無(wú)線通訊系統(tǒng)定位技術(shù)的研究

翟月 李冬

摘要：隨著無(wú)線通訊技術(shù)水平的不斷提升，其不僅僅局限于通信服務(wù)，還增加了眾多的服務(wù)。本文主要分析無(wú)線定位方法，無(wú)線定位功能，分析定位精度的影響因素和解決方案，探討位置服務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域，以期為無(wú)線通訊系統(tǒng)定位技術(shù)的研究提供一些依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通訊系統(tǒng);GPS輔助;定位技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）07-0020-02

1 無(wú)線定位方法

1.1 GPS輔助定位技術(shù)

GPS輔助定位技術(shù)需要網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)臺(tái)都能夠接收到GPS信息。它的應(yīng)用原理主要是由網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)提供輔助GPS信息，以及移動(dòng)臺(tái)位置計(jì)算的輔助信息。這些信息的準(zhǔn)確性能夠確保在最快的時(shí)間內(nèi)捕獲衛(wèi)星，并接收到測(cè)量的信息，然后將測(cè)量的信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的定位服務(wù)中心，然后由服務(wù)中心進(jìn)行分析計(jì)算，整個(gè)過(guò)程主要由網(wǎng)絡(luò)輔助完成[1]。

1.2 場(chǎng)強(qiáng)定位法

在無(wú)線定位方法中場(chǎng)強(qiáng)定位法是最為簡(jiǎn)單的一種方法，它主要是應(yīng)用測(cè)量位置的長(zhǎng)強(qiáng)值，以及發(fā)現(xiàn)信號(hào)的長(zhǎng)強(qiáng)值來(lái)估算收發(fā)信機(jī)之間的距離通過(guò)距離值來(lái)推算出，移動(dòng)臺(tái)的位置，但是由于所在位置的強(qiáng)車(chē)輛對(duì)信號(hào)功率都會(huì)產(chǎn)生影響，因此場(chǎng)強(qiáng)定位法的精度比較低。

1.3 到達(dá)時(shí)間TOA定位技術(shù)

TOA定位技術(shù)包含兩種定位方法，第1種是通過(guò)信號(hào)從基站到移動(dòng)臺(tái)之間的傳輸時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)量。一種是根據(jù)信號(hào)在信源目標(biāo)之間傳遞，在反射回信源的往返時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。TOA技術(shù)的應(yīng)用，需要掌握基站和移動(dòng)臺(tái)接收傳遞信號(hào)的確切時(shí)刻。

1.4 到達(dá)時(shí)間差TDOA定位技術(shù)

TDOA定位技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站時(shí)間差來(lái)確定移動(dòng)臺(tái)的位置，它能夠降低對(duì)TOA定位技術(shù)的精度同步要求，將其應(yīng)用到一些誤差環(huán)境下，能夠充分發(fā)揮其定位技術(shù)的優(yōu)越性能。該技術(shù)具有較高的應(yīng)用精度，但唯一的缺點(diǎn)是需要在使用前改造基站設(shè)備保障定時(shí)的精度[2]。

2 無(wú)線定位功能

2.1 移動(dòng)性管理

移動(dòng)性管理是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中一項(xiàng)重要的功能，它主要的作用是定位和跟蹤移動(dòng)用戶(hù)，在用戶(hù)進(jìn)入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，能夠激活數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。應(yīng)用移動(dòng)性管理功能可以充分考慮幾種不同的切換角色綜合法，主要包括純LTE算法，最佳無(wú)切換延時(shí)算法，遺傳算法和基于位置啟發(fā)式預(yù)測(cè)算法。Wifi網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)于移動(dòng)終端的速度和切換延時(shí)進(jìn)行切換，開(kāi)展移動(dòng)性管理，可以對(duì)用戶(hù)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位掃描，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一般掃描時(shí)間需要0.5秒，檢測(cè)附近的WiFi網(wǎng)絡(luò)。然后進(jìn)行認(rèn)證連接，獲取IP地址。如果使用移動(dòng)IP，還需要進(jìn)行移動(dòng)IP注冊(cè)。利用不同的算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換的實(shí)驗(yàn)，明確所有算法的性能以及負(fù)面影響，為移動(dòng)性管理提供重要依據(jù)。

2.2 緊急呼叫

緊急呼叫是基于位置服務(wù)中重要的應(yīng)用功能，同時(shí)也是整合位置服務(wù)支持功能的主要推動(dòng)因素。確保緊急呼叫成功，需要做好三項(xiàng)工作。第一，呼叫路由和對(duì)相關(guān)服務(wù)站點(diǎn)及其請(qǐng)求的調(diào)度要求，在不同環(huán)境中能夠獲得相同的位置精度。第二，呼叫者或事故的位置報(bào)告。呼叫者發(fā)送信號(hào)，無(wú)線定位技術(shù)需要根據(jù)呼叫者提供的緊急情況的位置信息進(jìn)行定位。同時(shí)呼叫者的移動(dòng)電話(huà)也能夠?yàn)?，緊急服務(wù)中心提供呼叫者的位置，獲取更為精確的位置信息。第三，需要對(duì)呼叫者或事故的位置精度進(jìn)行，估計(jì)這項(xiàng)工作對(duì)未知精度的要求更高。利用無(wú)線定位技術(shù)，針對(duì)室內(nèi)城市郊區(qū)鄉(xiāng)村等不同的要求精度進(jìn)行分析和判斷，將呼叫者的位置信息，進(jìn)一步精確提高定位精度。

3 影響定位精度的因素及解決方案

3.1 多址干擾

多址干擾會(huì)嚴(yán)重影響TOA和TDOA技術(shù)在使用時(shí)信息的捕獲情況。針對(duì)這一問(wèn)題，目前已經(jīng)研究出了幾種改進(jìn)方法，例如，利用抗遠(yuǎn)鏡效應(yīng)延時(shí)估計(jì)器和多用戶(hù)檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行信息的捕獲，能夠有效地抗擊多址干擾。

3.2 多徑傳播

在測(cè)量信號(hào)特征的過(guò)程中，測(cè)量值容易出現(xiàn)誤差，主要原因是由于多徑傳播這一因素，尤其是在場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)中，多徑傳播是造成場(chǎng)強(qiáng)定位測(cè)量值出現(xiàn)誤差的主要因素。而針對(duì)TOA和TDOA定位技術(shù)來(lái)說(shuō)，多徑傳播會(huì)導(dǎo)致時(shí)間測(cè)量出現(xiàn)誤差，如果將TOA和TDOA應(yīng)用在比較復(fù)雜的環(huán)境中，這種影響因素會(huì)更為嚴(yán)重。針對(duì)這一因素提出的解決方案，研究了邊緣檢測(cè)，拓展卡爾曼濾波器等各種技術(shù)方法，削弱在定位技術(shù)中多徑傳播的影響，能夠提高定位的精度，對(duì)于各種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也是十分必要的。

3.3 非視距路徑傳播

在TOA和TDOA定位技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，由于移動(dòng)終端和基站之間的直升路徑被各種因素所阻擋，導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)定位誤差，主要原因還在于信號(hào)非視距路徑的傳播。再加上一個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域在城市和近郊，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和不同階段之間的傳播存在一定的困難，而且很容易受到多徑的影響。根據(jù)視距路徑傳播和非視距路徑傳播的測(cè)量值的不同標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)非視距路徑傳播進(jìn)行矯正識(shí)別。

4 位置服務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 社交網(wǎng)絡(luò)

將位置服務(wù)應(yīng)用于各個(gè)社交軟件中，能夠拓寬位置信息的應(yīng)用范圍。在移動(dòng)設(shè)備的社交軟件中，位置服務(wù)可以為用戶(hù)提供動(dòng)態(tài)信息。用戶(hù)可以利用定位系統(tǒng)了解天氣、分享經(jīng)歷，同時(shí)也能掌握朋友親人的一些信息。將GPS植入到移動(dòng)終端中，成為用戶(hù)專(zhuān)屬的GPS跟蹤器，利用GPS可以實(shí)時(shí)追蹤用戶(hù)位置。

4.2 手機(jī)游戲

在不斷的發(fā)展中，手機(jī)游戲的開(kāi)發(fā)商，也瞄準(zhǔn)了無(wú)線定位技術(shù)，這一商機(jī)，將其應(yīng)用在游戲中，能夠?yàn)橛脩?hù)提供絕佳的體驗(yàn)。這類(lèi)游戲主要包括尋寶類(lèi)游戲或虛擬賽道游戲。在游戲中加入無(wú)線定位系統(tǒng)，拓展當(dāng)前的游戲內(nèi)容。

4.3 移動(dòng)及位置感知廣告

移動(dòng)機(jī)位置感知廣告主要是向消費(fèi)者發(fā)布商品信息的一種新的方式。消費(fèi)者會(huì)將位置信息等提供給廣告服務(wù)器，相關(guān)公司可以根據(jù)消費(fèi)者的消費(fèi)信息以及瀏覽歷史等等，繼而為消費(fèi)者推送消費(fèi)者所需的信息。也可以向消費(fèi)者提供附近的商店優(yōu)惠券信息。

4.4 導(dǎo)航與路線規(guī)劃

位置服務(wù)也可以應(yīng)用于導(dǎo)航與路線規(guī)劃中，將GPS定位系統(tǒng)植入移動(dòng)終端用戶(hù)利用移動(dòng)終端，搜索想要到達(dá)的目的地，定位系統(tǒng)接收到服務(wù)信息之后對(duì)用戶(hù)的實(shí)際位置、目的地實(shí)際位置進(jìn)行規(guī)劃，選出最優(yōu)路線。一些APP還提供了公交時(shí)刻表，用戶(hù)通過(guò)搜索掌握公交的具體情況，從而選擇恰當(dāng)?shù)某鲂蟹绞健?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著移動(dòng)通信事業(yè)的不斷發(fā)展，定位技術(shù)水平的不斷提高。無(wú)線又為技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域當(dāng)中，發(fā)揮著其重要價(jià)值，為人們提供更為便利的服務(wù)。但是就目前來(lái)說(shuō)，定位技術(shù)中還存在很多問(wèn)題，一些因素干擾定位技術(shù)的精確性，因此需要做好相關(guān)的研究工作，分析無(wú)線定位技術(shù)的應(yīng)用方法和功能，并明確其主要的應(yīng)用領(lǐng)域，逐步提高定位精度。此外還需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)臺(tái)的一些影響因素，明確各種算法的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧鑫.城市無(wú)線通訊工程發(fā)展趨勢(shì)的研究[J].中國(guó)新通信，2019，21（23）：25.

[2] 楊宇，李鳴宇，高洋.無(wú)線定位技術(shù)原理與內(nèi)容分析[J].通訊世界，2015（21）：42-43.