物联网定位简答题.doc

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1. GPS相对定位影响测量精度的主要误差按来源可以分为： > > >

与GPS卫星有关的误差:轨道误差、卫星钟差；

与信号传播有关的误差:对流层折射、电离层折射、多路径效应；

与接收设备有关的误差:观测误差、天线相位中心偏差、接收机钟差;其他误差:地球旋 转影响、地球固体潮影响、地面基准误差、SA频率抖动 2. 多路径效应改进措施：

多路径效应：也称多路径误差，即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收 到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置 变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距 影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。 > > >

安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。 选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。 改善接收机的电路设计。

选择在山坡、山谷和盆地中，以避免反射信号从天线抑径板上方进入天线， 产生多路径效应误差。）（增加卫星截止高度角，但这样做的同时也会屏蔽掉低高度 角的卫星（就是刚从地平线升起的卫星）信号。）（利用接收机接收的信号的信噪 比率（SNR）来消除多路径的方法）

3. 参考椭球面的作用：1） 一定的参考椭球确定了一定的大地坐标系；2）它是地面点水 平坐

标（大地经纬度）的参考面，高程（大地高）的基准面；3）它是描述大地水准 面形状的参考面；4）它是地图投影的参考面；5）参考椭球面及其法线分别是大地测 量计算的基本面和基本线。 4. 高斯投影特征：

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中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴 中央经线无长度变形

同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大，同一条纬线上，离中央经线越 远，变形越大；

为了保证地图的精度，采用分带投影方法，即将投影范围的东西界加以限制，使其 变形不超过一定的限度，这样把许多带结合起来，可成为整个区域的投影 在6。带范围内，长度变形线最大不超过0. 14%

补充：除中央经线和赤道为直线外，其他经线均为对称于中央经线的曲线。高斯一 克吕格投影没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，中央经线无变形，自中央 经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大处在投影带内赤道的两端。其投影精 度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他 各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，并能 在图上进行精确的量测计算。）

正形投影：投影长度比在一个点上与方向无关

5. 控制网的相关知识：

建立国家平面大地控制网的方法有哪些？其基本原则是什么？ 2）、天文测量法 3）、利用现代定位新技术

答：基本方法：

（1） GPS测量 （2）甚

1）、常规大地测量法（1）三角测量法 （2）导线测量法 （3）三边测量及边角同测 法 长基线干涉测量系统（VLBI） （3）惯性测量系统（INS） 基本原则：1）、大地控制网 应分级布设、逐级控制 2）、大地控制网应有足够的精度 3）、大地控制网应 >投影后无角度变形，即保角投影

>适当延长观测时间，削弱周期性影响。

>补充：（最好选在能较好地吸收微波信号能量的灌木丛、草地和其它地面植被， 测站不宜


有一定的密度 4）、大地控制网应有统一的技术规格和要求 6. 3S的相关知识

就是以GIS为中心，把RS和GPS的数据进行合理结合的系统 > > > > >

遥感技术（Remote Sensing RS）^ 地理信息系统（Geographical information System GIS）^ 全球定位系统（Global Positioning System GPS）

GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具；GIS是空间信息集成、分析、处理 的有力武器；RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段，

RS:根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信 息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综 合技术 GIS：地理信息系统（GIS）是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。 在严格的意义上，这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的 计算机系统。 GPS：全球定位系统（GPS）是利用卫星进行点位测量和导航技术的一种。GPS定位 的基本原理是利用测距交会确定点位。一台接收机同时获得与四个以上的GPS卫星 之间的距离。若多于四个，则可优选出四个进行计算。 >

他们在3S体系中各自充当着不同的角色，遥感技术是信息采集（提取）的主力； 全球定位系统是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其 能和"电子地图"进行套合；地理信息系统是信息的"大管家”。 >

RS是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段。遥感手段能够迅速、准确、综合性 地大范围地采集环境和资料数据，同时，遥感数据具有多光谱和的动态多时相特点， 它为GIS数据更新提供了全方位的手段和动态数据源。 >

GPS与GIS集成，利用GPS接收机和纸质地形图，也可以实现空间定位；但是通过 将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便 地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，进而可以利用GIS提供的空间 检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。 >

3S结合应用，二者相互作用形成了 “一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS 向GIS提供或更新区域信息及空间定位，GIS进行相应的空间分析，提取有用的信 息，进行综合集成，为决策提供科学的依据。 >

卫星遥感主要用来定期提供（或生成）详尽的自然资源分类图，运用GPS可从空间 获取地面调查样地的位置信息，并可把这些调查结果直接以数字方式编辑或连接到 相应的可列表的数据库中，最后通过GIS把遥感监测图件、调查样地空间位置信息 和可列表的资源调查数据（主要指属性）全部融合在一起。

7. DV-hop定位算法：（见WSN课本）

DV-Hop算法的核心思想是：用平均每跳距离与未知节点到信标节点跳数的乘积，表示未 矢日节点到信标节点的距离。算法的整个过程是：首先，网络中所有的信标节点，使用距 离矢量交换协议，将信标节点的位置信息和跳数信息广播到整个网络中，使网络中的所 有的节点获取与信标节点的跳数。其次，信标节点根据正确接收到的跳数信息，计算该 信标节点的平均每跳距离，并将其广播到整个网络中。非信标节点利用接收到的跳数信 息和平均每跳距离值计算与信标节点的距离。最后，非信标节点执行二边测量实现定位 8.

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智能手机的室内/室外定位 基站定位原理：

■ 手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBS——Location Based Service）,它是 通


过电信移动运营商的网络（如GSM网）获取移动终端用户的位置信息（经纬度 坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，

■ GSM网络中的设备都可以以编程方式获取到当前基站的一个唯一代码，我们可以称 之为

基站ID,或CelllDo获取到CelllD后，我们还需要根据这个CelllD查出该 蜂窝基站所在的具体地理坐标。这时，我们可能就需要调用一些包含［CelllD,地 理坐标］对应关系的外部数据以确定相应的地理坐标。移动电话测量不同基站的下 行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA （Time of Arrival,到达时刻），根据 该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电 话的位置。 >

WIFI定位

■ 这个技术的原理是利用下面三条事实：

■ wifi热点（也就是AP,或者无线路由器）越来越多，在城市中更趋向于空间 任何

一点都能接收到至少一个AP的信号。（在美国，每个点收到3、5个AP信 号的情况相当多见。中国也会越来越多的）热点只要通电，不管它怎么加密 的，都一定会向周围发射信号。信号中包含此热点的唯一全球ID。即使距离此 热点比较远，无法建立连接，但还是可以侦听到它的存在。 ■ 热点一般都是很少变位置的，比较固定。

■ 这样，定位端只要侦听一下附近都有哪些热点，检测一下每个热点的信号强弱，

然后把这些信息发送给Skyhook的服务器。服务器根据这些信息，查询每个热 点在数据库里记录的坐标，进行运算，就能知道客户端的具体位置了，再把坐 标告诉客户端。可以想想，只要收到的AP信号越多，定位就会越准。原理就 是这么简单。

■ 不过，一次成功的定位需要两个先决条件：

■ 客户端能上网侦听到的热点的坐标在Skyhook的数据库里有第一条不消说了， 不

管是wifi还是edge,只要能连上Skyhook的服务器就行。

■ 第二条是Skyhook的金矿所在。它怎么知道每个AP的坐标信息的呢？有一种 说法

是靠网友自己搜集，然后发给Skyhook, Skyhook会付钱。不过官方网站 上的说法是开着车满大街转悠，边走边采集AP信号，并用GPS定位，从而就 有了坐标信息。而且他们会定期重新开车采集数据，以适应热点的变化。第二 条更靠谱，而且成本并不高。比方说采集北京，设备上一个带GPS和wifi的 PDA足以，然后装到出租车上，每月给司机200、300的，让他就正常拉客人。 只要有3、5个司机合作，数据就采集下来了，并不断地更新。司机也一定会 很乐呵，这纯粹是无成本的额外收入呀，还能享受一下GPS。

> GPS定位

GPS由三个独立的部分组成：

•空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。

•地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。

•用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位 信息，经

数据处理，完成导航和定位工作。

GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

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