關于影子定位技術的研究

張召海

【摘要】 通過分析視頻獲取時間、地點信息是案件偵探、大地測量、導航等方向的重要手段，在這其中具體應用到的方法便是通過分析視頻中影子的變化進行定位。

【關鍵字】 太陽影子 定位 太陽高度角 赤緯角 最小二乘法

科技的發(fā)展使得GPS在大地測量方面得到了廣泛的應用，布點靈活、定位精確等特點使其發(fā)展迅速。然而，由于偏遠地信號弱、內置信息準確度低，GPS效果并不理想。此時，太陽影子定位技術的優(yōu)勢值便凸顯出來。

一、太陽影子定位技術

若將地球近似為一個圓，由標桿影子長度的變化便可以近似看出太陽運動的軌跡。假設地球靜止不動，即把地球做參照物，太陽繞地球運動。便可得到太陽方位角與影子變化的關系，同時根據(jù)影子頂點坐標通過擬合，結合北京標準時間，得出經度，根據(jù)太陽高度角的關系得出緯度。最后由經緯度利用Google地圖找到該地點。

二、實例分析

此處以2015全國大學生數(shù)學建模競賽A題為例進行分析。影子頂點坐標隨時間變化的關系已知，測量日期為4月18日。

根據(jù)影子坐標，通過最小二乘法擬合出一條關于影子長度隨時間變化的曲線如圖1。從曲線圖中得知直桿影子最短時所對應的當?shù)貢r間 tlocal，tlocal可認為北京時間即東經120度的地方。而桿的影子最短時北京時間為12：00根據(jù)公式：

然后利用太陽的高度角與緯度的關系得

由以上的關系式可計算出太陽直射緯度？。

最后根據(jù)影子頂點的坐標擬合出影子長度關于時間的曲線，通過與北京標準時間進行比較，根據(jù)時差算出該地的經度為116度40。

并通過日期確定赤緯度δ，并利用谷歌地圖定位得下列地點（經度，緯度）：（20.18，116.40），（30.35，116.40），（30.32，116.40），（30.30，116.40）

由得到的地點可知，緯度變化影響較小，經度變化影響較大。經度影響時間，時間越早地點越往東，反之越往西。然而太陽高度角主要受緯度的影響，太陽越高太陽緯度越低，反之太陽緯度越高。

由相關資料和調查的實際情況可知緯度影響到該地的獲熱量，經度的高低影響到降水量，根據(jù)這兩個因素我們可以確定出最適合居住的地點。

三、結論

本文使用太陽影子定位技術，根據(jù)視頻資料中物體影子的變化確定了視頻的拍攝地點。由于影子長度由測量獲得，所以最終確定的經緯度具有一定的誤差。

參 考 文 獻

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