物联网导论-第4章-定位系统课件

第4章定位系统作者：刘云浩著出版社：科学出版社在物联网时代，人们憧憬：一切皆可感知，一切皆可定位。第4章定位系统作者：刘云浩著4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3定位技术2本章内容4.1基于位置的服务2本章内容互联网+：不断改造传统产业不单是位置信息空间+时间+身份基于位置的服务-LBS地图与导航：百度地图，打车软件休闲娱乐：景点导游，嘀咕生活服务：大众点评，搜房社交：微信，3互联网拓展定位的内涵互联网+：不断改造传统产业3互联网拓展定位的内涵4基于位置的服务：搜房地图4基于位置的服务：搜房地图5与传统地图的区别，时间信息5与传统地图的区别，时间信息2015年，是互联网+汽车行业相当热闹的一年6基于位置的服务

——打车软件2015年，是互联网+汽车行业相当热闹的一年6基于位置的服务77打车软件出世2012年8月，“快的”在杭州上线。2012年9月，“嘀嘀”在北京上线。自创立起，二者就是死对头，在打车市场争夺第一宝座。经营模式创建初期，乘客加价竞标，加价高者优先。与出租车定价原则不符，引发对打车软件的第一轮声讨。2013年，北京、上海等城市先后杜绝打车软件加价。8基于位置的服务

——打车软件【参考视频】：快的打车打车软件出世8基于位置的服务

——打车软件【参考视频】：快的被96106招安2013年8月，北京市官方打车软件在“96106”平台正式上线运行，滴滴被招安为“96106滴滴打车”。该平台集合了一批以“96106”电话为核心、联合网络调派的软件。收取至少5元的电召费，不允许加价，而出租车司机则需确保每车每日执行2单电话叫车业务。由于其收费过高，不被用户认可。这个带有行政色彩的官方联盟只持续了4个月便宣告解体。9基于位置的服务

——打车软件被96106招安9基于位置的服务

——打车软件蜜月期2014年2月，为安全起见，北京市规定，司机只许装一款软件，意味着将来只剩一家。2014年2月，嘀嘀和快的开始烧钱，补贴司机和用户。截止2015年2月，据称双方共烧掉约20亿，瓜分全部市场。2015年2月14日，滴滴与快的宣布合并，市场占有率99%以上，已经构成垄断。10基于位置的服务

——打车软件蜜月期10基于位置的服务

——打车软件解决各方难题乘客上下班，节假日，偏远地区，恶劣天气打车难。交通部提高车辆利用率，改善交通拥堵，解决就业问题。缓解环境污染，提高空气质量。司机每天扫街接活，左顾右看，非常疲倦。长途回程空车，偏远地区拒载。11基于位置的服务

——打车软件在风中凌乱的打车者解决各方难题11基于位置的服务

——打车软件在风中凌乱的打车“专车”打破了这片宁静2014年8月，神州，易道，一号，滴滴“专车”迅速红遍大江南北。滴滴和快的在专车市场，继续投入数10亿元。私家车纷纷加盟(90%以上)不用交份儿钱，里程单价比出租车贵，还有奖励。专车司机月收入1.2-1.5万，远超出租车司机的收入。2015年1月，沈阳、南京等地，发生出租车停运事件。许多出租车司机表示，正在考虑跳槽，去开专车。12基于位置的服务

——打车软件“专车”打破了这片宁静12基于位置的服务

——打车软件中央和地方，态度矛盾2014-2016年，各省交管部门，不断查处作为“专车”违法运营的私家车

。2015年1月，交通部明确表态：“专车”服务对满足运输市场高品质、多样化、差异性需求具有积极作用。各类“专车”软件公司应当遵循运输市场规则，承担应尽责任，禁止私家车接入平台参与经营。该表态让很多地方交通监管部门感到措手不及。为什么地方反对，中央支持？13基于位置的服务

——打车软件中央和地方，态度矛盾13基于位置的服务

——打车软件份子钱司机向出租车企业上交的承包金。1990年代开始，北京等城市，出租车由少数企业特许经营，个人进入受限。2015年，北京出租车平均4200元/月，睁眼欠140元。车8年报废，每年5万份钱，风雨无阻，车成本7万元2015年1月，滴滴专车，向司机收取每天180元。2016年1月，滴滴顺风车，收取每单5%信息服务费。顺风车费用，是出租车一半，而且没有黑车的风险基于位置的服务

——打车软件份子钱基于位置的服务

——打车软件15基于位置的服务

——打车软件15基于位置的服务

——打车软件地方管理部门滴滴，Uber

出租车企业出租车APP专车APP顺风车份子钱份子钱份子钱出租车司机专车私家车老百姓16基于位置的服务

——打车软件地方管理部门O2O(OnlineToOffline)让互联网成为线下交易的前台。B2C、C2C与O2O的比较相同点：在线上支付。不同点：B2C、C2C

——商品通过物流公司送到你手中。O2O——用户到线下去接受服务。请举例？团购、打车软件、送外卖、58到家网站(上门保洁、美甲、搬家)LBS典型应用：O2OO2O(OnlineToOffline)LBS典型应用：2014年2月，阿里巴巴全资收购高德目的：地图是O2O业务的制高点，无缝整合支付宝和地图。18LBS典型应用：O2O2014年2月，阿里巴巴全资收购高德18LBS典型应用：O提前到淘宝拍100定金师傅上门拆卸、运输、安装计算总费用，网上支付信用评价比传统实体店好19O2O案例：空调移机提前到淘宝拍100定金19O2O案例：空调移机4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3定位技术20本章内容4.1基于位置的服务20本章内容主流定位系统卫星定位GPS蜂窝基站定位室内精确定位WiFi基站定位21现存主流定位系统主流定位系统21现存主流定位系统车臣——杜达耶夫1991年11月，在苏联解体的前夕。杜达耶夫成立车臣共和国，在独立的道路上越走越远。俄罗斯高科技武器1996年4月21日，杜达耶夫驱车到野外打卫星电话。通话时，两枚导弹呼啸而至，杜达耶夫当场被炸死。俄罗斯预警机，可以在几秒钟内确定耶夫卫星电话的位置，误差只有几米。22卫星定位的应用举例车臣——杜达耶夫22卫星定位的应用举例1973年，美国国防部开始GPS计划1989年，正式开始发射GPS工作卫星1994年，卫星组网完成，投入使用2000年，克林顿下令取消军用/民用定位精度的差别23GPS：发展简史1973年，美国国防部开始GPS计划23GPS：发展简史宇宙空间部分24颗工作卫星地面监控部分1个主控中心6个监视站用户设备部分GPS接收机24GPS：系统结构宇宙空间部分24GPS：系统结构优点精度高，实际15米左右北斗系统，预计2020年实现厘米级精度，超越GPS。全球覆盖，可用于险恶环境。缺点启动时间长，定位速度慢室内几乎没有信号25GPS：主要优缺点优点25GPS：主要优缺点第一代，仅能提供位置和周边地图第二代，根据目的地计算“最短”路线第三代，从交管部门取得路况，找出“最快”路线……第N代，物联网时代由“以路为本”转变到“以人为本”综合路况，天气，加油站，厕所，饭店等找出“最佳”路线。26GPS典型应用：汽车导航第一代，仅能提供位置和周边地图26GPS典型应用：汽车导航GSM蜂窝网络通讯区域被分割成蜂窝小区每个小区对应一个基站设备连接小区对应基站进行通讯27蜂窝基站定位GSM蜂窝网络27蜂窝基站定位单基站定位基站的位置==移动设备的位置精度取决于基站覆盖范围，100米-几公里。缺点：如果基站分布疏松，误差巨大。优点：简单、快速，适用紧急情况。多基站定位测量无线信号传播时间，计算到基站的距离。至少需要三个基站才能定位，稀疏地区不适用。28蜂窝基站定位单基站定位28蜂窝基站定位百度定位：综合运用了多种技术美国E-911系统打911报警电话时，定位并接到最近警局综合了各种定位技术：ToA，A-GPS等等29应用：紧急电话定位百度定位：综合运用了多种技术29应用：紧急电话定位室内环境复杂主要影响：多径效应多个障碍物，分别反射电磁波，多重反射波在接收端混叠电磁波穿透力不同长波信号，穿透能力弱，传播能力强，不易衰减。GPS，频率为1575.42MHz和1227.60HMz波长分别为19.03cm和24.42cm短波信号，穿透力强，传播能力弱，易衰减室内应选用？30室内精确定位短波信号室内环境复杂30室内精确定位短波信号利用已有设备与网络蓝牙，WiFi，ZigBee，地磁场传感器部署方便、成本低、精度有限利用专门设备与网络红外线、超声波、RFID、超宽带(UWB)等精度高、部署成本高【参考视频】室内定位，indooratlas推地磁场定位系统百度已经注资1000万美元，提供Android版免费API。31室内精确定位利用已有设备与网络31室内精确定位原理通过RFID标签定位，从而定位设备的位置32RFID定位原理32RFID定位2014年，刘云浩，杨磊博士“差分增强全息图”定位方法克服标签多样性对定位精度的影响，首次将室内定位精度提高到毫米级。满足了航空行李分拣系统的需求。ACMMobicom2014Tagoram:Real-timeTrackingofMobileRFIDTagstoHighPrecisionUsingCOTSDevicesh获得大会唯一的最佳论文奖。33RFID定位2014年，刘云浩，杨磊博士33RFID定位WiFi基站定位原理：利用可见Wi-Fi接入点来定位优势：在大城市中，无线AP数目多34WiFi基站定位WiFi基站定位34WiFi基站定位建立AP位置数据库现场勘测：通过装载了GPS和WiFi终端的小车四处搜集（方法与google的“街景streetview”类似）用户主动提交AP信息精度10米，响应时间1秒提供专门的开发SDK35WiFi定位系统：Skyhook建立AP位置数据库35WiFi定位系统：Skyhook36WiFi定位系统：Skyhook36WiFi定位系统：Skyhook4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3定位技术37本章内容4.1基于位置的服务37本章内容定位技术原理：有一个或多个已知坐标的参考点测量物体与参考点的位置关系（距离）根据位置关系计算，确定目标位置常见定位技术：基于距离的定位（TimeofArrival,ToA）基于信号特征的定位（ReceivedSignalStrength,RSS）38定位技术定位技术原理：38定位技术

39基于距离的定位（ToA）

发送端接收端电磁波声波

39基于距离的定位（ToA）

发送端接收端电磁波声波

40基于距离的定位（ToA）

发送端接收端

40基于距离的定位（ToA）

发送端接收端已知距离，计算位置：原理：平面上三个圆交于一点由前面方法，得到目标点到3个参考点的距离以每个参考点为圆心，目标到参考点的距离为半径，画3个圆，目标必在圆上三维空间需要4个以上参考点ToA缺点需要额外装置计算距离41基于距离的定位（ToA）已知距离，计算位置：41基于距离的定位（ToA）基于信号特征的定位原理信号强度随传播距离衰减，用接收信号强度估计距离优点：不需要额外设备。缺点：情况复杂，不是理想的圆形衰减。42基于信号特征的定位（RSS）基于信号特征的定位原理42基于信号特征的定位（RSS）原理将信号强度看做“指纹”预先布置N个参考节点测出N个参考节点信号的强度，得到一个N维向量事先测出区域中每个位置的特征向量将目标测出的特征向量和事先测量值比对，找出位置缺点需要预先建立指纹；不能应对环境动态变化43基于指纹特征的定位参考点1的波场衰减“指纹”原理43基于指纹特征的定位参考点1的当价值>成本，就会有公司去做室内定位的价值？商业价值，尚待挖掘。室内定位的成本？关键点，不在定位技术，而是指纹库的建立和维护。为全国的大型商场，铺设基站、采集指纹库，是非常浩大的工程，成本高昂。44室内定位何时普及？/zT2UWAo当价值>成本，就会有公司去做44室内定位何时普及？http:位置信息服务，基本概念和典型应用常用定位系统卫星GPS，蜂窝基站，WiFi基站室内精确定位声音定位，地磁场定位定位算法ToA多点距离，RSS信号强度，信号指纹特征45本章小结位置信息服务，基本概念和典型应用45本章小结1，列举3种以上基于位置服务(LBS)的手机软件，不包括PPT里提到的，并说明他们结合“位置+时间+事件+……”的信息组合模式2，列举2种近5年内刚刚普及且廉价的IT技术，使得打车软件可以走入普通大众。提交word文档46作业21，列举3种以上基于位置服务(LBS)的手机软件，不包括PP第4章定位系统作者：刘云浩著出版社：科学出版社在物联网时代，人们憧憬：一切皆可感知，一切皆可定位。第4章定位系统作者：刘云浩著4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3定位技术48本章内容4.1基于位置的服务2本章内容互联网+：不断改造传统产业不单是位置信息空间+时间+身份基于位置的服务-LBS地图与导航：百度地图，打车软件休闲娱乐：景点导游，嘀咕生活服务：大众点评，搜房社交：微信，49互联网拓展定位的内涵互联网+：不断改造传统产业3互联网拓展定位的内涵50基于位置的服务：搜房地图4基于位置的服务：搜房地图51与传统地图的区别，时间信息5与传统地图的区别，时间信息2015年，是互联网+汽车行业相当热闹的一年52基于位置的服务

——打车软件2015年，是互联网+汽车行业相当热闹的一年6基于位置的服务537打车软件出世2012年8月，“快的”在杭州上线。2012年9月，“嘀嘀”在北京上线。自创立起，二者就是死对头，在打车市场争夺第一宝座。经营模式创建初期，乘客加价竞标，加价高者优先。与出租车定价原则不符，引发对打车软件的第一轮声讨。2013年，北京、上海等城市先后杜绝打车软件加价。54基于位置的服务

——打车软件【参考视频】：快的打车打车软件出世8基于位置的服务

——打车软件【参考视频】：快的被96106招安2013年8月，北京市官方打车软件在“96106”平台正式上线运行，滴滴被招安为“96106滴滴打车”。该平台集合了一批以“96106”电话为核心、联合网络调派的软件。收取至少5元的电召费，不允许加价，而出租车司机则需确保每车每日执行2单电话叫车业务。由于其收费过高，不被用户认可。这个带有行政色彩的官方联盟只持续了4个月便宣告解体。55基于位置的服务

——打车软件被96106招安9基于位置的服务

——打车软件蜜月期2014年2月，为安全起见，北京市规定，司机只许装一款软件，意味着将来只剩一家。2014年2月，嘀嘀和快的开始烧钱，补贴司机和用户。截止2015年2月，据称双方共烧掉约20亿，瓜分全部市场。2015年2月14日，滴滴与快的宣布合并，市场占有率99%以上，已经构成垄断。56基于位置的服务

——打车软件蜜月期10基于位置的服务

——打车软件解决各方难题乘客上下班，节假日，偏远地区，恶劣天气打车难。交通部提高车辆利用率，改善交通拥堵，解决就业问题。缓解环境污染，提高空气质量。司机每天扫街接活，左顾右看，非常疲倦。长途回程空车，偏远地区拒载。57基于位置的服务

——打车软件在风中凌乱的打车者解决各方难题11基于位置的服务

——打车软件在风中凌乱的打车“专车”打破了这片宁静2014年8月，神州，易道，一号，滴滴“专车”迅速红遍大江南北。滴滴和快的在专车市场，继续投入数10亿元。私家车纷纷加盟(90%以上)不用交份儿钱，里程单价比出租车贵，还有奖励。专车司机月收入1.2-1.5万，远超出租车司机的收入。2015年1月，沈阳、南京等地，发生出租车停运事件。许多出租车司机表示，正在考虑跳槽，去开专车。58基于位置的服务

——打车软件“专车”打破了这片宁静12基于位置的服务

——打车软件中央和地方，态度矛盾2014-2016年，各省交管部门，不断查处作为“专车”违法运营的私家车

。2015年1月，交通部明确表态：“专车”服务对满足运输市场高品质、多样化、差异性需求具有积极作用。各类“专车”软件公司应当遵循运输市场规则，承担应尽责任，禁止私家车接入平台参与经营。该表态让很多地方交通监管部门感到措手不及。为什么地方反对，中央支持？59基于位置的服务

——打车软件中央和地方，态度矛盾13基于位置的服务

——打车软件份子钱司机向出租车企业上交的承包金。1990年代开始，北京等城市，出租车由少数企业特许经营，个人进入受限。2015年，北京出租车平均4200元/月，睁眼欠140元。车8年报废，每年5万份钱，风雨无阻，车成本7万元2015年1月，滴滴专车，向司机收取每天180元。2016年1月，滴滴顺风车，收取每单5%信息服务费。顺风车费用，是出租车一半，而且没有黑车的风险基于位置的服务

——打车软件份子钱基于位置的服务

——打车软件61基于位置的服务

——打车软件15基于位置的服务

——打车软件地方管理部门滴滴，Uber

出租车企业出租车APP专车APP顺风车份子钱份子钱份子钱出租车司机专车私家车老百姓62基于位置的服务

——打车软件地方管理部门O2O(OnlineToOffline)让互联网成为线下交易的前台。B2C、C2C与O2O的比较相同点：在线上支付。不同点：B2C、C2C

——商品通过物流公司送到你手中。O2O——用户到线下去接受服务。请举例？团购、打车软件、送外卖、58到家网站(上门保洁、美甲、搬家)LBS典型应用：O2OO2O(OnlineToOffline)LBS典型应用：2014年2月，阿里巴巴全资收购高德目的：地图是O2O业务的制高点，无缝整合支付宝和地图。64LBS典型应用：O2O2014年2月，阿里巴巴全资收购高德18LBS典型应用：O提前到淘宝拍100定金师傅上门拆卸、运输、安装计算总费用，网上支付信用评价比传统实体店好65O2O案例：空调移机提前到淘宝拍100定金19O2O案例：空调移机4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3定位技术66本章内容4.1基于位置的服务20本章内容主流定位系统卫星定位GPS蜂窝基站定位室内精确定位WiFi基站定位67现存主流定位系统主流定位系统21现存主流定位系统车臣——杜达耶夫1991年11月，在苏联解体的前夕。杜达耶夫成立车臣共和国，在独立的道路上越走越远。俄罗斯高科技武器1996年4月21日，杜达耶夫驱车到野外打卫星电话。通话时，两枚导弹呼啸而至，杜达耶夫当场被炸死。俄罗斯预警机，可以在几秒钟内确定耶夫卫星电话的位置，误差只有几米。68卫星定位的应用举例车臣——杜达耶夫22卫星定位的应用举例1973年，美国国防部开始GPS计划1989年，正式开始发射GPS工作卫星1994年，卫星组网完成，投入使用2000年，克林顿下令取消军用/民用定位精度的差别69GPS：发展简史1973年，美国国防部开始GPS计划23GPS：发展简史宇宙空间部分24颗工作卫星地面监控部分1个主控中心6个监视站用户设备部分GPS接收机70GPS：系统结构宇宙空间部分24GPS：系统结构优点精度高，实际15米左右北斗系统，预计2020年实现厘米级精度，超越GPS。全球覆盖，可用于险恶环境。缺点启动时间长，定位速度慢室内几乎没有信号71GPS：主要优缺点优点25GPS：主要优缺点第一代，仅能提供位置和周边地图第二代，根据目的地计算“最短”路线第三代，从交管部门取得路况，找出“最快”路线……第N代，物联网时代由“以路为本”转变到“以人为本”综合路况，天气，加油站，厕所，饭店等找出“最佳”路线。72GPS典型应用：汽车导航第一代，仅能提供位置和周边地图26GPS典型应用：汽车导航GSM蜂窝网络通讯区域被分割成蜂窝小区每个小区对应一个基站设备连接小区对应基站进行通讯73蜂窝基站定位GSM蜂窝网络27蜂窝基站定位单基站定位基站的位置==移动设备的位置精度取决于基站覆盖范围，100米-几公里。缺点：如果基站分布疏松，误差巨大。优点：简单、快速，适用紧急情况。多基站定位测量无线信号传播时间，计算到基站的距离。至少需要三个基站才能定位，稀疏地区不适用。74蜂窝基站定位单基站定位28蜂窝基站定位百度定位：综合运用了多种技术美国E-911系统打911报警电话时，定位并接到最近警局综合了各种定位技术：ToA，A-GPS等等75应用：紧急电话定位百度定位：综合运用了多种技术29应用：紧急电话定位室内环境复杂主要影响：多径效应多个障碍物，分别反射电磁波，多重反射波在接收端混叠电磁波穿透力不同长波信号，穿透能力弱，传播能力强，不易衰减。GPS，频率为1575.42MHz和1227.60HMz波长分别为19.03cm和24.42cm短波信号，穿透力强，传播能力弱，易衰减室内应选用？76室内精确定位短波信号室内环境复杂30室内精确定位短波信号利用已有设备与网络蓝牙，WiFi，ZigBee，地磁场传感器部署方便、成本低、精度有限利用专门设备与网络红外线、超声波、RFID、超宽带(UWB)等精度高、部署成本高【参考视频】室内定位，indooratlas推地磁场定位系统百度已经注资1000万美元，提供Android版免费API。77室内精确定位利用已有设备与网络31室内精确定位原理通过RFID标签定位，从而定位设备的位置78RFID定位原理32RFID定位2014年，刘云浩，杨磊博士“差分增强全息图”定位方法克服标签多样性对定位精度的影响，首次将室内定位精度提高到毫米级。满足了航空行李分拣系统的需求。ACMMobicom2014Tagoram:Real-timeTrackingofMobileRFIDTagstoHighPrecisionUsingCOTSDevicesh获得大会唯一的最佳论文奖。79RFID定位2014年，刘云浩，杨磊博士33RFID定位WiFi基站定位原理：利用可见Wi-Fi接入点来定位优势：在大城市中，无线AP数目多80WiFi基站定位WiFi基站定位34WiFi基站定位建立AP位置数据库现场勘测：通过装载了GPS和WiFi终端的小车四处搜集（方法与google的“街景streetview”类似）用户主动提交AP信息精度10米，响应时间1秒提供专门的开发SDK81WiFi定位系统：Skyhook建立AP位置数据库35WiFi定位系统：Skyhook82WiFi定位系统：Skyhook36WiFi定位系统：Skyhook4.1基于位置的服务4.2定位系统4.3