三角定位

定位系统

英国历史学家兼作家汤姆·布鲁克斯（Tom Brooks）在其作品《史前英国几何学》（Prehistoric Geometry in Britain）中提到，英格兰南部和威尔士发现众多这样的地标。他通过分析发现，从诺福克到北威尔士的1500个地标通常是巨石或山顶城堡等明显标志物。每个地标都在相邻地标的视野范围内。这套定位系统工作原理类似于近代地质测量中常用的“三角测量法”。布鲁克斯发现，这些地标排列有序，组成一系列等腰三角形。每个三角形两条等边的公共顶点位置就是一处古代村落。依靠这种“导航系统”，当地古代居民不用携带地图就可以随意出行而不必担心迷路。

定位技术

先说下定位技术，一个比较常用的是GPS，也就是全球卫星定位技术。还有就是UWB（ ultrawideband，超宽带）三角定位技术、使用三角测量法精确算出使用者的位置，使用UWB技术可使定位误差在2厘米之内，优于全球卫星定位技术。

以GPS定位原理为例：24颗卫星平均分布在6个轨道面,每一个轨道面上各有4颗卫星绕行地球运转，让地面使用者不论在任何地点、任何时间,至少有4颗以上的GPS卫星出现在我们上空中供使用者使用。每颗卫星都对地表发射涵盖本身载轨道面的坐标、运行时间的无线电讯号,地面的接收单位可依据这些资料做为定位、导航、地标等精密测量。

GPS定位系统是利用卫星基本三角定位原理，GPS接受装置以量测无线电信号的传输时间来量测距离。由每颗卫星的所在位置,测量每颗卫星至接受器间距离,即可算出接受器所在位置之三维空间坐标值。使用者只要利用接受装置接收到3个卫星信号,就可以定出使用者所在之位置。一般的GPS都是利用接受装置接收到4个以上卫星信号来定出使用者所在之位置及高度。

技术历史

当前北美的定位服务开始于1996年，那时美国通信委员会通过了这个颇有争议的Enhanced911法案，这个法案，在1999年又再次修订，要求无线运营商可以在50至100米之内定位一个手机。任何手机只要拨打美国全国紧急服务电话911，就可以找到你，即使你不知道你在哪里。同时，这能力的首次展示已经在某些地方开始了。从2002年的晚些时候开始，整个Sprint PCS网络已经具备了紧急定位的能力。其他网络，如Cingular Wireless，也成功地完成了在Wilmington的定位技术测试。

这种定位技术无需对手机作多大的修改。定位方法可能会用到来自GPS的信息，但是不会经常使用。如何正确地实施定位技术就要依靠发挥手机网络的根本作用了。在欧洲，主要的手机标准是GSM，而GSM也开始在美国流行。对GSM网络而言，定位技术被称为Uplink Time Difference of Arrival。这种技术依靠一种三角的形式：它至少需要三个手机基站来接收信号，然后通过这三个信号到达时间的不同来计算出位置。在基站密布的市区准确度是最高的。这种技术不需要客户购买新的手机，也不会影响网络的性能。

而CDMA网络是一个码分多址的网络，它的定位技术被称为辅助的GPS，正如名字所示，是利用卫星网络定位的。用这种方法，无线运营商或一个独立GPS数据反馈服务器发送从GPS接收器收到数据“提示”给手机，手机接收到这些信息，快速的修正自己的位置。

服务器或GPS接收器可以安装在每个手机基站上，GPS接收器也可以内置于手机中，它在野外也工作良好，因为它是接收卫星的信号，Sprint PCS，Verizon和Nextel是使用这种技术的。

在欧洲和美国的911服务类似的定位服务，已经也开展起来了。它们的服务号为112。从7月24日起，欧洲的运营商也被强制要求提供定位服务。这次是一个Enhanced 112法案了。

偏差估算

传统的三角定位是通过对位置的估计实现的。提出了一种基于两观察站位置偏差估计对运动辐射源定位的方法,采用优化的最小二乘和卡尔曼滤波算法实现定位。这种算法可使定位误差圆概率模糊区迅速减小,缩短收敛时间,实现了快速定位跟踪的目的。建立了位置偏差的状态方程和测量方程,用上述算法进行了计算机仿真。该方法与位置估计仿真曲线进行了比较,收敛时间从2 s降低到1 s,并且提高了定位精度。

远古实例

历史学家在英国南部发现一套建立于5000年前的原始“导航系统”，令人不得不叹服远古先民的智慧。这套古代“导航系统”依靠的不是卫星和全球定位系统（GPS）终端，而是许多建在山丘或高地上的定位地标。

技艺精湛

布鲁克斯在GPS坐标图把这些定位点标出后发现，虽然有些三角形边长超过160公里，但所有地标误差均不超过100米。以如此小的误差来构建这些三角形，要求当时的人们掌握高超的几何学知识。

“这决不可能只是巧合，”英国《每日邮报》14日援引布鲁克斯的话说，“这种几何测量十分先进和复杂。我们曾经认为石器时代的先民原始而野蛮，但现在看来必须彻底重新审视这种观点。”“我们的祖先是技艺精巧的工程师，具有极高想象力和创造力，”他说。他还进一步大胆假设，居住在这里的古代人也许是第一套导航系统的发明者。

作用意义

5000年前冰川期结束后，原来的低地和山谷变成沼泽，所以当时的人需要在高地重新建立村落，休养生息。由于当时生存环境恶劣，先民还必须不断探索新定居点以增加人口。这套三角形导航系统为当时各定居点之间的商业往来服务，同时一些帮助建设新定居点的工人也可以用它找到回家的路。

这套精密复杂系统的问世比古希腊人发明几何学还早2000多年。

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