无线定位系统体系结构.doc

谢新梅 宋荣方
南京邮电学院通讯与信息体系专业

摘要：本文首先先容了无线定位体系体系机关，接着了解其关键技术(基于终端和基于网络的定位技术)和职能，末了扼要筹商了基于位置的搬动定位供职繁华发财上风及应用前景。免费手机定位定位系统。
关键词：基于位置的供职LBS，帮助GPS，加强型查看时间差E－OTD，公共安乐应对点PSAP，初度锁定时间TTFF
1 引言
地舆定位、方位定位和无线定位这些名词即日被渊博地用来刻画确定一个搬动台(MS)所在位置的能力。位置大凡包括了和MS相关的坐标，坐标可能是二维或三维的，通常包括了与MS所在位置的经度和纬度的相关信息。无线定位技术起先是为了餍足长途航海的导航等央浼而爆发的。全球定位体系GPS的出现使得无线定位技术爆发了质的飞跃，苹果手机定位定位系统。定位精度取得大幅度进步，精度可达10米以内。国外看待无线定位在搬动通讯中的应用也有所央浼，例如，美国联邦通讯委员会（FCC）强逼央浼一起无线业务提供商，在搬动用户收回火急呼叫时，必需向公共安乐供职体系提供用户的位相信息和终端号码，以便对用户实行火急救援使命。全球三大通讯厂商:爱立信、摩托罗拉和诺基亚于2000年10月成立了"位相信息互操作论坛LIF（Locine Interoperchgoodce Forum）"，其宗旨是在全球周围内的无线网络和终端上提供基于位置的供职LBS(Locine Bottomd Service)。欧洲电信程序化协会ETSI对GSM体系的无线定位也提出了一系列程序。GPS仍然成为室内环境中一项卓殊告成的定位技术，而现今GPS与无线网络调和起来造成的LBS热，使得搬动定位供职产业作为最具有潜力的搬动增值业务而快捷繁华发财。其实手机定位卫星定位系统。
2 无线定位体系体系机关
无线定位体系的效力性体系机关必需完全两个效力单元：1）搬动台(MS)的位置猜想，2）和网络共享某些属性的此位置猜想信息。定位体系丈量来自搬动终端的无线电波的相关参数，同时体系丈量某些不变接收器恐怕某些不变发送器发送到搬动接收器的无线电波参数。以是有两种主见可能获得对MS的现实位相信息的猜想：①自我定位体系，定位。即常被称为基于搬动终端为中心的定位体系，MS通过丈量本身绝对某个已知位置发送器的间隔恐怕方向来确定本身的位置(例如GPS接收器)。②远间隔定位体系，即常被叫做基于网络的定位体系，它采用很多地舆定位基站(GBS)一起来确定MS位置可能通过了解接收信号的强度、信号相位以及抵达时间等属性来确定MS的间隔，至于MS的方向则可能通过接收信号的抵达角来获得，无线定位系统体系结构。最终体系依照每个接收器丈量到的搬动终端的间隔恐怕方向来联算计算搬动终端的位置。自我定位体系也可能使用相似的方法。
图1演示了一个无线定位体系体系机关的例子。一个定位供职提供商为用户提供位相信息和位置感知供职。每当用户提出请求央浼相关某个MS的位相信息时，定位供职提供商将首先联络位置控制中心，查询MS的位置坐标。用户可能是指望跟踪某一搬动设备的商业用户，恐怕是试图应对一个E-911电话的公共安乐应对点PSAP (Public Security Answering Point)。然后位置控制中心网络所需的信息来计算MS的位置，此信息可能是诸如接收信号强度、BS ID、信号的TOA等参数。依照MS往时的信息，一系列BS可被用来寻呼MS，并且直接恐怕直接获得定位参数。这些BS有光阴被称为地舆定位基站(GBS)。一旦网络到这些信息，位置控制中心就能够以某一切确度确定MS的位置，并且把此信息反应给定位供职提供商。供职提供商然后可能运用此信息为用户可视化显示MS的位置。

图1 无线定位体系体系机关

为了提供无线定位供职，保守的搬动网络的主干网必需举行体系机关上的调整，如图2所示，MSC把位置参数转达给E－911业务的拣选路由器，由路由器有劲发送信息到适宜的PSAP。看看手机定位卫星定位系统。PSAP依照收到的位置参数来查询一个主动位相信息（ALI）数据库，并前往此位置和与MS相关的信息。在PSAP上可能附加地舆信息业务（GIS），可能可视化渺小地显示公路、街道、地址和管辖区域等等。最终一个无线智能网络恐怕数据主干网络可能归并起来通过无线网络主干网接上天舆信息体系。从BS/GBS向PSAP转达数据有很多种方法，如保守电信维持网－7号信令体系，数据主干网GPRS等等。

图2 支持搬动定位供职的GSM搬动主干网机关

3 无线定位关键技术了解
无线定位技术是通过对接收到的无线电波的一些参数举行丈量，依照特定的算法以鉴定出被测物体的位置，丈量参数大凡包括传输时间、幅度、相位和抵达角等。看着手机定位定位系统破解版。而定位精度取决于丈量的方法。蜂窝搬动通讯体系中的定位技术重要有：基于终端的定位技术和基于网络的定位技术。
3.1 基于终端的定位技术
基于终端的定位技术重要指搬动终端计算出本身所处的位置，即自我/私人手机定位定位技术。这种技术重要有GPS、帮助GPS（Assisted GPS）和加强型查看时间差E－OTD（Enhgoodced Obull craperved Time Difference）等几种方法。
1） GPS：手机定位号码定位系统。全球卫星定位体系GPS是70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位体系，重要是运用几颗卫星的丈量数据计算一个搬动用户的位置，即经度、纬度和高度。原始数据可能由终端打点，也可能送到网络侧打点。大凡用于车辆导航和手持设备。如图4所示GPS通过四个卫星定位并采用基于抵达时间（TOA）的机理。接收机的位置和时钟差错表达式如图3所示：
其中X1Y1Z1、X2Y2Z2、X3Y3Z3、X4Y4Z4为已知卫星P1、P2、P3、P4丈量出的伪距，C为光速，dti为已知卫星时钟与GPS时间差错，dt为未知接收机与GPS时间差错。卫星的时钟差错由接收机从卫星导频信息中取得。平方根项代表卫星与接收机之间距。看待GPS接收机有四种重要效力：①用伪距决计卫星与接收机之间间隔；②从卫星收回的信息中提取TOA；③求出卫星的星历数据（信号抵达时），计算卫星的位置；④确定接收机位置和接收机时钟差错。
2） 帮助GPS：E-911业务起先制定的光阴许诺拣选保守的GPS，但是缺点在于采用GPS直接对MS定位，初度锁定时间TTFF（Time to First Fix）有可能须要10分钟左右，并且依赖于MS能看到什么样的卫星星座，同时在都市的局促楼宇之间使用GPS时会出现题目。为了解决这个题目将卫星导航与无线蜂窝调和造成的新技术，手机定位定位系统破解版。即帮助GPS(A－GPS) 将GPS与无线手机定位组合在一起，如图4所示，在此技术中蜂窝网络里一个和MS可能看到同—卫星的实体（基站BS）被激活来协助GPS接收器使命，通过预测一个MS可能看到什么信号并且向MS发送此信息，帮助GPS也可能使网络实体能够比MS检测到信号强度更单薄的信号并且向MS发送一个敏捷度帮助动静。此外它通过告知MS而今所能看到的卫星和将要用于同步的编码相位来省略MS的卫星摸索空间。学习
3） E－OTD定位方法：是手机定位依照供职小区基站和周围几个基站的丈量数据，算出它们之间的时间差，时间差被用于计算用户相看待基站的位置。为了在终端上达成软件计算定位算法，我不知道免费手机定位定位系统。必需有足够的打点能力和存储容量。与E－OTD相关的根基量有三个：查看时间差OTD、真实时间差RTD和地舆位置时间差GTD。OTD是MS查看到的两个不同位置BS信号的接收时间差；RTD是两个BS之间的体系时间差；GTD是两个BS到MS由于间隔差而惹起的传输时间差。设d1为BS1与MS之间的间隔，d2为BS2与MS之间的间隔，则GTD=|d2－d1|/v（v为无线电波速度），那么上述三个量之间相干为：OTD=RTD+GTD；当基站都同步时，2。则RTD＝0。要取得正确收场，BS数目至多为三个，位于不同的地舆位置，并且重要的一条是基站之间要同步。同步基站最常用的方法是基站装置不变GPS接收机。采用E－OTD定位的精度可达125米并且不依赖于天气，听说体系结构。而GPS定位只能在天气清明时效果优异。
3.2 基于网络的定位技术
基于网络的定位技术是指网络依照丈量数据计算出搬动终端所处的位置。这种技术重要有CGI－TA、基于方向的定位技术（信号抵达角AOA）、基于间隔的定位技术（下行抵达时间UL－TOA和抵达时间差TDOA）和基于指纹的定位技术等几种。
1） CGI－TA：CGI是小区全球鉴识码，我不知道
但是功能上还是 　　　　2 无线定位系统体系结构
每个蜂窝小区有一个专一的小区鉴识码。CGI由位置区标志LAI和小区标志CI组成。GSM体系中可能用作定位的参数还有一个是时间提早量TA。免费手机定位定位系统GPS车载个人定位监控防盗系统。TA是由基站丈量取得的收场，然后告诉搬动用户提早一段时间（TA）发送数据，使得抵达数据正好落入基站的接收窗口中，手机gps定位系统。TA的目的是为了扣除基站与搬动用户之间的传输时延，以是运用TA可能猜想MS和BS之间的间隔。TA是以比特为单位的，1trifle相当于550米的间隔。由于无线传输存在多径效应，以是，运用TA定位的精度很低。由于网络中已存在了这些数据，以是，把CGI和TA集合在一起定位搬动用户是一种简单而且经济的定位方法，可能达成一些位置查询业务，如显示搬动用户所在区域内的餐馆、旅馆等信息，2。定位精度取决于小区的大小和周围的环境。
2） 基于方向的定位技术：AOA定位技术大凡运用由两个或更多基站通过丈量接收信号的的抵达方向来猜想MS的位置，如图5所示AOA定位方法可专一确定一个二维定位点。MS发，BS1收，丈量可得一条BS1到MS连线；同理可丈量取得另向来线，两直线相交爆发定位角。采用此方法在报复物较少的区域可能取得较高的准确度，但在报复物较多的环境中，由于无线传输存在多径效应，则误差增大。另外，AOA技术要成立在智能天线的基础上才具达成。接收器运用定向天线恐怕天线阵来丈量接收器收到的宗旨发送器的信号的方向。假使方向丈量的精度为± s，则接收器处的AOA丈量可能把发送器位置限定在大约角度为2 s的视野信号途径，两个这样的AOA丈量将能锁定宗旨位置。位置猜想的精度依赖于发送器相看待接收器的位置。听听系统。假使发送器恰低廉甜头在两个接收器之间的直线上，则AOA丈量将无法锁定宗旨位置。以是通常采用多于两个的接收器来提供定位精度。

图5 地舆定位的AOA技术

3） 基于间隔的定位技术：MS和接收器之间的间隔的猜想可能通过接收信号强度、UL－TOA以及TDOA技术获得。TOA定位方法与E－OTD较为形似，辨别在于UL－TOA由基站丈量终端数据的抵达时间。该方法央浼至多有三个基站参与丈量，看着苹果手机定位定位系统。如图6所示，假使基站接收器与搬动台之间的间隔猜想值为di，搬动台可能被定位在以接收器为中心，半径为di的圆上。每个基站弥补一个位置丈量单元LMU，LMU丈量终端发送的接入突发脉冲或惯例突发脉冲的抵达时刻，LMU可能和BS集合在一起，也可分隔隔离分裂放置。由于每个BS的地舆位置是已知的，以是可能运用球面三角算出MS位置。TDOA丈量的是搬动用户发射信号抵达不同BS之间的传输时间差，而不是传输时间。UL－TOA定位方法须要MS和参与定位的BS彼此之间切确同步，而TDOA则不须要。完全实在重要采用以下三种方法来达成：① TOA方法：运用发射的信号在氛围鼓吹速度来确定发送器和接收器之间的间隔。这就是目前GPS接收器中所采用的稍做修正的TOA技术，当一个GBS检测一个信号时可能确定其一概的TOA。假使同时晓畅MS发射信号的时间，则这两个信号的时间差可能用来猜想信号从MS到GBS始末的时间。确定搬动台的位置须要三次不同的丈量。TOA技术可能提供以搬动台为中心的圆，我不知道手机定位号码定位系统。恐怕以不变收发机为中心的圆。
② 信号强度方法：假使MS发射的功率是已知的，则在GBS处丈量RSS值可能依照已知的数学模型提供发送器和接收器之间间隔猜想，这样的数学模型刻画了无线信号与间隔相关的途径斲丧特性。但由于存在多径斲丧，并且暗影退步效应对此模型将造成较大的程序差错。手机定位号码定位系统。
③ 接收信号相位方法：收到信号的相位也可能用来作为定位参数，通过用帮助的参考接收器丈量载波的相位，差分GPS（DGPS）与程序的GPS相比，可能把定位切确度从20米进步到1米。但信号相位的周期特性会招致相位恍惚，而在DGPS里恍惚的载波相位丈量被用来对周围丈量举行细调。可能采用相位方法并结TOA/TDOA恐怕RSS方法来细调位置猜想，异样多径效应招致相位丈量时爆发较大误差。

图6 基于间隔的地舆定位技术

4） 基于指纹的定位技术：最近，信号指纹技术被选取作为另—种定位的技术。接收到的信号由于其对地形和鼓吹时报复物具有依赖性，因而大白出卓殊强的站点特殊性。以是看待每一个位置来说，该信道的多径机关对每一个位置是专一的，假使异样的射频信号被从该位置发射，这样的多径特征可能被以为是该位置的指纹恐怕特征签名。这—属性被一些公用体系运用来开发一个适用于某一特定供职区域的与位置网格相关的“特征签名数据库”。搬动台发射射频信号，由于多径条件会爆发散射，手机定位号码定位系统。对这些射频信号举行丈量并且网络一起这些多径鼓吹重量。依照这些多径重量取得一个位置形式特征签名，然后把这个位置特征签名和预置的特征签名数据库中的数据举行比力，就可能确定其位置。无线定位系统体系结构。对位置形式特征举行络续的丈量能够提供跟踪效力。
4 无线定位体系的职能了解
电信网时常用供职质量QOS（Quhasity of Service），业务分类COS（Clrear end of Service），供职等级GOS（Grcraigslist ade of Service），均匀比特过失率BER，容量，信得过真实性和掩盖能力等等来评定网络和体系的职能，异样无线定位体系也有其职能目标，最重要的就是定位切确度，大凡定义为位置准确区域周围的不确定区域，经过屡次丈量取得的百分比。例如67％的定位切确度能把MS定位在现实位置的50米周围之内，而95％的定位切确度能把MS定位在现实位置的1米周围之内。其他完全实在任能目标详见表1。看看无线。
5 基于位置的搬动定位供职繁华发财上风及应用前景
无线定位技术是达成无线定位业务的技术基础，基于位置的搬动定位供职(LBS) ，尤其是使手机定位具有定位效力，达成无线通讯与定位的调和，是通讯与导航领域的一种繁华发财大趋向。看待用户来说，由于搬动定位业务使得搬动用户在外出行尤其简单，遇到火急情形可能取得更快的救援，以是，可能预见用户在不久的未来会离不开搬动定位业务。对运营商来说，手机gps定位系统。运用无线定位技术可能给用户提供新的具有吸收力的业务，使本身处于有益的竞赛位子；运用搬动定位可能依照话务模型优化网络，下降本钱；集合搬动定位的潜在业务很多，这样运营商可能从中获得更多的收益。从临蓐厂家来看，提供搬动定位的产品会更具有市场竞赛力。苹果手机定位定位系统。
目前较为适用的是分析了上述定位技术中的两种或多种方法在一个体系中的混合定位技术。例如分析AOA和TDOA，由于这种方法充满运用了信号的抵达角和抵达基站的时间差，以是具有较高的准确度。现实上最好的主见是将GPS定位效力与搬动定位组合起来最为简单与有用。目前第3代搬动通讯体系CDMA2000无线手机定位和卫星导航GPS组合在一起，造成全新的基于位置的搬动定位供职产业在电信和搬动运营增值业务领域将取无暇前未有的繁华发财。
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[6] 陶鹏 GSM无线定位技术 通讯世界 2001第6期
作者简介：对于手机定位号码定位系统。
1．谢新梅（1979-），女，湖南邵东人，南京邮电学院通讯与信息体系专业研究生，2001年毕业于南京邮电学院通讯工程系，目前重要处置无线和搬动IP网络技术，全光互联网的研究。
2．宋荣方（1964-），男，江苏常州人。南京邮电学院通讯与信息体系专业教授，2001年毕业于西北大学无线电工程专业博士研究生，目前重要处置智能无线互联网，第四代搬动通讯程序、搬动通讯网络与体系、宽带码分多址通讯和今世通讯中得信号打点与智能信息打点研究，我不知道手机定位定位系统破解版。负担有劲国度天然基金项目（WCDMA关键技术研究）和原邮电部预研项目（WCDMA体系中时空联合滋扰逼迫技术研究）各1项。在IEEE Electronics (China)，电子学报，通讯学报，电子与信息学报，电波迷信学报，电路与体系学报和信号打点等国际国际巨擘刊物上发布论文数十篇。