汽车通信定位技术（共7篇）
汽车通信定位技术 篇1
1 可见光通信的应用价值
室内可见光通信由于自身通信机理, 可广泛应用于以下三类典型场景, 且具有重要的应用价值:首先是微波受限场景, 由于频谱重叠可能引起通信冲突, 目前在一些场合不允许使用传统微波波段的无线接入设备, 如医院的一些医疗检测区域和飞机机舱内。为了满足这些场所的便捷通信需求, 可以使用可见光频段进行通信, 从而更大程度拓展无线通信范围。其次是室内高速接入, 在高清电视、虚拟现实等新业务的推动下, 室内环境将是后需要海量带宽的又一个应用区域。可见光通信将在室内高速灵活接入中发挥重要作用, 除了家居环境, 还能广泛应用在会议室、报告厅、展厅、超市等大型室内场景下。还有保密通信场景, 传统无线信号波长较长, 遇到宏观物体发生衍射, 因而可能出现电磁泄露、信息被窃听。而利用可见光进行通信, 只要遇到墙壁、窗帘等障碍物, 光波将被反射回来, 因此可以实现保密通信。
室内定位有着广泛的应用前景, 首先, 公共安全和应急响应。在紧急情况下每一个人都想被救援人员精确定位到, 大到建筑物的位置, 甚至是楼层或者房间号。其次, 可以应用于手机购物、移动电子商务、个性化广告、优惠信总等。面向大型建筑物应急疏散, 公共安全及灾后救援重大应用需求, 需要突破在大型复杂建筑物内精确定位和位置服务等关键技术, 而研制出大型建筑复杂环境室内定位系统, 实现高精度宽内外无缝定位将为大型建筑物定位导航监控与应急服务管理提供技术支持。
2 室内可见光通信网络
可见光通讯个人区域网络 (VPAN) 分为三类拓扑结构:点对点、星型和广播结构, 如图1所示。在星型拓扑结构中, 通信设备之间建立一个单一的中央控制器又称协调器。所有网络独立运作, 与其他网络之间相互独立, 这是通过选择一个V P A N标示符来实现的。该标示符可以在目前没有被覆盖区域内的任何其它网络使用, 一旦选择VPAN标识符, 其他设备就可以连接到该网络中。在点对点拓朴结构屮, 关联的两个设备之一起到协调器的作用, 每个设备在其覆盖范围内可以和其他任何设进行通信, 其屮一点作为一个协调器, 过第一个装置在信道上进行通信。广播模式下的设备可以将发出的信号传输到其他设备, 而不形成一个网络, 通讯是单向的不需要目的地址。
图2描述的是位置搜索程序的流程图。位置搜索指令可以由用户或协调器启动, 协调器向设备发送下行指令, 该指令包含服务的类型, 协调器的容量, 协调器的地址等信息。所有在覆盖范围内的设备在接收到协调器的位置搜索请求后均回复一个上行应答信号。如下行的搜索信号和上行的响应信号均能被正确接收, 设备即定位成功, 否则, 协调器将会向相邻单元发送搜索请求。
3 可见光通信的室内信道特性
讨论可见光通信系统的一些可能的应用, 假定分析的对象是间房间, 房间大小为5m-5m-3m, 房间内灯的固定方式如图3所示, 桌子距地面高度为0.85m, LED灯距地面高度为2.5m, 具有光传输能力的LED灯安装在离地面2.5m的高度上, 桌子离地度为0.85m, 一个用户终端放在桌子上。
4 可见光通信硬件通信平台
VLC物理层主要包括数字和模拟的发射机, 以及模拟和数字接收器。数字发射机包括数据源、基带调制器和数-模拟转换器。同样, 数字接收器包含一个模拟-数转换器 (ADC) 、基带解调器和数据接收器。模拟发射机包括驱动电路和可见光源L E D灯, 该接收机包括光学成像器件、光电二极管、跨阻抗放大器以及一个带通滤波器。物理层的数字部分将数字信号转换成模拟的电压信号, 并经过驱动电路线性放大并转换成交流信号作为LED的信号源, LED外加一直流偏置使其工作在具有单极驱动电流的线性区域, 驱动电流的绝对值必须大于0。直流、交流电流输入给LED并驱动K发光。接收端通过光电二极管接收光功率信号并将其转换成电流信号, 电流信号经过跨阻放大器放大后经过带通滤波器, 然后通过模数转换将接收的模拟信号转换回数字信号从而完成数字信号的传输。
5 结语
该文介绍了可见光室内定位系统的设计、实施, 以及能支持移动和基于地理位置的应用。该系统通过监听器接收弥漫在整个室内空间的信标帧信息来对设备的物理地址进行定位。协调器通过可见光发送带有网络拓扑结构, IP地址以及所属单元的信标帧信号, 接收端接收到信标信号后回复一个确认信号, 协调器在收到接收端发送的确认信号后便开始查找设备所在的单元, 从而可以粗略的估算出设备所在的区间, 下一步是结合接收端接收到的各个协调器的光照强度RSSI值来精确计算终端和协调器的距离, 并且通过查找位置指纹库来确定该强度值对应的物理地址。可见光通信用于室内定位有诸多优点, 保密性好不会有电磁干扰, 能用于许多电磁波被禁止的场合, 且成本低。
可见光通信应用与定位的技术受现实诸多因素的影响, 并且由于该技术的研发在世界范围内也是初级阶段, 许多基础理论的研究还不是很充分, 因此该技术得到全面的普及可能还需要一段时间。
摘要：虽然传统无线电技术己经被广泛使用并且技术也相当成熟, 但是工业界和科学界都认为下一代无线通信系统的接入技术将是基于多种接入技术的组合, 其中也包括光无线 (OW) 通信接入技术。该文提出了一套可见光通信的定位技术, 并对现有的定位技术进行了改进, 通过仿真和实验验证了可见光用于室内定位的可行性以及优越性。该文在充分研究IEEE802.15.7标准的基础上, 提出一种利用超帧的通信时隙进行室内定位的方法。其次建立室内信道光功率分布模型并仿真得出室内的直射和反射信道光功率分布, 为位置指纹建库奠定基础。提出优化位置指纹的方案, 减少位置指纹查找时间和计算过程。并且搭建可见光通信硬件平台, 通过LED进行信号传输和接收, 进一步验证可见光用于通信的可行性。
关键词：可见光通信室内定位,IEEE802.15.7,超帧位置指纹,LED通信
参考文献
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常见无线通信定位技术研究 篇2
关键词：无线定位,AOA,TDOA,误差,应用
1 绪 论
现有的定位系统按移动通信结构分为基于接收信号指纹的定位技术、基于移动通信网络的无线定位、基于移动台的无线定位、混合定位等。按工作的环境可分为室内的无线定位和室外的无线定位。目前常用的无线定位技术是通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量,根据特定的算法以判断出被测物体的位置,测量参数一般包括传输时间、幅度、相位和到达角等。定位精度取决于测量的方法。移动定位系统定位精度的高低是定位技术在蜂窝网络中广泛应用的关键,但蜂窝移动通信系统的复杂信号环境却不可避免地会降低移动定位的精度。尤其是在闹市区,由于障碍物阻挡引起的多径干扰和非视距误差以及蜂窝通信系统中"远近效应"引起的多址干扰都极大地影响移动定位的精度。随着研究的深入,在网络中准确确定移动台位置的重要性和必要性逐渐体现出来,网络中各种基于移动台位置的服务,如公共安全服务、紧急报警服务、基于移动台位置的计费、车辆和交通管理、导航、城市观光、网络规划与设计、网络 QoS 和无线资源管理的改进等,无不与准确定位移动台的位置有关。
2 常用无线定位方法
2.1 场强定位技术
这种方法是通过检测接收信号的场强值、利用已知的信道衰落模型及发射信号的场强值[4]估算出收、发信机之间的距离,通过求解收、发信机之间的距离方程组,即能确定目标移动台位置。在蜂窝网络中只要在移动台对前向链路多个基站发射信号进行场强测量或在多个基站对反向链路移动台发射信号进行场强测量,再根据有关定位算法求解测距方程组,就能计算出移动台的估计位置。但是小区基站的扇形特性、天线有可能倾斜、无线系统的不断调整以及地形、车辆等因素都会对信号功率产生影响,故这种方法精度很低[7]。
2.2 到达时间TOA(Time of Arrival)定位
TOA技术原理:先测量出从移动台发出的信号到达基站i的时间 ,那么就可以得到移动台与基站i之间的距离ci=cti(其中,c=3x108m/s,指电磁波在空气中的传播速度)[1],于是,在利用到达时间进行定位的方法中,移动台位置坐标和定位基站位置坐标之间存在如下关系:
从上式可以看出,移动台的轨迹为一个以基站i为圆心,以它们之间的距离ci为半径的圆,只要我们能够得到移动台发出的信号分别到达3个不同定位基站的时间,就能确定3个这样的圆,它们的交点就是移动台所在的位置,通过联立求解方程组就能得到移动台的位置坐标,其原理图如图 1。
TOA技术要求定位基站在时间上精确同步,否则定位精度将大大降低。当基站间存在1微秒的误差时,距离上会产生300米的误差[1]。
2.3 到达角AOA(Angle of Arrival)定位
到达角方法也称为到达方向方法(DOA,Direction Of Arrival),简称TOA/AOA方法,是利用多天线阵元来测量移动台发出的信号的到达角,一个DOA测量值使目标移动台的位置必然处于以该测得的DOA画出的一条直线上,如果我们从两处不同位置上的两个天线上测得至少两个DOA值,那么目标移动台的位置就一定处于从这两个天线处发出的两条直线的交点上[1],在通常情况下,利用多个测得的DOA值来提供冗余信息可以达到提高定位精度的目的。图 3显示了利用3个天线阵来对目标移动台进行定位的原理。
令移动台的位置为(x,y),第i个基站的位置为(xi,yi),基站通过阵列天线测出移动台来波信号的入射角θi,则基站和移动台连线的直线方程可以写为:
通过两个或两个以上的基站,就可得到一组方程组,他们的交点即为待定移动台的位置。这种方法不会产生二义性,因为两条直线只能交于一点。但是为了满足定位要求,每个天线阵在一个波长范围内要有 4-12 根天线。这样,现有基站的天线就必须更换,这种费用是惊人的,运营商难以接受。除此之外,测向定位还受以下几个因素的影响:(1)由多径效应和各种环境因素引起的波前扭曲;(2)天线波束形成需要足够长的时间;(3)定位精度随移动台和基站之间距离增加而下降。
2.4 到达时间差TDOA(Time Difference of Arrival)定位
到达时间差TDOA方法是通过测量目标移动台发出的信号到达多个接收基站的时间差来对目标移动台进行定位的方法,即各接收基站对来自同一移动台的信号作到达时间TOA的测量,然后将各TOA值传送到定位处理中心,中心根据TOA求出各基站间的TDOA并计算出目标的位置坐标[2]。到达时间差TDOA定位技术的基本原理是一组TDOA测量值确定一对双曲线,该双曲线以参与该TDOA测量的两个接收基站为焦点,需要定位的目标移动台就在这对双曲线的某一条分支上,因此,通过求由两组TDOA值确定的两对双曲线的交点就可以得到移动用户的精确位置,其原理图如图 4所示。
设基站A、B间距离为b,M(x,y)为移动台的位置,移动台发射的信号到达A、B的时间分别为ta,tb,由此得到同一信号到达两个基站的时间差为:
相应的距离差为:
由此可列出以A,B为焦点双曲线方程,移动台在双曲线的一支上:
上式是一个典型的双曲线方程,焦点为A、B,并且确定了到达时间差为Δt的移动台位置M(x,y)的轨迹。如果同时存在3个基站A、B、C,目标移动台在同一时刻发出的信号到达这三个基站的时间分别为ta,tb,tc。这样就可以获得两个时间差:t*1=ta-tb,t*2=ta-tc。于是可以确定类似3式的两组双曲线方程,联立求解两组双曲线的交点即为目标移动台所在位置M(x,y)。
两个基站才能得出一条双曲线,为了测出用户位置,至少有两条相交的双曲线。因此必须至少有三个基站。当基站数多于3个时,说明有冗余观测量,我们可用最小二乘法估计来进行定位解算。
2.5 增强观测时间差定位E-OTD
E-OTD定位方法也是利用对信号传播时间差的估计来计算移动台位置的方法,与TDOA方法不同的是,E-OTD使用下行链路信号来估计两个或多个基站到达移动台的时间差,由移动台测量得到的基站间信号的到达时间差称为移动台观测时间差(OTD)[2],当基站完全同步时,假设信号都是沿着直射路径到达移动台,根据OTD就可以估计出两个基站与移动台距离的差值。完全由于两个基站与移动台距离的差值引起的时间差称为地理位置时间差(GTD),此时OTD=GTD,当基站间无法实现精确同步时,两个基站间的时钟差(RTD)就会给OTD带来附加的时延差,此时GTD=OTD-RTD,当我们获得三个以上基站相互间的RTD和OTD后,就可以利用双曲线定位方法求出移动台的位置。这一点和到达时间差TDOA方法完全相同,就不再叙述了。
2.6 GPS辅助定位技术(A-GPS, Aided GPS)
GPS的定位原理主要是利用几颗卫星的测量数据计算出一个GPS接收终端的位置,即经度、纬度和高度。原始数据可由接收终端处理,也可送到定位网络处理。GPS 的出现使得无线定位技术产生了质的飞跃,定位精度得到大幅度提高,精度可达 10 米以内。但直接利用GPS存在以下缺点:(1)在室内或有遮挡的地区无法实现定位;(2)手机需与卫星通信,耗电量大大增加,待机时间缩短;(3)成本高,每部手机需增加400-1500元[7]。所以研究人员开发了利用移动台辅助GPS定位技术,即将传统GPS接收机的大部分功能转移到网络上实现。网络向移动台发送短的辅助信息,包括时间、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口等。这些信息经移动台GPS模块处理后产生辅助数据,网络收到这些辅助信息后,相应的网络处理器能估算出移动台的位置[6]。
A-GPS的优点是定位精度高,理论上可达到5～10m。缺点是网络改造较大,投入高,且现有移动台均不能实现A-GPS定位方式,需要更换具有GPS接收机功能的移动台,移动终端成本增加。由于美国政府拥有对GPS的控制权,GPS的可靠性也存在隐患。而且,在城区和建筑物内GPS定位的有效性也大大降低。
2.7 混合定位方法
通过把以上介绍的两种或两种以上定位方法结合起来,即采用混合定位方法来得到比仅使用一种定位方法更高的定位精度的目的。如 TOA/AOA 进行定位估计。在蜂窝网络中利用服务基站测得的 TOA 和AOA 数据就能确定移动台的位置。
如果一个基站能够同时测得移动台发出信号以直射路径到达基站的时间 t1和角度θ1,则移动台相对于基站的距离R1=c*t1和方位角θ1已知,这时就可以采用TOA/AOA联合定位法[8],如图 5所示。
这时可得方程组:
解之即可获得移动台的位置(x ,y)。
3 产生定位误差的原因及其对策
3.1 定位技术本身缺陷
上述定位法中,场强定位法最简单,但定位精度较差;AOA 定位法虽有一精度,但接收设备较复杂;TOA定位法精度较高,但对时间同步有较高要求;TDOA 定位法能消除对时间基准的依赖性,可以降低成本并仍保证一定的定位精度;混合定位法能满足一定的定位精度,但在现有蜂窝系统中采用该法对网络设备的改动较大[4]。故需研究基于TOA 或 TDOA 的反向链路定位法或开发新的定位技术。
3.2 多径传播
多径传播效应即信号可通过不同的传输路径到达接收终端的现象,该现象是引起AOA 及场强法定位不准确的基本原因。对基于时间的定位法来说,即使在移动台(MS)和基站(BS)之间电波可以视距传播,多径传播也会引起时间测量误差。目前已出现了一些对付多径传播的有效方法。例如最小均方估计,边缘检测技术等。这些方法对于多径干扰的抑制均有较好的效果。
3.3 非视距传播信号(NLOS,Non-Line of Sight)[6]
无论是测向定位还是测距定位,视距传播(Los,Line of sight)信号是正确定位的基础。由于受到衰落和阴影效应等因素的影响,基站接收的信号中可能不包含LOS信号或LOS信号很弱,即是非视距传播信号(NLOS)。即使在无多径效应和采用高精度定时技术的情况下, NLOS传播也会引起 TOA 或 TDOA 测量误差。因此, 如何降低NLOS传播的影响是提高定位精度的关键。目前降低NLOS传播的影响通常有多种方法, 如利用测距误差统计的先验信息就可将一段时间内的NLOS测量值调节到接近LOS的测量值; 降低LS算法中NLOS测量值的权重 , 在LS算法中增加约束项等。
3.4 多址干扰[6]
所有的移动通信系统均存在多址干扰,但多址接入对于定位精度的影响主要存在于CDMA系统中。由于CDMA系统中的各用户均使用同一频段,因此远离基站的用户信号可能被基站附近用户信号所抑制,导致远端用户的信号无法检测,即所谓的远近效应,从而无法实现定位。解决该问题的方法有:在 E - 911呼叫时将移动台发射功率瞬间调到最大 ,改进软切换方式,利用抗远近效应延时估计器与多用户检测器等。
3.5 基站覆盖小
TDOA定位技术要求同时与3个或3个以上基站进行相关处理。目前的网络在有些地区如乡村地区及特殊地形的区域覆盖差,在城市地区由于多径等因素有时也可能难于保证移动台与3个以上的基站的联系,造成TDOA定位失效。采用GSM基站覆盖延伸系统可解决此问题。GSM基站覆盖延伸系统(基站双放系统)由基站功率放大器和塔顶放大器组成,它的实现是通过在基站机房内加装大功率超线性选频功率放大器来放大下行信号,提高信号对遮挡物的穿透性,加深基站下行信号覆盖范围,以达到扩大基站覆盖区域的目的;并且在接收系统前端增加塔顶放大器来配合基站功率放大器提高上行接收灵敏度,解决基站上下行链路平衡,同时达到降低基站上行噪声、提升上行增益,改善基站接收性能的目的。
3.6 其他因素
如天气,其它电磁干扰等,这类干扰一般具有一个共同的特点:它们对不同基站到移动台的传输时间起延迟的作用,而且在一定时间和小区的范围内,这种延迟是基本相同的,即是共模的。因此使用TDOA定位技术,将可以显著降低这类因素对定位精度的影响。
4 基站无线定位技术的应用
4.1 基于移动台位置的灵活计费[4]
网络管理中心在计费时根据移动台所在的不同位置收取不同的通话费 , 如在呼叫频率高的区域收取较高的通话费,而在呼叫频率低的区域收取较低的费用 , 达到调节蜂窝系统容量、提高系统竞争力的目的。
4.2 智能运输系统 ( ITS)[1]
原理图如图 6。
通信公司提供测量位置服务,包括定位测量单元(LMU)[3],定位中心(LC),客户端服务器中心(CSC)。LMU装在每个BTS上,LC处理LMU发回的数据,然后将结果送到CSC,最后CSC将结果传送给顾客。
4.3 对网络欺诈者定位和防盗打管理
移动电话用户恶意欠费对移动通信运营商来说是个很头疼的问题,利用移动定位技术可以对恶意欠费用户进行定位,以迅速抓住欺诈者。同时,采用移动电话定位技术能够有效监测和制止盗打。据估计,世界电信运营部门每年由于移动电话盗打造成的损失高达数十亿美元。移动电话定位业务的开展,对制止移动电话盗打非常有利。运营商在发现盗打号码后,可以不必禁止移动电话使用,而利用无线网络自动记录盗打的准确时间和地点,为司法机关破案提供有力的证据。
4.4 移动黄页查询
移动互联网技术与位置服务相结合,可以轻而易举地实现移动黄页查询。移动网络首先定位出用户所在的位置,然后再在互联网提供的信息中节选出用户所在地的相关信息供用户查询。固定黄页查询能够得到的信息,移动黄页查询都可以得到。这种业务大大充实了移动互联网的业务范围,让人们更真实地感受到移动互联网带来的全新生活。
4.5 蜂窝系统设计和资源管理[4]
蜂窝网络具备定位能力后 , 网络设计者能改进他们对蜂窝系统的设计规划能力。通过对呼叫移动台的定位 , 网络方面可根据其位置分配相应信道 , 从而提高频谱利用率 , 对网络资源进行更有效的管理。
5 结 论
几何角度看,确定空间的一个点,可以由三个或三个以上的曲面或曲线在三维空间内相交而得出。无线定位方法的基本原理就是通过对一些数据的测量,根据算法得出移动台所在曲面或曲线的多个方程,然后联立这些方程,得出其位置。随着无线定位技术的不断发展和对定位精度的要求的不断提高,定位算法也应会不断改进优化,以至出现新的定位算法,如WI-FI无线定位。便捷、准确快速是定位算法的基本目标,智能化、经济性是其发展方向。只有这样,无线定位技术才能为社会经济的发展服务,方便用户的日常生活,提高运营商的企业效益。
参考文献
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汽车通信定位技术 篇3
传统的列车定位系统应用的技术有:轨道电路、电缆环线定位技术、编码里程计测速定位、计轴定位等。这些技术定位误差较大,不能满足高速发展的轨道交通的需要。
随着技术的发展,多种通信技术结合计算机技术在列车定位中得以应用,可实现移动闭塞,使得列车定位更快速、更精确。
1 可在列车定位系统中应用的通信技术
1.1 查询应答器定位
查询应答器是地面和列车间进行短程无线通信的装置,安装在线路沿线特定位置传输数据,可反映线路精确的绝对位置。
查询应答器分有源和无源两种,有源应答器可以实现车地的双向通信,无源应答器类似于非接触式IC卡,在列车经过应答器所在位置时,车载天线发射的电磁波激励应答器工作,应答器单向传递绝对位置信息给列车。
采用应答器定位技术的信息传递是间断的,即当列车从一个应答器信息点获得地面信息后,要到下一个应答器信息点才能更新信息,列车无法时时定位,采用这种方法,想要准确定位就必须在轨道上设置大量的应答器。应答器定位技术往往作为其他定位技术的补充手段。
1.2 雷达测速测距的定位方法
测速定位就是通过不断测量列车的即时运行速度,对列车的即时速度进行积分(或求和)的方法得到列车的运行距离。
多普勒雷达法是一种先进的快捷的测速定位方法。它基于多普勒频移原理。
多普勒频移:当载体运动时,则固定点接收到的载体发送无线电波信号将随着载体的运动速度而改变,产生不同的频率偏移。
电波到达时的入射角一定的情况下,因移动而产生的多普勒频移值fD为
式中:V—移动体的运动速度;f—发送频率;C—光速。
可见,移动速度越快,则频率偏移越大。
通过列车车载雷达发送无线电波,并接收、测量反射回的电波频率,以频率差得到列车运行速度和相对距离。
由于测速定位获取列车位置的方法是对列车运行速度进行积分或求和,故其误差是累积的,而且测得的速度值误差对最终距离值的误差影响也是非常直接。因此,利用该种定位方法的关键在于速度测量的准确性和求位移算法的合理性。另外,测速定位法是一种相对定位方式,它无法获取列车的初始位置,要获得列车的绝对位置不能仅仅依靠这种方法本身,可应用为辅助定位方式。
1.3 全球卫星定位(GP S)
利用GPS实现列车定位已是一种比较成熟的技术。
GPS由位于地球上空24颗导航卫星和监视管理这群卫星的5个地面检测站组成和用户接收机组成。这些卫星用原子钟作为标准时间,24小时连续向地球播发精确的时间及位置信息。配有GPS接收机的用户,可在地球上任何地方、任何时刻收到卫星播发的信息,通过测量卫星信号发射和接收的时间间隔,以信号传输的时间乘以速度计算出用户至卫星的距离,然后根据4颗卫星的数据,即可实时地确定用户所在地理位置。
只要在列车两端安装GPS接收机和差分误差信息接收器,接收多颗导航定位卫星发送来的定位信息,就可以计算出自己确切的位置,从而通过导航卫星实现列车的精确定位。GPS定位方法的显著优点是定位精度高,实现连续定位,对于用户来说没有地面设备节约了大量的安装和维护工作。
1.4 扩频无线电列车定位
随着移动通信技术的发展,扩频多址成为新的列车通信技术。它的特点是抗干扰性强、隐蔽性强、易于实现码分多址和抗多径干扰。扩频多址主要有跳频扩频和直接序列扩频两种方法。
扩频无线电定位的基本原理是在地面沿线路设置无线基站,无线基站不断发射带有其位置信息的扩频信号。列车接收到由无线基站发送的扩频信息后,求解列车与信息之间的时钟差,并根据该时钟差求出与无线基站之间的距离,同时接收3个以上无线基站的信息就可以求出列车的即时位置。可以看出,扩频无线电定位与GPS定位原理几乎完全一样,但由于要沿线路设置地面基站,相比GPS成本高。
2 对中国高速铁路列车定位应用技术的探讨
中国铁路已进入高速时代,列车的运行的追踪时间越来越短,对列车精确定位,以保证列车间的运行间隔,是关系到列车运行安全的重要因素,也是直接影响列车控制效率的重要因素。
根据实际情况,中国高速铁路适合选择以下定位方法。
2.1 以基于GS M-R的GP S定位作为主要定位手段
完整的方案是由GPS卫星定位系统和地面移动通信系统两大部分组成,而地面移动通信系统是由指挥监控中心、车载移动单元和GSM-R通信网络三个部分组成。如图1所示。
车载移动单元设备可以为指挥监控中心实时提供每一个移动目标的最新定位数据、运行状况和报警信息等,并自动记录这些信息以便事后查询分析,是用户终端。
指挥监控中心结合GIS(Geographic Information System)电子地图,实时地显示出当前监控、指挥的车辆的地理位置。
GSM-R通信网络是中国铁路新的无线通信平台,可完成数据、语音、图像的无线传输。
本方案采用GPS技术对移动目标进行实时定位,利用GSM-R数字移动通信网络进行实时数据传输,以电子地图和空间信息系统为支撑平台,实现实时的精确的列车定位。
但是GPS定位存在列车过隧道时不能实时定位的问题,而且单一的定位系统偶然的故障会导致整个系统无法正常工作,因此需要辅助定位手段以保证可靠性。
2.2 以查询应答器+雷达测速定位作为辅助定位手段
列车经过应答器,应答器发送报文,由列车接收,这样列车就知道它在线路上的确切位置,即绝对定位。在到达下一个应答器之前,定位的列车位置信息的实时更新得益于雷达测速测距的连续位移测量,即相对定位。当经过又一个应答器时,列车将接收信息调整它的位置参数,以便得到更精确的定位信息。
目前铁路既有线通常使用测速电机测速,通过计算经车轮旋转在测速电机里产生的脉冲来测量列车的速度和距离,其测量精度受列车运动过程中车轮的空转和打滑的影响。所以建议高速铁路选择不受此影响的雷达测速以提高精准度。
3 对中国城市轨道列车定位应用技术的探讨
城市轨道列车的运行路段大部分位于地下隧道,无法利用成本低的GPS卫星定位。适合的方案是扩频无线电列车定位系统,结合查询应答器+雷达测速定位。城市轨道列车的定位采用以上多种方法的综合,可有效地保证精度和可靠性。
城轨扩频无线电列车定位系统由无线总站、无线分站、地面无线基站和车载无线设备组成,既可实现列车定位,又能完成地面与列车的通信、控制中心和控制分区的通信功能。如图2所示。
无线总站设在运行控制中心中,提供控制中心与控制分区之间信息的通信接口,协调相邻无线分区的工作。
无线分站设在控制分区中,实现无线通信以及向列车发送定位信息。
沿线路布置无线基站,基站位置的选择要确保在沿线各点,至少能与4个基站建立无线联络。在列车上装置车载无线设备,通过无线通道与基站通信。基站、列车的时钟实现精确同步。
车载无线设备不断接受来自地面无线基站的信息,选取这些信息中的3个实现定位,其余的信息用于验证定位无误,确保运行安全。车载设备将这些位置信息经过处理生成报告,经扩频、调制后向基站发送,传送至控制分区、运行控制中心,实现列车定位。
4 结束语
在列车运行控制系统中,列车定位有着举足轻重的地位,随着技术的发展,相信将有越来越多先进的通信技术和其他技术应用到列车定位中去,使之更准确、更快速,更好地保证列车运行安全、发挥效率,为旅客提供最佳的服务。
摘要：先进的通信技术在列车定位系统中的应用,使得列车定位更快速、更准确。本文分析讨论了可应用于列车定位中的通信技术:卫星定位、雷达测速测距定位、查询应答器定位、扩频无线电定位。探讨了中国高速铁路列车定位以基于GSM-R的GPS定位为主、以查询应答器结合雷达测速定位为辅的应用方案;探讨了中国城市轨道列车定位以扩频无线电列车定位系统结合查询应答器、雷达测速定位的综合应用方案。
关键词：列车定位,通信技术,高速铁路,城市轨道
参考文献
[1]曾小清等.基于通信的轨道交通运行控制.上海:同济大学出版社,2007
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汽车通信定位技术 篇4
关键词：井下通信,人员定位,自动化,技术研究
随着经济发展对煤矿需求量的加大, 煤矿掘进技术面临着新的挑战, 为确保煤矿的安全生产, 井下通信及人员定位的自动化技术的研究越来越受到人们的关注。矿井自动化技术受关注的原因有两个方面:第一, 自动化技术是技术人员根据矿井的实际环境进行的参数设置, 可较为精确地采集井下所需的数据;第二, 自动化技术代替人工进行数据开采, 可实现矿井安全高效的生产。
1 矿井自动化技术的基本原理
现阶段, 我国用于井下通信的技术主要有:井下小灵通技术、井下WIFI技术和透地通信技术等等。人员定位技术主要有:射频定位技术、GPS定位技术和红外线定位技术等。这些矿井自动化技术以计算机技术为基础, 通过建立地面监控主站、矿用隔爆网络交换机和分站实现地面对矿井的自动化控制。
1.1 井下通信技术的基本原理
井下通信技术网络属于局域网, 局域网的服务器通过隔爆网络交换机与地面监控主站相连, 地面监控主站配有投影仪和电视墙, 可随时监控矿井的动态, 收集矿井内部的实体状态信息和数据信息。
1.1.1 井下小灵通技术的工作原理
井下小灵通技术是由移动通信技术和网络通信技术发展而来, 通过移动通信技术进行实时跟踪定位和监控, 通过网络技术实现地面对矿井的直接控制。因为小灵通技术成本低、易于携带的特点, 工作人员主要将其用于矿井内部的动态监视, 收集矿井内部的数据信息, 为工作人员安排生产提供参照。此外, 矿井小灵通技术不受网络覆盖的影响, 数字通话程度较高, 能实现不间断的通信, 这是较之现代的移动通信网络有过之而无不及的优势。
1.1.2 井下WIFI技术的工作原理
煤矿资源开采是我国动力燃料的主要来源, 这就对矿井自动化技术提出了更多、更高的要求。新时期的矿井自动化技术不仅要实现矿井的自动监测, 更要实现自动化的生产。井下WIFI技术是弥补小灵通技术的频段被收回后的又一有效自动化网络监测技术。井下WIFI技术系统以WIFI无线网络协议和TCP/IP协议为联络手段, 以地面监控主站为实时监控平台, 通过WIFI无线网络对矿井的全方位覆盖, 实现WIFI技术对矿井的监控。
1.1.3 透地通信技术的工作原理
众所周知, 透地通信技术是以地磁波为媒介, 通过无线电波穿透地层实现地面与矿井通信的技术手段。其设备构成比较复杂, 有地面输入设备、大功率发射机、天线和传呼机。由于该技术信息容量小和易受电磁干扰的特点, 其在矿井中的应用范围较小, 主要用于井下紧急情况的救助。
1.2 人员定位技术的基本原理
1.2.1 射频定位技术的工作原理
射频定位技术是通过收集井下工人的指纹实现对其定位的系统, 通过建立数据库进行指纹数据的记录与分析, 完成一对一的对应, 对工人进行监督。该系统记录的数据值只是一种参考值, 在实际估算工人具体位置时, 受工人工作的动态环境的影响, 应用范围不大。
1.2.2 GPS定位技术的工作原理
GPS定位技术依据GPS卫星、地面监控系统和GPS接收机三个部分组成一个完整的定位系统, 实现对井下工人的监督。其工作原理为:地面监控系统向GPS卫星发射位置信息, GPS卫星根据其接受的信息对地面监控系统实现定位与追踪, 将追踪的数据发射至地面接收机, 然后通过接收机将位置信息传送给地面监控显示屏, 运用计算机技术进行精确的计算, 实现对井下工人位置信息的自动化监测。此技术用于成本较高, 目前仅在大型煤矿使用。
1.2.3 红外线定位技术的工作原理
红外定位系统由两个部分组成, 第一部分为工人佩戴能证明自己身份的标签, 第二部分为在矿井内部布置固定的位置接收器。工人在井下工作期间, 通过位置接收器对身份标签进行红外线定位, 位置接收器将记录的身份数据信息反馈给地面监控平台, 地面监控平台根据数据进行具体的估算。红外线定位技术成本较高, 且对矿井中的死角无法进行精确的定位, 因而使用范围较小。
2 井下通信及人员定位的自动化技术研究
2.1 常见通信自动化技术的应用研究
常见的、用于井下通信的技术中, 虽然井下小灵通技术在现阶段因其成本低廉且不受网络的限制, 被广泛应用于井下通信系统, 但由于其使用权限的限制, 日后将逐渐退出历史舞台;透地通信技术依靠电磁波传送信号实现地面与井下的通信, 但在具体的使用过程中受环境的影响较大, 易被外界的磁感信息干扰, 其通信的质量有待商榷, 要解决这个问题, 需要建立完善的计算机保护和屏蔽体系;井下WIFI技术是目前应用较广的技术, 其自身对网络要求较高, 是建设现代化煤矿主攻的方面。
2.2 常见的人员定位自动化技术的应用研究
常见的人员定位技术中, 射频定位技术只是对人员位置信息的估算, 其定位的位置信息精确度较低, 在日后的实际应用中, 因为其成本低廉可能被大范围的使用。笔者认为, 该技术在大面积推广前需要做足改进工作, 提高位置定位的精确度;GPS定位技术和红外线定位技术是现代发展的高新技术, 其使用范围较广, 前者记录的数据信息比后者精确。但二者成本都较高, 因此, 笔者认为要普及这两项技术的应用, 需要增强国家的科研实力, 科技和经济是一国综合国力的标志在井下人员定位自动化系统的研究中体现尤为突出。
3 结束语
井下通信及人员定位自动化技术是煤矿高效生产和工作人员人身安全的保障, 在实际的应用中, 技术人员应根据工程内部具体情况, 考虑各种应用系统的的优缺点, 做出切实可行的应用方案。本文在对通信及自动化技术进行工作原理分析的情况下, 提出了改进的方案, 希望这些改进方案能为我国的煤矿通信和人员定位技术提供发展的方向。
参考文献
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[2]刘立国.矿井通讯及人员定位系统解决方案[J].鸡西大学学报, 2011.
汽车通信定位技术 篇5
1 无线定位技术
无线定位技术利用无线通信技术接收无线电磁波, 并运用相应的算法计算接收到的信息, 从而测量目标位置, 以此实现对目标的精准定位。测量方法决定了测量精度, 因此, 在移动通信系统中, 测量方法是相当重要的技术手段之一。随着无线定位测量方法的改进和完善, 越来越多的无线定位方法不断出现, 使无线定位的准确度逐渐提高。在当前的移动通信系统中, 主要包括GPS定位法、TOA定位法、TDOA定位法、AOA定位法和场强定位法等定位技术。对于上述定位方法, 干扰定位准确度的因素主要有NLOS (非视距传播) 、多径和多址等。
2 无线定位技术的应用
2.1 算法
TOA定位法是利用已知电磁波的传播速度, 并测试出发射机与接收机间电磁波的传播时间, 从而计算两者距离的方法。该方法通过多个基站获取距离信息, 并画圆, 多个圆的交点即目标的可能位置, 如图1 所示。TDOA定位法是指利用信号传输的时间差来计算目标位置的方式, 通过相应的数学理论、1 个TDOA对应目标发送信号到2个基站的时间差, 可得到目标轨迹是以2个基站为焦点的1对双曲线, 并通过计算多个TDOA值, 对应的多条双曲线的交点即目标的可能位置, 如图2所示。AOA定位法是指利用目标与基站的角度关系确定位置的方法, 基站的接收天线阵列可测量目标发射电磁波的到达角度, 从而得出目标和基站的方位线, 多个方位线的交点即目标的可能位置, 如图3所示。
2.2 具体应用
2.2.1 在移动电话盗打中的应用
移动电话盗打是指用户的电话卡被不法分子复制, 并恶意盗打, 使用户在不知情的情况下产生了高额的话费。当出现该情况时, 用户会质疑通信公司在乱扣费, 甚至怀疑通信公司的内部人员在盗打用户电话, 这严重影响了通信公司与用户的关系。而利用无线定位技术可定位盗打人员的位置, 从而为公安机关提供破案线索, 抑制电话盗打现象的发生。
2.2.2 在移动黄页中的应用
通过无线定位技术, 移动黄页可迅速定位用户位置, 从而根据用户位置筛选出相应的信息供用户查询。在此情况下, 不仅可以满足用户快速查询相关信息的需求, 还能进一步扩大移动业务的范围, 从而为移动通信行业创造了可观的经济效益。
2.2.3 在紧急救援中的应用
将无线定位技术应用到紧急救援中是移动通信工程的重大突破, 它使紧急救援的成功率得到了巨大的提升。在紧急救援中, 时间是第一要素。通常情况下, 人们在报警时都需要向警方提供详细的位置, 以便警方快速实施救援。然而, 在一些特殊情况下, 报警人因精神过度紧张、时间紧迫或对所处环境不熟悉等, 无法向警方提供自身的具体位置。此时, 通过用户电话内置的位置服务功能, 警方能快速确定用户的位置, 从而在第一时间开展救援工作。
2.2.4 在智能交通系统和车辆导航中的应用
在智能交通系统中, 需要定位大量车辆的位置。以往, 使用AVL系统定位车辆的位置。然而, AVL系统需要大量的硬件投资, 且会占用宝贵的频带资源。而移动通信系统中的位置服务功能可有效解决上述问题。具体而言, 在需要导航和跟踪的汽车上安装移动车载台, 通过通信基站和车载台, 车辆的位置信息会实时传输至交通管理调度中心, 从而使交通管理调度中心与车辆建立起协调的导航管理。
3 结束语
随着我国社会经济的发展, 人们的生活水平在不断提高, 其在生活品质上也有了更高的要求。各大移动运营商应紧跟时代发展的步伐, 不断更新、改造旧的产品, 并不断研发新产品, 从而吸引用户。本文阐述了无线定位技术的概念, 并详细介绍了无线定位技术的计算方法及其在移动通信系统中的应用, 以期消除定位误差, 不断改进和完善无线定位技术, 使之能更好地为移动通信系统服务, 更好地为人们的生活服务。
参考文献
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汽车通信定位技术 篇6
关键词：室内定位,无线传输,接收信号强度,到达时间差
0 引言
据调查, 人们有87%左右的时间都是在室内活动, 如办公楼、商城、机场大厅、展厅、仓库、图书馆、停车场等, 所以人们对室内定位与导航的需求日益增大, 尤其当室内环境渐趋复杂时, 就更加需要精准确定移动终端或其持有者、一定设施及物品在室内的位置。但与室外环境比, 室内环境却受到定位时间、定位精度及室内复杂格局等现实条件的多方限制, 因此已然较为完善的定位技术目前还无法得到良好的有效利用[1,2,3,4,5,6,7]。而且, 由于复杂环境下的室内定位在地下救助、智能家居、大型展厅等方面表现了重要的应用背景, 这就使得室内定位的研究在一定程度上可以提高生活质量, 保护生命财产安全, 因而此课题研发也相应具备了基础性的现实意义和实用价值。
1 传统定位方法
1.1 TOA方法
基于信号达到时间 (TOA) 的定位方法是通过测量收、发天线间直达波的传播时间来完成测距, 进而利用相关算法实现定位的[8,9,10]。
如图1所示, 使用三个基站 (BS) 定位时, 定义第m个移动台 (MS) 与基站i的距离di为:
上式中, t0为基站向移动台发送信号的时间, ti为移动台接收到发送信号的时间, c为光速。
借助三个基站的距离半径 (d1, d2, d3) , 可由下式具体估算移动台的位置 (xm, ym) 。
1.2 TDOA方法
在室内定位中, 基于达到时间差 (TDOA) 的定位方法一般采用发射天线同时发射两种不同传播速度的无线信号, 接收天线则根据这两种不同信号到达的时间差以及已知信号的传播速度计算收、发天线之间的距离, 再通过定位算法实现定位。TDOA的基本原理是利用双曲线的特性, 即双曲线上的点到焦点距离之差为定值[8,9,10]。TDOA多天线定位系统的定位方式可分为如下三步, 具体表述为:
(1) 测出接收天线接收到的信号到达时间差;
(2) 将该时间差转为距离, 并列入双曲线方程, 形成联立双曲线方程;
(3) 利用有效算法求解该联立方程的解, 即完成定位。
1.3 RSSI方法
基于接收信号 (RSSI) 的定位算法是已知发射节点的发射信号强度, 由接收节点根据收到信号的强度计算出信号的传播损耗, 接着又利用理论和经验模型将传播损耗转化为距离, 以此再计算得到节点的位置[11,12]。
2 参数化室内定位方法
由于室内无线信道的多径问题, 所以一般假设接收信号包含原发射波形的延时及衰减版本的有效集合。这是由几何光学传播模型产生的离散光线路径的结果。因此, 信道冲激响应h (t) 及其傅里叶变换Hn可写为:
式中, ak、Tk分别为第k条路径的幅度和时延;bk、uk分别由bk=akexp (-jω0Tk) , uk=exp (-jωsTk) 给出, 且均为复指数, 同时ω0为研究频段的最低角频率;ωs为角频率采样间隔;N为样本数。
假设有N个复数样本, 将可用p项复指数模型珟Hn估计Hn。其计算公式为:
式中, dk为复指数的幅度, βk为阻尼因子, fk为正弦信号频率;θk为正弦信号初始相位。
基于数学描述对物理过程的可匹配性, 因此可将物理上的多径问题用数学模型中的算法给出相应论述。在理想情况下, 可以通过最小化N个数据的均方误差进行估计, 具体公式为::
3 仿真分析
假设区域为100m×100m, 参数N变化范围为1~15。
实验中的仿真结果如图2和图3所示。图2显示的是在不同参数下定位误差的变化关系, 可以看出, 随着参数N的增大, TOA和RSSI以及本文方法的定位误差均呈现为不同程度的下降, 但是达到一定值时, 其定位误差又逐渐上升了;图3显示的是在不同定位误差下其误差的累积概率分布, 随着定位误差的增大, TOA和RSSI以及本文方法的误差的累积概率分布逐渐增大。通过图2和图3的仿真图形, 可以得出, 本文提出的定位方法的定位精度要高于传统的TOA和RSSI方法。相对于TOA与RSSI, 本文的定位精度更高, 这主要是由于进行了误差估计, 较好地解决了网络结构复杂、多径效应等现实不足, 使得定位结果更为准确、可靠。
4 结束语
本文对传统的TOA、TDOA和RSSI室内定位方法进行了详细的分析, 在此基础上开展了新的室内定位算法研究, 并针对其进行了仿真分析。结果表明本文的方法要优于传统的TOA、TDOA和RSSI室内定位方法。
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汽车通信定位技术 篇7
1 北斗定位通信原理与实现
1.1 语音通信技术原理
系统主要由外设模块、语音处理模块以及北斗处理模块组成, 系统组成框图如图1所示。
系统工作流程:发端用户机外设模块的话筒获取外界语音信息, 语音信息在语音处理模块中经A/D转换、压缩编码后, 形成的数据流通过北斗处理模块封包, 由北斗天线发送给收端用户机;收端用户机将接收到的数据经北斗处理模块拆包后, 送至声音处理模块对语音压缩码流进行解码, 最后经D/A转换还原成模拟语音由听筒输出。
1.2 北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的实现
北斗定位通信可接收北斗卫星RNSS和RDSS信号, 实现无源定位、有源定位和信号收发等功能, 其中RDSS部分实现通信功能、有源定位功能、授时功能等, RNSS部分具有单频B3民码/军码捕获、跟踪、定位功能;若是连续定位, 还可看到用户的运行轨迹;针对通信申请, 则按北斗信号编码协议解析后, 为发信者发送信息, 信息内容以文本框的形式自动显示在地图上层。目前, 由于连续不断确定用户地理位置并将相关信息实时传输回指挥中心需要消耗大量电量, 运动员不能像车辆和飞行器一样携带大容量电池进行供电, 致使北斗定位通信技术连续定位通信较多应用于车辆和飞行器的监控与指挥。
基于客观现实, 在优化北斗基带芯片、功放系统等基础上, 研制了针对运动员的定位通信模块, 极大地减小了定位通信功耗, 实现了定位通信技术在定向运动中的应用。为了提高训练的安全性、运动员定位的准确性以及信息传输的可靠性, 运动员监测终端优先采用我国独立研发的北斗定位通信系统, 不仅能够准确定位和通信, 而且抗干扰能力比较强;地理环境复杂的地区, 在北斗失效的情况下, 运动员监测终端将启用无线自动组网技术, 结合中继器实现运动员监测信息的准确定位及通信。
2 在定向运动中的应用
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中主要对运动员位置、行进路线、完成任务的方法和过程进行定位和监管;对运动员训练情况进行指挥控制和交互通信, 解决训练过程中“又聋又哑”的尴尬问题;对运动员生理参数 (包括心率、呼吸频率、体温以及阻抗) 、安全状态数据进行传输与监测, 并根据相应的安全警界进行预警, 运动员出现安全状况, 可以及时按下求救按钮, 指挥中心会调度最近救护小组按照最近路线最快到达指定地点进行救护, 防止训练过程中伤亡事故的发生;弥补定向运动“只看结果、不计过程”的盲目训练方法的不足, 实现对完成任务各个阶段技能掌握情况的客观、真实、可靠的评估, 及时发现运动员训练过程中存在的问题, 在满足实战要求情况下针对性地指导各项技能进行训练, 切实提高定向运动队训练效果。
2.1 运动员状况监视与预警
(1) 实时监视运动员状况, 准确把握训练情况
定向运动中, 运动员实时所处位置、行进速度、行进方向、行进路线、安全状态等训练状况是教练员急需掌握的信息, 这些信息可以准确反映运动员实时训练状态、训练过程、训练方法、训练趋向等。我国成功研发了北斗卫星导航系统, 北斗定位通信技术恰当地应用于定向运动训练系统中, 实现了定向运动训练的信息化、科学化和高效化。北斗定位技术实现了定向运动中对运动员的实时定位, 北斗短报文通信技术又可以利用北斗卫星将运动员的位置、身体生理参数等信息可靠、安全、实时地传输到指挥控制中心, 指挥控制中心将这些信息数据加载于地理信息系统, 实时监视运动员的训练状况及安全状态;再加上指挥控制平台对数据准确、科学、高效地分析与处理, 教练员就可以准确把握运动员在训练过程中的位置、行进速度、行进方向、行进路线、安全状态等训练信息, 正确指导定向运动训练。
(2) 及时预警安全状态, 安全开展训练任务
定向运动训练中安全是第一位的。传统定向运动训练中, 运动员的安全一直是令教练员提心吊胆的事情。运动员开始训练以后, 其人身安全只能通过三种方式来确保:一是自己按照教练员要求, 并结合自身身体素质;二是教练员组织巡逻力量和定点蹲守;三是出现训练安全状况时恰好有老百姓发现并及时救治。这样就不能及时发现安全隐患, 存在较大的安全死角, 致使一些单位出现训练伤亡事件。
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的合理应用, 不仅可以实时监控运动员的训练情况, 而且还可以及时预警安全隐患, 针对性地指导运动员安全训练, 以达到安全开展训练任务的目的。主要通过两种方式来实现:
(1) 运动员求救。当运动员在训练过程中出现身体不适, 可以按动随身携带的运动员监测终端的求救按钮, 终端进行响应, 并通过北斗通信技术及时将求救信息发送至指挥控制中心, 指挥控制中心就会立即发出报警声音, 并在显示屏上及时、明显地显示求救者的位置、行进速度、行进方向、行进路线、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息, 指挥控制中心及时组织救援。
(2) 指挥控制中心预警运动员训练安全。运动员训练过程中, 运动员的定位信息、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息会通过北斗通信技术实时传输至指挥控制中心, 指挥控制中心的监控与预警平台不仅能实时分析所有运动员的行进速度、行进路线、行进方向, 判断出运动员继续按照相同速度、方向、路线训练的前方安全性;同时, 运动员在同一个位置长时间停留, 要及时做出安全预警并展开救援;还可以从医学上分析每个训练人员的身体安全状态, 是处于正常状态、边界状态, 还是危险状态, 教练员根据运动员实时安全状态做出继续训练、暂停训练并休息和停止训练的决策, 并利用北斗通信技术及时传输至相应运动员终端, 终端做出相应响应。如果是危险状态, 指挥控制中心还要及时调度相应救援力量展开救援。
2.2 训练救援指挥与调度
(1) 正确组织指挥训练, 圆满完成训练任务
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的合理应用, 极大地增加了定向运动组织者组织规划训练的科学性、实践性、灵活性和实战性。主要通过四种方式来实现:
一是利用北斗定位通信技术将训练人员的位置等信息在指挥控制中心实时显视, 超出或即将超出规划训练区域或进入预先设定的训练“禁区”时, 指挥控制平台会及时做出响应, 教练员下达相应的指令;
二是指挥控制中心可以随时利用北斗通信技术向各训练人员通报天气、环境、目标点等公共信息, 也可以根据训练需要广播通报训练任务、虚拟信息等, 达到相应的训练任务;
三是指挥控制中心可以对训练人员进行点名操作, 要求运动员在一定时间内上报所在位置的坐标, 检验运动员的识图用图技能;
四是当运动员无法独立完成作业任务或需要求助时, 可向指挥控制中心发送服务请求, 指挥控制中心根据需要提供导航信息。北斗定位通信技术在定向运动训练中的灵活应用, 确保了训练任务的圆满完成。
(2) 及时调度救援力量, 高效展开救援工作
无论是运动员求救还是指挥控制中心预警运动员训练处于危险状态, 指挥控制中心都要及时响应救援工作。首先, 利用北斗通信功能及时下达停止训练的命令和相应安全医嘱, 并等待救援;其次, 根据各个巡逻力量、救援力量和被救援对象所处的位置, 及时调度最近救援力量展开救援, 确保被救援对象能够及时得到救援, 圆满完成训练任务。
2.3 训练质量评估与提高
(1) 科学评估训练效果, 准确发现训练不足
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的应用, 实时、准确、可靠地反应出了运动员的位置、运动轨迹、运动时间、运动状态等信息, 教练员可以根据这些信息科学评估运动员训练效果。主要从以下四个方面进行评估:
一是路线评估。教练员根据在相应背景下确定的专家库系统, 科学规划出训练任务的运动路线, 并对运动员选择的运动路线作出评估, 判定出相应运动员的规划运动路线技能。
二是过程评估。根据运动员各个训练阶段的位置、时间、状态等情况, 对运动员准确确定站立点的图上位置、正确选择行进路线、合理分配奔跑速度等技能作出科学评估, 并判断出相应运动员的弱项所在。
三是结果评估。教练员对运动员的训练时间、成果或任务的完成情况给出准确评估。
四是综合评估。教练员依据专家库确定评估方法以及各项指标权重, 对运动员训练的综合情况进行科学评估, 准确发现相应运动员的训练不足。
(2) 针对指导训练方法, 有效提高训练质量
针对不同的运动员和不同的训练弱项, 教练员可以利用北斗定位通信技术针对性使用一定的训练方法和训练内容, 有效提高相应运动员的训练短板, 极大提高定向运动的训练质量。
3 结语
北斗定位通信技术在定向运动中的广泛应用, 有效帮助教练员实现了对运动员地理位置、运动路线、运动方向、运动速度、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息的实时监视;实现了对运动员的指挥控制和交互通信, 解决训练过程中“又聋又哑”的尴尬问题;实现了对运动员生命安全的及时预警与救助;实现了对运动员完成任务各个阶段技能掌握情况的客观、真实、可靠的评估, 有效弥补了定向运动“只看结果、不计过程”的盲目训练方法的不足, 为定向运动队进行科学施训、制定训练计划、针对性指导各项技能训练奠定了坚实基础;切实提高训练质量, 防止伤亡等突发事件的发生, 不断增加定向运动的安全性、科学性和实践性。
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