移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)及應(yīng)用

黃 平，謝 彬，楊宗宇

（西華師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川 南充 637000）

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)及應(yīng)用

黃 平，謝 彬，楊宗宇

（西華師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川 南充 637000）

用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位業(yè)務(wù)的需求數(shù)量不斷增加，使無(wú)線定位技術(shù)越來(lái)越受人們的重視，無(wú)線定位技術(shù)也在很多領(lǐng)域與行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，為人們的生產(chǎn)及生活提供了很多便利。本文對(duì)無(wú)線定位技術(shù)進(jìn)行了分類和分析，探討了移動(dòng)定位技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

移動(dòng)；通信網(wǎng)絡(luò)；移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)

0　引 言

現(xiàn)階段，我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)取得了快速的發(fā)展，無(wú)線定位技術(shù)逐漸地被更多人所關(guān)注。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的過(guò)程中，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及增值業(yè)務(wù)逐漸的豐富，而移動(dòng)定位正是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)中的一種。在移動(dòng)定位出現(xiàn)時(shí)，很多學(xué)者都將此技術(shù)稱為是通信領(lǐng)域中對(duì)通信方式最大的改革?，F(xiàn)階段移，動(dòng)通信業(yè)務(wù)的用戶中，使用移動(dòng)定位增值業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量列居前三，要比使用移動(dòng)銀行、E-mail等業(yè)務(wù)的用戶多很多。所以，移動(dòng)定位技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中非常關(guān)鍵的支撐技術(shù)。

1　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)

1.1場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)

場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)是依照移動(dòng)臺(tái)所收到的通信信號(hào)強(qiáng)度，和其距離信號(hào)發(fā)射基站的距離值呈現(xiàn)反比例關(guān)聯(lián)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)接收到的通信信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行測(cè)試，得出相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)值，再結(jié)合已知的通信信號(hào)衰落函數(shù)和基站發(fā)射通信信號(hào)的強(qiáng)度大小，就能夠算得發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)兩點(diǎn)的距離值。而經(jīng)過(guò)對(duì)不同距離測(cè)量數(shù)值大小，就能夠算出移動(dòng)臺(tái)所處坐標(biāo)。采用此項(xiàng)技術(shù)手段，其核心是怎樣構(gòu)建可以較為精準(zhǔn)的計(jì)算出位于信號(hào)傳播距離之內(nèi)的信號(hào)衰落函數(shù)，此項(xiàng)工作在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中非常的困難。并且，因?yàn)樾^(qū)設(shè)置的通信基站具有扇形特征，通信信號(hào)發(fā)射天線通常會(huì)存在一定的傾斜，并且基站天線通信系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行調(diào)整，加之基站周圍的環(huán)境、車輛等多種因素均能影響到移動(dòng)臺(tái)定位的精確性。移動(dòng)通信過(guò)程中，電波的傳播過(guò)程是非常復(fù)雜的，因此采用場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)所具有的精確度會(huì)受多方面因素的影響，使其使用具有較大的局限性。不過(guò)，場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)相對(duì)操作便捷、易于實(shí)現(xiàn)，如果定位的精確性沒(méi)有較高的要求，則可以采用此種定位技術(shù)。而為了使場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)擁有更優(yōu)良的性能，目前逐漸的探討利用射線跟蹤的手段，以使移動(dòng)臺(tái)定位的精確性得到提升。

1.2基于電波傳播時(shí)間和傳播時(shí)間差的定位法

此種定位技術(shù)是依托于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的天線定位系統(tǒng)，在移動(dòng)臺(tái)定位應(yīng)用中最為廣泛，此技術(shù)測(cè)量通信信號(hào)由被定位移動(dòng)臺(tái)發(fā)出在直線傳播的情況下傳輸?shù)较鄳?yīng)基站所需的時(shí)間值，依照電波所擁有的傳輸速率大小，能夠計(jì)算出移動(dòng)臺(tái)和相應(yīng)基站所具有距離值。移動(dòng)臺(tái)則以基站為圓心，以相應(yīng)電波傳輸距離值為半徑的圓上。而經(jīng)由不同的基站對(duì)以上過(guò)程多此測(cè)量，可得到以不同移動(dòng)臺(tái)為圓心的圓。而不同圓的交點(diǎn)（三個(gè)圓以上）則是移動(dòng)臺(tái)所在的二維空間位置，如圖1所示。此技術(shù)需要相應(yīng)的基站可以獲取到移動(dòng)臺(tái)發(fā)射通信信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)也需要基站設(shè)置精度較高的時(shí)鐘，這樣才可以使測(cè)量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。此后，又逐漸發(fā)展了基于傳播時(shí)間差的定位技術(shù)。利用移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的通信信號(hào)到達(dá)兩不同基站所具有的時(shí)間差來(lái)完成定位，如此便對(duì)時(shí)間同步的要求降低很多。

圖1　基于電波傳播時(shí)間的定位法

1.3基于電波入射角（AOA）的定位法

電波入射角定位技術(shù)是通過(guò)基站中設(shè)置的陣列天線，并測(cè)量不同天線接收通信信號(hào)的入射角大小，建立移動(dòng)臺(tái)和基站之間的徑向連線，而不同徑向連線交叉的位置則是移動(dòng)臺(tái)所在的坐標(biāo)位置，如圖2所示。因?yàn)閮蓚€(gè)直線發(fā)生交叉時(shí)，僅有一個(gè)交點(diǎn)位置。所以，采用此種定位技術(shù)時(shí)相對(duì)精準(zhǔn)。此定位技術(shù)要求相應(yīng)的基站中要設(shè)置4～12組天線陣列，并且天線陣列要求同時(shí)工作，以測(cè)量出從移動(dòng)臺(tái)所發(fā)出通信信號(hào)到基站天線位置的角度值。不過(guò)，當(dāng)基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行角度測(cè)量，很小的誤差就極可能使定位變得不精準(zhǔn)。

圖2　基于電波入射角（AOA）的定位法

1.4混合定位技術(shù)

混合定位技術(shù)把兩種或者多種移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)結(jié)合在一起，從而增加了定位的準(zhǔn)確度，一般是通過(guò)A-GPS與其他定位技術(shù)相結(jié)合的方式。在站點(diǎn)密度不高區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)通信性能和服務(wù)相對(duì)較差，不過(guò)GPS接收的信號(hào)卻相對(duì)要好。而在密集的市中區(qū)，GPS無(wú)法接受較多的信號(hào)，但用戶能夠接受多個(gè)基站的信號(hào)。所以，A-GPS和其他定位技術(shù)相互結(jié)合后，能夠?qū)⑿盘?hào)盲區(qū)更好的覆蓋，提升定位的準(zhǔn)確性。

2　移動(dòng)定位的應(yīng)用

2.1安全方面的應(yīng)用：緊急救援和求助

人們的活動(dòng)范圍逐步的擴(kuò)大，使安全威脅問(wèn)題也更為突出。所以，當(dāng)遇到危險(xiǎn)時(shí)，救援變得非常關(guān)鍵。當(dāng)用戶使用的手機(jī)具有移動(dòng)定位功能，用戶撥打求救電話時(shí)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)把用戶所占的位置以及通話信息同時(shí)發(fā)送至救援中心，這樣就可以確保救援人員可以更加快速、精確地進(jìn)行救援任務(wù)，使救援工作的成功概率極大提升。

2.2追蹤方面的應(yīng)用：汽車導(dǎo)航、車輛追蹤

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城市中的人口密度急劇增加，城市交通壓力也尤為突顯。隨之，對(duì)車輛導(dǎo)航的功能及性能要求也不斷提高。所以，城市逐步的開(kāi)發(fā)了智能交通系統(tǒng)。在智能交通系統(tǒng)中，車輛定位技術(shù)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。利用此項(xiàng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的動(dòng)態(tài)管理、定位導(dǎo)航、車輛追蹤以及交通調(diào)度等功能。通過(guò)定位技術(shù)，把定位通信以及信息處理等有機(jī)地融合在一起，使信息的覆蓋與管理更加的具有優(yōu)勢(shì)。

2.3計(jì)費(fèi)方面的應(yīng)用：基于位置和事件的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)企業(yè)為了拓寬自身的業(yè)務(wù)、吸納更多的用戶，逐步開(kāi)展了基于用戶位置的計(jì)費(fèi)體系?，F(xiàn)階段，計(jì)費(fèi)系統(tǒng)一般采取兩種收費(fèi)方式：其一，依照使用頻率進(jìn)行收費(fèi)；其二，是依照使用的時(shí)段進(jìn)行收費(fèi)。而移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位業(yè)務(wù)不斷發(fā)展過(guò)程中，使收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)又有增加，即依照使用位置進(jìn)行收費(fèi)。用戶在家中或辦公區(qū)域進(jìn)行通話，由于不具有較大的移動(dòng)性，相應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)較低。在特定的區(qū)域中進(jìn)行通話，收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)稍高。用戶如果處于漫游狀態(tài)時(shí)，需收取相對(duì)高的費(fèi)用。

2.4其他方面的應(yīng)用：移動(dòng)黃頁(yè)查詢、防止手機(jī)被盜打

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)定位的有機(jī)結(jié)合，能夠很好地完成移動(dòng)黃頁(yè)查詢。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)對(duì)用戶位置進(jìn)行定位，再依照互聯(lián)網(wǎng)中包含的信息數(shù)據(jù)，篩選出用戶位置周圍的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并將這些信息提供給用戶，用戶可以實(shí)時(shí)進(jìn)行查詢。而當(dāng)移動(dòng)通信公司發(fā)現(xiàn)用戶電話被盜打之后，在不禁止通話功能的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)收集盜打電話的時(shí)間及位置，讓司法部門的執(zhí)法工作擁有更直接的證據(jù)，避免用戶遭受較大的經(jīng)濟(jì)損失。

3　結(jié) 語(yǔ)

用戶對(duì)移動(dòng)定位業(yè)務(wù)的需求數(shù)量不斷增加，使無(wú)線定位技術(shù)所發(fā)揮的作用越來(lái)越凸顯。移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)不僅能提供定位服務(wù)，同時(shí)也可以對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)及管理起到很好的輔助作用。人們能預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)定會(huì)得到快速的發(fā)展。

主要參考文獻(xiàn)

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［3］李孟霖，劉洋.移動(dòng)通信的無(wú)線定位技術(shù)探析［J］.黑龍江科技信息，2015（6）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.101

TN929.5

A

1673-0194（2016）20-0152-02

2016-09-20