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移動通信網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)及應(yīng)用論文
摘要：社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們之間的交流日益密切和頻繁，同時人們活動范圍的不確定性也越來越大。于是對用戶的位置信息進(jìn)行定位顯得愈發(fā)重要。目前，伴隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，位置服務(wù)開始得到重視并得到應(yīng)用。移動通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺（MS）定位則是移動通信網(wǎng)絡(luò)中開展位置服務(wù)的重要前提。因此，文章重點就移動通信網(wǎng)絡(luò)的移動臺定位技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行略述。
關(guān)鍵詞：移動通信網(wǎng)絡(luò)；移動臺定位技術(shù)；應(yīng)用
1 無線定位的概念
無線定位主要指的是運用無線電波信號，來對移動臺所處實際位置進(jìn)行確定的一種技術(shù)。通常來說，位置信息主要包含了和移動臺相關(guān)的坐標(biāo)，諸如移動臺所在位置的經(jīng)緯度以及高度等相關(guān)信息。對于無線定位而言，其最為重要的質(zhì)量指標(biāo)就是定位系統(tǒng)的精度，其可以理解為位于準(zhǔn)確區(qū)域周圍的不確定區(qū)域，采用多次定位測量之后而最終得到的一個百分比值。例如67%的定位測量則表示其可以定位移動臺到實際位置50m范圍的距離，而95%的定位測量則可以定位移動臺到實際位置150m范圍的距離。實際生活中，不同的定位服務(wù)需要不同的定位精度。諸如天氣預(yù)報、交通信息等需達(dá)到200km，但是導(dǎo)航以及設(shè)備定位則需要達(dá)到10-50m。
2 定位方法及應(yīng)用
定位移動通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺，可以采取如下兩種定位方法，也可以將二者進(jìn)行混合使用。以下將詳細(xì)予以論述。2.1利用無線電波信號的特征參數(shù)進(jìn)行定位該定位方法主要是將已知位置基站和移動臺之間所傳播的無線電波信號的特征參數(shù)通過檢測，以便于對移動臺的實際距離、方向以及其他要素等進(jìn)行確定�，F(xiàn)階段，蜂窩網(wǎng)絡(luò)是移動通信網(wǎng)絡(luò)最為常用的網(wǎng)絡(luò)形式，對其進(jìn)行移動臺定位，主要包括了基于方向和基于距離兩種定位方法。（1）基于方向的定位技術(shù)。到達(dá)角（AOA）定位技術(shù)主要是基站借助接收機天線陣列來對移動臺發(fā)射電波的入射角進(jìn)行測量，也就是信號的方向，從而構(gòu)成基站到移動臺的徑向連線，也就是方位線。若需要測量的方向的精度為±s，則可以限定移動臺的角度在2s的視線路徑上。通過兩個基站的AOA測量，則可以對目標(biāo)移動臺的位置進(jìn)行確定。該定位方法原理簡單，但是實際應(yīng)用中還存在一些缺陷，因此較少應(yīng)用到目前的移動臺定位中。（2）基于距離的定位技術(shù)。估計移動臺和基站之間的實際距離，可以利用接收信號的強度、到達(dá)時間、到達(dá)時間差以及信號的相位來獲取。在二維空間中，對于移動臺位置的的測量需要3次，在三維空間中，則需要進(jìn)行4次測量。例如如果預(yù)估基站和移動臺間的距離為d，則第一次測量時可以定位移動臺在以基站為中心、半徑為d的圓上。第二次測量則定位其在2個圓相交的圓弧里；第三次測量則可以對移動臺的位置進(jìn)行鎖定。2.2利用移動臺接收的GPS導(dǎo)航電文進(jìn)行定位GPS測量技術(shù)的定位原理主要為三角測量。其運用多星高軌測距體制，并將接收機和GPS衛(wèi)星之間的實際距離作為基本的觀測量。如果地面的用戶利用GPS接收機可以同時接收到3顆以上衛(wèi)星的信號，再合理運用偽距測量或者是載波相位測量，則可以對衛(wèi)星信號到接收機的實際時間、距離等進(jìn)行測算，然后再綜合考慮各個衛(wèi)星所處的實際位置，相交衛(wèi)星和用戶等多個等距離球面后，方可準(zhǔn)確定位用戶的三維（經(jīng)度、緯度、高度）坐標(biāo)以及速度、時間等相關(guān)參數(shù)�，F(xiàn)階段，常用的移動臺定位技術(shù)包括單純的GPS定位技術(shù)、A-GPS技術(shù)以及GAPONE定位技術(shù)。前者主要運用于專用的GPS定位終端中，例如車載臺燈。后兩者則應(yīng)用于移動通信和聯(lián)通的相關(guān)位置服務(wù)中。
3 定位誤差
通常而言，定位的精度取決于多種因素，諸如電波的傳播環(huán)境、接收器的具體設(shè)計狀況、噪聲以及干擾特性等。在目前的蜂窩信息系統(tǒng)之中，TDOA/TOA測量誤差則包括以下兩部分內(nèi)容：第一，因基站自身檢測設(shè)備帶來的誤差。諸如移動臺和基站的時鐘之間存在的同步誤差，檢測設(shè)備自身的精度，檢測設(shè)備在具體檢測時由于時延問題所帶來的誤差等。不過這部分誤差因素，會隨著定時技術(shù)和信號檢測技術(shù)的日趨完善而不斷降低。第二，來自于信道，也就是多徑效應(yīng)和非視距傳播所造成的誤差。該方面誤差產(chǎn)生的原因在于信道自身的環(huán)境，具體可以運用相應(yīng)的算法來降低其對于定位精度的不良影響。（1）多徑傳播。無線信號的多徑傳播也會干擾到移動臺和基站間的實際距離和方位的直射路徑信號的具體角度和時延，進(jìn)而直接威脅到角度以及時間測量的定位方法。一般來說，窄帶系統(tǒng)之中，一旦出現(xiàn)多徑分量的相互重疊，勢必導(dǎo)致相關(guān)峰的位置出現(xiàn)偏差。而在寬度系統(tǒng)之中，則可以有效分離多徑分量，從而實現(xiàn)定位更為精準(zhǔn)。不過，如果反射的分量比直達(dá)的分量大，則也會對定位精度產(chǎn)生不良的影響。目前通�？梢圆扇「唠A譜估計、最小均方估計等辦法來有效對抗多徑傳播。（2）非視距傳播。無線定位中最為主要的誤差源當(dāng)屬非視距傳播，即便不存在多徑效應(yīng)或者選用了精度較高的定時辦法，其也會導(dǎo)致TOA或TDOA測量出現(xiàn)誤差現(xiàn)象。然而由于目前尚未有一個統(tǒng)一的認(rèn)知關(guān)于非視距傳播模型以及其所能夠帶來的誤差概率。因此目前尚不存在完全有效的辦法來應(yīng)對該誤差源。通常可以采取如下措施來最大限度的降低該誤差源帶來的誤差現(xiàn)象：第一，運用測距誤差統(tǒng)計中的先驗信息，來有效調(diào)節(jié)一段時間范圍內(nèi)的NLOS測量值，使其更為接近LOS的測量值；第二，將LOS測量值的權(quán)重進(jìn)行適當(dāng)?shù)南抡{(diào)，并增加一定的約束項在LS算法中。目前，很多定位產(chǎn)品都選用了適宜的算法，來對多徑、非視距誤差等進(jìn)行抵消，進(jìn)而全面提升整個定位精度。
總之，位置服務(wù)已經(jīng)成為當(dāng)前非常時髦的一種服務(wù)類型，也成為了一動運營商新的利潤增長點。其不僅更加便捷人們的生活，還能夠帶給人們生活中的樂趣。當(dāng)然了，我們也必須看到位置服務(wù)也會在一定程度上泄漏個人的隱私，對其安全防護(hù)則是目前以致未來各大運營商需重點考慮的問題。
作者:趙明信 單位:沈陽電信工程局（有限公司）
參考文獻(xiàn)：
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