：Global Positioning System），又称全球卫星定位系统，中文简称为“球位系”，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。GPS 是美国从本世纪70 年代开始研制,历时20 余年,耗资200 亿美元,于1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 目前全球定位系统是美国第二代卫星导航系统，使用者只需拥有GPS 终端机即可使用该服务，无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，Standard Positioning Service）和军规的精确定位服务（PPS，Precise Positioning Service）两类。由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入误差(即SA政策，Selective Availability)以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。 GPS系统并非GPS导航仪，多数人提到GPS系统首先联想到GPS导航仪，GPS导航仪只是GPS系统运用中的一部分。GPS系统是迄今最好的导航定位系统，随着它的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断的开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 发展历程 自1978年以来已经有超过50颗GPS和NAVSTAR卫星进入轨道。

卫星导航与定位技术学科发展研究论文

卫星导航与定位技术学科发展研究论文 一、引言 卫星导航与定位技术是利用各种用户终端接收由卫星导航定位系统播发的、并沿着视 线方向传送的信号，对目标进行导航、定位和授时。将卫星导航与定位技术与传统的导航 定位技术相比较可知，卫星导航与定位技术具有高时空分辨率、全天候、连续地提供导航、定位和定时的特点。经过几十年的发展，卫星导航与定位技术取得了巨大的进步，已经成 为当今世界高技术群中对现代社会最具影响力的技术之一，并且已然渗透到国民经济的各 个领域，应用于海上舰船、陆地车辆、航空与航天飞行器的导航，以及大地测量、石油勘探、精细农业、精密时间传递、地球与大气科学研究以及移动通信等多领域。未来卫星导 航与定位技术将进入以保障地球系统环境安全、发展战略性新兴空间信息产业、探索地球 系统的新阶段。 卫星导航与定位技术是事关国民经济社会发展、国家科技进步、国家安全等方面的综 合技术领域，是国家科技实力与竞争力的重要标志之一。世界主要军事大国以及经济体都 竞相发展独立自主的全球卫星导航系统Global Navigation Satellite System，GNSS，包括：美国的GPSGlobal Positioning System、俄罗斯的GLONASS Global Navigation Satellite System，欧盟的GALILEOGalileo Navigation Satellite System以及中国的北斗卫星导航系统BDSBeiDou NavigationSatellite System。 当前，卫星导航与定位技术正在从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新 时代，卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT定位、导航、授时移动通信和Internet等信息载体融合的新阶段。BDS的逐步建成为我国卫星导航与定位技术的进一步发展提供了良好契机。我国应该抓住这一机遇，大力推进卫星导航与 定位学科的进一步发展，为培养大量高精尖专业技术人才，争夺卫星导航与定位的国际市 场奠定良好基础。本文旨在调研国内外卫星导航与定位技术学科的发展现状，对国内外最 具代表性的高校和研究机构进行了对比分析，为我国卫星导航与定位技术学科的发展提出 若干建议。 二、卫星导航与定位技术学科发展 目前，国内研究卫星导航与定位技术的高校和机构主要包括：武汉大学、同济大学、 中南大学、河海大学、山东科技大学、长安大学、上海天文台、中国测绘科学研究院和中 国科学院测量与地球物理研究所等。本文以武汉大学作为国内卫星导航与定位学科的研究 代表。武汉大学卫星导航定位技术研究中心始建于1998年，以建设世界一流学科为目标，经过十余年的努力，在卫星导航及相关领域开展了广泛深入的研究，为我国自主卫星导航 系统的新技术、新方法和新应用的发展做出了巨大贡献。

室内定位技术发展与应用研究

第 40卷第6期 测绘与空间地理信息 V 〇L40，N 〇.62017 年 6 月 GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Jim.，2017 室内定位技术发展与应用研究 周源，刘禹鑫，林富明 (国家测绘地理信息局黑龙江基础地理信息中心，黑龙江哈尔滨150081) 摘 要 ：目前，全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段，但由于卫星信号易被遮挡，并不 适用于室内或者高楼林立的复杂场合，因此，室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍 目前主流室内定位方式及关键技术，结合室内定位技术的研究现状，深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广 阔前景，并提出具体创新应用方向，力求构建深层面的智慧位置平台。 关键词：室内定位；WI - F I ;定位数据；关键技术;应用前景；位置服务中图分类号：P 236 文献标识码：A 文章编号：1672 -5867(2017)06 -0054 -04 Research on the Development and Application of Indoor Positioning Technology ZHOU Yuan , LIU Yu -xin , LIN Fu - ming (Heilongjiang Geomatics Center of NASMG, Harbin 150081, China) Abstract ： At present , the Global Navigation Satellite System (GNSS ) is the most commonly used technical means accessing to outdoor environment location information , but the satellite signal is easily blocked and does not apply to the complex situations , such as indoor or high - rise buildings , so as the powerful supplement of outdoor positioning , indoor positioning technology is rapidly developing . Through the introduction of the method and key technology of current mainstream indoor positioning and combined with the research status of indoor positioning technology , the paper deeply digs the potential value and broad prospects of the indoor positioning technolo -gy , puts forward the specific innovation application , and strives to build the Smart Location Platform .Key words ： indoor positioning ； WI - FI ； location data ； key technology ； application prospect ； LBS 〇引言 随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确 位置信息，以及兴趣点的定位与导航。GNSS 提供了有效 的室外定位手段，成为很多人的必备工具。但是卫星导 航也有它的不足:在高楼林立的城市区域以及大型场馆 的室内环境，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定 位。随着人们对精准性和速度的要求越来越高，对室内 定位的需求也十分迫切，定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出，室内定位凸显了其作用与价值。 常规的室内定位技术手段是:通过在室内有效布置 基站，用户凭借手机等工具在基站中产生包括距离和信 号强度等指纹特征，再根据多个基站的指纹交叉确定用 户的位置。目前，已经投入应用的基站类型包括Wi - Fi 、 收稿日期=2016 -08 -29 基金项目=2016年国家基础测绘科技计划项目测绘新技术系统开发与示范应用子课题室内外高精度无缝定位技术研究与智慧位置 示范系统构建(2016 KJ 0102)资助 作者简介:周源（1981 -)，男，吉林省吉林市人，工程师，硕士 ,2007年毕业于东北林业大学森林经理学专业，主要从事地理信息系 统研发、位置服务应用研究工作。 蓝牙、室内LED 灯、有源RFID 、UW B 等多种方式。此外， 有研究机构正积极开展基于多媒体的室内定位技术研 究，并获得初步成果。完善的室内定位技术，将是整合Wi -Fi 、蓝牙等基站数据的解算，配合手机或平板设备的陀 螺仪、摄像头、麦克风等自身硬件姿态参数，得出最终用 户位置，通过多种途径，实现室内条件下的精准定位。 1室内定位及应用关键技术 1.1主要室内定位方法 目前，室内定位技术百花齐放，除主流的Wi - Fi 、蓝 牙定位技术，还有红外线定位技术、超声波室内定位技 术、射频识别（RFID )室内定位技术、ZigBee 室内定位技 术、超宽带室内定位技术[1]。另外，基于计算机视觉、图 像、磁场以及信标等定位方式也已处于开发研究试验阶

导航定位技术

1.2导航定位技术 1.2.1导航的定义 将运载体从起始点引导到目的地的技术或方法称为导航(navigation)。导航一种广义的动态定位，所需的最基本导航参数为运载体的航向、航速和航迹。它的基本作用是引导飞机、船舰、车辆等(总的称作运载体)，还有个人，安全准确的沿着所选定的路线，准时地到达目的地。能够提供运载体运动状态，完成引导任务的设备则称为导航定位系统。导航由导航系统完成。任何导航系统中都包括有装在运载体上的导航设备。 1.2.2导航定位技术的分类 依据导航定位技术的方法不同，可分为航位推算导航、无线电导航、惯性导航、地图匹配、卫星导航和组合导航等等。 (l)航位推算导航 航位推算导航是一种常用的自主式导航定位方法，它是根据运动体的运动方向和航向距离(或速度、加速度、时间)的测量，从过去已知的位置来推算当前的位置，或预期将来的位置，从而可以得到一条运动轨迹，以此来引导航行。 航位推算导航系统的优点是低成本、自主性和隐蔽性好，且短时间内精度较高;其缺点是定位误差会随时间快速积累，不利于长时间工作，另外它得到的是车辆相对于某一起始点的相对位置。 (2)无线电导航 无线电导航15，61的依据是电磁波的恒定传播速率和路径的可测性原理。无线电导航系统是借助于运动体上的电子设备接收无线电信号，通过处理获得的信号来获得导航参量，从而确定运动体位置的一种导航系统。 无线电导航是目前广为发展与应用的导航手段，它不受时间、天气的限制，定位精度高、定位时间短，可连续地、实时地定位，并具有自动化程度高、操作简便等优点。但由于辐射或接收无线电信号的工作方式，使用易被发现，隐蔽性不好。 (3)惯性导航 惯性导航(Inertial Navigation)是以牛顿力学三定律为基础的，将惯性空间的运载体引导到目标地的过程阴。惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)是利用惯性仪表(陀螺仪和加速度计)测量运动载体在惯性空间中的角运动和线运动，根据载体运动微分方程组实时地、精确地解算出运动载体的位置、速度和姿态角。目前应用中的惯性导航系统主要分为两类:机械平台式与捷联式(Gimbaled and Strapdown Systems)。 惯性导航系统的优点是自主性和隐蔽性好，同时具有全天候、多功能，机动灵活等特点，其缺点是定位误差随时间积累，初始对准比较困难，且成本高。 (4)地图匹配 地图匹配(Map Matching, MM)是一种基于软件技术的定位修正方法，将定位轨迹同高精度电子地图道路信息相比较，通过适当的匹配过程确定出车辆最可能的行驶路段及车辆在此路段中最可能的位置。地图匹配过程可分为两个相对独立的过程:一是寻找车辆当前行驶的道路;二是将当前定位点投影到车辆行驶的道路上。估计轨道与精确地图马路的误差可以在估计轨道上的位置点使用一种恰当的正交化方法来消除，这是一种缩小估计轨道与马路或者地理导航线距离误差的最优方法。 地图匹配的优点是定位精度较高，其缺点是覆盖范围有限，自主性差。 (5)卫星导航 卫星导航是接收导航卫星发送的导航定位信号，并以导航卫星作为动态已知点，实时地测定运动载体的在航位置和速度，进而完成导航。卫星导航系统以全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)卫星导航系统和北斗卫星导航定位系统为

GPS空间定位技术实习报告

GPS测量实习报告 目录 一、前言 (2) 二、测量依据及原则 (2) 三、控制测量 (4) 四、观测记录数据表及内业数据处理程 (10) 五、实习体会及问题 (11)

一.前言 1.1实习目的 1.1.1落实GPS测量实验教学环节，根据测绘工程专业教学计划安排，在完成课程《GPS测量原理和应用》和课堂实习任务后，我们将进行为期一周左右的时间进行野外综合性教学实习。 1.1.2通过这次实习与课堂实习相比，可以更加系统学习本课测；它完全从实际出发，加深对书本知识的进一步理解、掌握GPS平面网，熟练操作仪器（校正、放养、测量等），培养学生动手能力；使理论联系实际、加强独立工作能力、综合分析问题和解决问题的能力、组织管理能力等方面的重要教学环节，也是一次具体的、全面的技术实践活动。 1.1.3对外业观测数据进行处理及质量检核 1.2实习任务及要求 1.2.1进行四等控制测量，建立GPS控制网。 1.2.2完成一个控制网的外业观测及内业计算 1.2.3严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，设计控制网。 1.2.4编写具体的布网方案和作业方法。 1.2.5选用统一坐标系。 1.2.6掌握rtk-gps接收机的使用。 二．测量依据及原则 2.1采用西安80坐标系 2.2《全球定位系统（GPS）测量规范》 2.3《技术设计书》 2.4《城市测量规范》 2.1测区范围及任务 本测区位于东经114度，测区位于长安大道以北，明月路和崇文路之间，龙翔大道以南，面积约为3km^2；测区位于半平原半丘陵地区，地势起伏不大，但高楼比较密集，通视条件较差，给我们联系带

来不便。 2.2已有资料 1.新城区的地图 2.本测区有E级GPS点可以利用 3.控制测量时的点之记