[ 導讀 ] 定位技術是無線通信的一個分支應用，到目前為止出現了多種定位技術，根據應用場合不同可以分為兩種：室外定位技術和室內定位技術。

 　　定位技術是無線通信的一個分支應用，到目前為止出現了多種定位技術，根據應用場合不同可以分為兩種：室外定位技術和室內定位技術。

　　1、室外定位技術

 　　室外定位技術主要有兩種：衛星定位技術，基站定位技術。衛星定位技術是非常成熟的技術，比如大家熟知的GPS技術，除GPS技術外，還有幾種類似的技術：Glonass，Galileo，北斗等。

 　　幾種衛星定位技術的原理是相同的，都基于三維定位原理。如下圖所示，一顆衛星可以定義用戶的球面，兩顆衛星可以定位用戶所在的圓周，三顆衛星可以定位用戶在圓周的兩點，四顆衛星就可以定位用戶位置。

　　幾種衛星定位技術的區別在于他們的定位參考衛星的位置是不同的：

 　　GPS：由21+3顆衛星組成分布在6個軌道平面上軌道高度20200Km運行周期11小時58分。

 　　Glonass: 由24顆衛星組成，分布在3個軌道平面上，每個軌道面有8 顆衛星軌道高度19100Km，運行周期11小時15分

　　Galileo: 由30顆衛星組成，分布在3個軌道，軌道高度24126Km

 　　北斗： 5（靜止軌道）+30（非靜止軌道）顆衛星；30=27（中軌道MEO）+3（傾斜同步）顆衛星；27顆衛星平均分布在傾角55度的三個平面上，高度21500公里。

 　　基站定位是利用移動通信的基站位置根據當前客戶移動終端的連接來確定客戶位置。常用的幾種技術有：單基站定位，三基站定位，兩基站定位以及多種模式的混合定位。下圖所示的是三基站定位技術，基站的位置是已知的，移動設備通過計算到臨近三個基站的位置就可以計算出設備當前所在的位置。

 　　基站輔助的GPS定位，即A-GPS技術。GPS定位以其高精度得到更多的關注，但是其弱點也很明顯：一是硬件初始化（首次搜索衛星）時間較長，需要幾分鐘至十幾分鐘；二是GPS衛星 信號穿透力弱，容易受到建筑物、樹木等的阻擋而影響定位精度。A-GPS定位技術通過網絡的輔助，成功的解決或緩解了這兩個問題。在A-GPS中，通過從蜂窩網絡下載當前地區的可用衛星信息（包 含當地區可用的衛星頻段、方位、仰角等信息），從而避免了全頻段大范圍搜索，使首次搜星速度大大提高，時間由原來的幾分鐘減小到幾秒鐘；在無法獲取GPS信號時，通過基站定位完成定位。

 　　如上圖所示,AGPS中從定位啟動到GPS接收器找到可用衛星的基本流程如下：（1）設備從蜂窩基站獲取到當前所在的小區位置（即一次COO定位）（2）設備通過蜂窩網絡將當前蜂窩小區位置傳送給網絡中的AGPS位置服務器（3）APGS位置服務器根據當前小區位置查詢該區域當前可用的衛星信息（包括衛星的頻段、方位、仰角等相關信息），并返回給設備（4）GPS接收器根據得到的可用衛星信息，可以快速找到當前可用的GPS衛星至此，GPS接收器已經可正常接收GPS信號，GPS初始化過程結束。AGPS對定位速度的提高就主要體現在此過程中。

　　2、室內定位技術

 　　室內定位技術是最近一段時間研究很火的一個課題，以蘋果公司推出iBeacon技術為標志。其實室內定位技術一直有組織和相關公司做這方面的產品，但由于技術本身和成本限制一直沒有得到廣泛應用。

 　　室內定位技術實現方式基本上有兩種：一種是基于擴頻信號到達時間的計算來完成定位，一種是根據信號接收能量的衰減來完成定位。

 　　有一家公司Nanotron在基于擴頻信號達到時間這種技術上有產品，該產品使用了帶寬80MHz的擴頻信號，通過一收一發的時間來確定無線電波在來回路徑上的傳輸延時來計算兩者的距離。無線電波的傳輸速率為30萬公里/秒，如果要做到理論上1米的精度，那么最少要在時間區分精度做到3.333ns，這其實難度很大，有兩個限制因素：一是擴頻信號的選擇，二是電路實現引入的抖動。有第三方數據顯示，Nanotron的產品精度能夠在1~2米左右。

 　　基于無線信號能量的衰減來定位，這種實現方式很容易，而且有很多現存的無線通信系統都可以完成，比如WiFi，Bluetooth等。蘋果公司推出的iBeacon技術就是基于Bluetooth技術的。

 　　自由空間的無線信號衰減是有規律的，不同頻率的信號在不同的環境下衰減特性也不盡相同。下圖給出了2.4GHz無線信號在自由空間的衰減曲線：

 　　從衰減曲線上來看，做距離檢測在近距離可以做到近乎完美，但事實并非如此！通常說來信號能量的檢測是由電路實現，電路實現的能量檢測算法是有誤差的：比如單純的模擬電路實現可以做到+/-3dB，如果采用數字補償算法，精度可以提高到+/-1dB左右。如果要做距離的計算，我們可以計算得到精度分別為750px、1250px、2500px時對電路的能量檢測算法的精度要求如下圖所示。看到這張圖你就能明白為什么蘋果的iBeacon建議使用范圍在10米以內了。

　　山東老喬：喬俊杰

 　　IC咖啡發起人，堅信“亂世出英雄”的屌絲技術男，混跡于無線通信這個混亂的市場，一直專注RF架構/調制解調算法/SOC方面的技術，成功量產過的芯片包括藍牙SOC，Sub1G SOC，私有協議的2.4G Transceiver；學習研究過DVB-C，WiFi，Zigbee，PLC，無線音視頻，無線定位測距等有線/無線通信系統；目前關注超低功耗無線SOC，低成本無線互聯/物聯網方面的技術。

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