GPS与自包含传感器定位技术——无缝室内外行人定位算法

"全球定位系统GPS-cc3200实验指导书，博士论文-基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究" 全球定位系统（GPS）是一种先进的导航和定位技术，由美国建立并运营，全称为NAVSTAR GPS，由卫星星座（空间段）、地面控制和监视网络（控制段）以及用户接收设备（用户段）三部分构成。GPS系统能够在全球范围内提供全天候、实时的精确三维位置（Position）、速度（Velocity）和时间（Time）信息，即PVT。 GPS卫星星座由24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，每个轨道面近似圆形，倾角55度，半长轴26600公里。这些卫星以11小时58分钟的周期运行，确保地球上的用户能至少看到4到11颗卫星。目前，为了备份和替换旧卫星，实际在轨卫星数量为31颗。地面控制段包括主控站、监控站和地天线，负责卫星的跟踪、维护和信号完整性监控。用户接收设备，即GPS接收机，用来接收卫星发射的信号，解析出用户的PVT信息。 GPS系统通过两个频段L1（1575.42 MHz）和L2（1227.6 MHz）发送定位信号。L1频段载有1.023 MHz的C/A码（民用）和10.23 MHz的P(Y)码（军用），而L2频段仅发射P(Y)码。系统提供的服务包括对公众开放的C/A码标准定位服务（SPS）和对授权用户开放的P(Y)码精密定位服务（PPS）。随着GPS现代化计划的推进，新增了两个民用信号L2C和L5，分别用于非生命安全和生命安全类应用。 在复杂的环境如城市峡谷和室内，GPS信号可能会受到衰减，导致定位精度下降。因此，结合自包含传感器（如加速度计、陀螺仪和磁力计）的辅助定位技术变得尤为重要。这种传感器辅助室内定位（Sensor-Aided Indoor Localization）结合了 Pedestrian Dead Reckoning (PDR) 算法，通过行走步态分析和方向估计来弥补GPS信号弱时的定位误差，实现室内外的无缝定位。 中国科学技术大学的一篇博士学位论文专门研究了基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法，探讨如何整合GPS信号与传感器数据，提高定位的准确性和连续性，以适应不断增长的基于位置服务（LBS）需求。通过这样的研究，可以为手机导航、紧急救援、智能交通等领域提供更可靠的位置信息服务。