來源： 北斗圈
定位技術，你知道那些？
一．古代的定位方式
古代的定位方法，第一是利用星象。東晉僧人法顯在訪問印度乘船回國時曾記述：「大海瀰漫無邊，不識東西，唯望日、月、星宿而進」。到了元、明時期天文定位技術有很大發展。
當時採用觀測恆星高度來確定地理緯度的方法，叫做「牽星術」，所用的測量工具，叫做牽星板。根據牽星板測定的垂向高度和牽繩的長度，即可換算出北極星高度角，它近似等於該地的地理緯度。
鄭和率領的船隊在航行中就是採用「往返牽星為記」來導航的。在航行中，他們還繪制了著名的《鄭和航海圖》。
中國的航海圖雖然宋代就已應用，但多只是以近海為主，不能滿足大船隊的遠航需要。鄭和與他的助手王景弘依據多次航行所得的海域和陸地知識，製成了遠航圖冊，名為「自寶船廠開船，從龍江關出水直抵外國諸蕃國」，後人稱之為「鄭和航海圖」。該圖以南京為起點，最遠達非洲東岸的圖作蒙巴薩。
全圖包括亞非兩洲，地名50O多個，其中中國地名佔200多個，其餘皆為亞洲諸國地名。所有圖幅都採用「寫景」畫法表示海島，形象生動，直觀易讀。在許多關鍵的地方還標注「牽星」數據，有的還注有一地到另一地的「更」數，以「更」來計量航海距離等。可以說，鄭和航海圖是中國古代地圖史上真正的航海圖。
司南是中國春秋戰國時代，發明的一種最早的指示南北方向的指南器，還不是指南針。
早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），中國人就發現山上的一種石頭具有吸鐵的神奇特性，併發現一種長條的石頭能指南北，他們管這種石頭叫做磁石。古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是中國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。
司南的「司」就是「指」的意思。
根據春秋戰國時期的《韓非子》書中和東漢時期思想家王充寫的《論衡》書中的記載，以及現代科學考石學家的考證和所製的司南模型，說明司南是利用天然磁石（古代稱慈石，用慈愛來描述磁石吸鐵現象）製成湯勺形，由其勺柄指示南方。
而在春秋戰國時期的《管子》書中和《山海經》書中便有了關於慈石的記載，而在這一時期的《鬼谷子》書中和《呂氏春秋》書中還進一步有了慈石吸鐵的記載。
這可以說是古代最早的磁指南器，現在北京的中國歷史博物館和其他地方的許多博物館，都有司南的模型展出。這裡要指出關於指南車的問題，歷史上傳說黃帝（約公元前47世紀）和西周周公（約公元前21世紀）曾製造和使用指南車，但是經過後來的文獻考證和模型製作試驗，都已證明指南車與指南針沒有關係，漢代以後的指南車是依靠機械結構，而不是依靠磁性指南的。現在北京的中國歷史博物館中也有指南車的模型。
二．定位技術的發展
早在15世紀，人類開始探索海洋的時候，定位技術也隨之催生。主要的定位方法是運用當時的航海圖和星象圖，確定自己的位子。
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隨著社會和科技的不斷發展，對導航定位的需求已不僅僅局限於傳統的航海、航空、航天和測繪領域。GPS作為常見的導航定位系統，已經逐漸進入社會的各個角落。尤其在軍事領域，對導航定位提出了更高的要求。
導航定位的方法從早期的陸基無線電導航系統，到現在常用的衛星導航系統，經歷了80多年的發展，從少數的幾種精度差、設備較龐大的陸基系統，到現在多種導航定位手段共存，設備日趨小型化的發展階段，在技術手段、導航定位精度、可用性等方面均取得質的飛越。
2.1陸基無線電導航系統
2.1.1 第一次世界大戰期間
陸基無線電導航系統，是從20世紀20年代第一次世界大戰期間，開始發展起來的。首先是應用在航海，逐漸擴展到航空領域。其技術手段主要是採用無線電信標。
艦船和飛機接受信標的發射信號，通過方向圖調制測出與信標的方位，從而確定自身的航向。這時的導航主要側重是側向，定位能力比較差。
2.1.2 第二次世界大戰及戰後時期
第二次世界大戰及後期，無線電導航定位系統飛速發展，出現了許多新的系統，並在不斷發展，到目前大多系統仍在廣泛使用。
這其中主要有羅蘭-A（Loran-A）、羅蘭-C（Loran-C）、台卡（Decca-A）、奧米伽系統、伏爾/測距器（DME）和塔康（Tacan）等。
（1）羅蘭-A和羅蘭-C
羅蘭-A和羅蘭-C的基本原理是發射脈衝信號，利用雙曲線交會定位，20世紀50年代末產生的羅蘭-C在羅蘭-A的基礎上，對發射信號進行了改進，使得用戶可以得到幾百米量級的定位精度和微妙級的授時精度。目前各國已建成近100個發射台站，但仍不能覆蓋全球。
（2）台卡和奧米伽
台卡也是一種雙曲線，主要針對歐洲的海上用戶。其精度和覆蓋範圍均不如羅蘭-C。隨著羅蘭-C西北歐台鏈的建成，其永華逐漸減少。
奧米伽是針對以上幾種系統存在的不能覆蓋全球的問題而由美國在20世紀50年代中期研制的。採用低頻連續波發射（10—14KHz）,雙曲線定位。缺點是定位精度低、有多值性、數據率低和設備昂貴等。隨著衛星導航定位系統的使用，奧米伽已於1997年關閉。
（3）伏爾+測距器（DME）
該系統主要針對航空用戶研制。本質仍是一種甚高頻全向信標，只能給飛機指示方位。所以，在1949年又將測距器納入了系統中。測距器與伏爾信標置於一地，採用詢問和應答的方式，能夠為110架左右飛機提供距離測量的服務。
（4）塔康（Tacan）
工作在L頻段，採用脈衝體制，同時提供方位和距離坐標，具有設備小的優點，在航空導航歐較為廣泛的應用。
2.2自主式導航
路基導航定位系統雖然具有價格低、可靠新高等優點，但它依賴於電磁波在空中的傳播，系統的生存能力、抗干擾能力和抗欺騙能力較為薄弱。因此，自主導航也逐漸得到了發展。主要有慣性導航和多普勒導航兩種。
2.2.1慣性導航
慣性導航系統（INS）是一種推算導航，20世紀60年代開始投入使用。是以慣性測量器件——陀螺為中心，通過測量載體的三維加速度。積分測速和測距，然後根據起點坐標推算載體當前坐標的一種定位方法。其優點是完全自主導航，缺點是精度隨著距離和時間的推移逐漸降低，往往需要定期校準。
目前慣性導航系統一般都和衛星導航系統結合使用，利用衛星導航系統為其提供校準坐標。
2.2.2多普勒導航
20世紀50年代開始發展，利用機載多普勒雷達探測地面，測出飛機的三維速度，進行推算導航。與慣性導航的區別是使用機載雷達完成載體的實時三維速度測量。相同之處是：由於雷達存在測量誤差，所以其定位誤差隨時間的累積逐漸擴大。
三．現代定位技術的發展
隨著數據業務和多媒體業務的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在複雜的室內環境，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環境中，常常需要確定行動終端或其持有者、設施與物品在室內的位置資訊。
但是受定位時間、定位精度以及複雜室內環境等條件的限制，比較完善的定位技術目前還無法很好地利用。因此，專家學者提出了許多定位技術解決方案，如A-GPS定位技術、超聲波定位技術、藍牙技術、紅外線技術、射頻辨識技術、超寬頻技術、無線局域網路、光跟蹤定位技術，以及圖像分析、信標定位、電腦視覺定位技術等等。
這些定位技術從總體上可歸納為幾類，即GNSS技術（如偽衛星等），無線定位技術（無線通信信號、射頻無線標籤、超音波、光跟蹤、無線傳感器定位技術等），其它定位技術（電腦視覺、航位推算等），以及GNSS和無線定位組合的定位技術（A-GPS或A-GNSS）。
3.1 GPS與A-GPS定位
常見的GPS定位的原理可以簡單這樣理解：由24顆工作衛星組成，使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星， 測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。
在整個天空範圍內尋找衛星是很低效的，因此通過 GPS 進行定位時，第一次啓動可能需要數分鐘的時間。這也是為啥我們在使用地圖的時候經常會出現先出現一個大的圈，之後才會精確到某一個點的原因。
不過，如果我們在進行定位之前，能夠事先知道我們的粗略位置，查找衛星的速度就可以大大縮短。
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