移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用于車(chē)輛定位的精度控制分析

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 孫志敏

隨著交通智能化水平不斷提升，智慧交通運(yùn)輸系統(tǒng)逐漸構(gòu)建起來(lái)，對(duì)于交通運(yùn)輸中的很多問(wèn)題提供了解決方案。在城市交通管理中，車(chē)輛管理、物流管理等，都需要有車(chē)輛定位技術(shù)。這一技術(shù)以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠確保定位精準(zhǔn)性。但是，這一技術(shù)在應(yīng)用中，因?yàn)槭艿皆O(shè)備影響，定位精度控制效果并不是很理想，在一些高樓林立和有陰影覆蓋的區(qū)域，定位效果比較差。對(duì)此，以移動(dòng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，研究車(chē)輛定位的精度控制方案，發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)在車(chē)輛精準(zhǔn)定位上，具有很好的應(yīng)用效果。本文介紹了移動(dòng)通信技術(shù)的定位原理，分析移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位精度控制中的具體應(yīng)用。

和傳統(tǒng)的以GPS定位技術(shù)為基礎(chǔ)的車(chē)輛定位不同，移動(dòng)通信技術(shù)是借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)通信設(shè)備，來(lái)對(duì)于車(chē)輛進(jìn)行精準(zhǔn)定位的。這一技術(shù)應(yīng)用中，需要雙向通信的移動(dòng)通信系統(tǒng)構(gòu)建起來(lái)，就可以達(dá)到定位要求。要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位中的有效應(yīng)用，必須要把握好這一技術(shù)的原理，明確移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位的具體技術(shù)流程，以便更好的把握關(guān)鍵技術(shù)處理環(huán)節(jié)，確保定位精度的有效控制。

1 移動(dòng)通信定位原理分析

1.1 SKT法

這是移動(dòng)通信中的增值業(yè)務(wù)命令，屬于編程語(yǔ)言的范疇，但是這種編程語(yǔ)言應(yīng)用范圍并不大，借助SKT卡使用，可以確保相關(guān)應(yīng)用軟件的有效應(yīng)用。這一技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于其能夠?yàn)镾IM卡增值業(yè)務(wù)提供一個(gè)簡(jiǎn)單高效的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，便于操作，而傳統(tǒng)的SIM卡只具備電話簿、設(shè)置等基本功能，在手機(jī)上中安裝經(jīng)過(guò)SKT處理的SIM卡，可以促進(jìn)手機(jī)業(yè)務(wù)功能的豐富，提升功能性能，安裝后，可以通過(guò)手機(jī)來(lái)進(jìn)行位置服務(wù)、信息點(diǎn)播等。在GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)對(duì)象小區(qū)或者周邊進(jìn)行測(cè)量，生成重要信息報(bào)告，將相關(guān)小區(qū)的CGI碼以及接受場(chǎng)強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)，相應(yīng)的信息也是移動(dòng)臺(tái)開(kāi)展無(wú)限定位的重要信息基礎(chǔ)。通過(guò)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用，還可以滿足從移動(dòng)臺(tái)將接收的信息報(bào)告通過(guò)短信發(fā)送出去，在數(shù)據(jù)接收后進(jìn)行計(jì)算處理，并和數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息對(duì)比，確定設(shè)備所在位置。為了滿足相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的信息傳送需要，移動(dòng)通信已經(jīng)在城市中大量建設(shè)基站，基本可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全面覆蓋。不過(guò)，這種方法應(yīng)用也存在問(wèn)題，會(huì)影響車(chē)輛定位的精度。而要解決這一問(wèn)題，就需要做好路測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，構(gòu)建真實(shí)的路測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于測(cè)量后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)比，獲得移動(dòng)臺(tái)位置的精準(zhǔn)信息，這樣就可以將車(chē)輛定位的精度誤差控制在15m范圍內(nèi)。

1.2 電波傳播時(shí)間定位法

這一定位的原理是通過(guò)電磁波以光速傳播的過(guò)程中，對(duì)于移動(dòng)臺(tái)以及接收基站進(jìn)行具體的坐標(biāo)計(jì)算，以三個(gè)坐標(biāo)為中心，產(chǎn)生三個(gè)圓，在三個(gè)圓的交點(diǎn)位置即為移動(dòng)臺(tái)。這一定位方法是通過(guò)多個(gè)不同基站獲得的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射電磁波耗費(fèi)的相對(duì)時(shí)間來(lái)確定車(chē)輛的具體位置。使用這一技術(shù)，對(duì)于測(cè)量要求嚴(yán)格，需要確保MS發(fā)射以及BTS接收能夠?qū)崿F(xiàn)完全同步進(jìn)行。在信號(hào)發(fā)射中，還應(yīng)該做好時(shí)間標(biāo)記。

使用這種方法測(cè)量，重點(diǎn)是對(duì)于傳播時(shí)間差進(jìn)行分析，這其中MS的測(cè)量方法很重要，相對(duì)上述測(cè)量方法來(lái)說(shuō)，這種定位方法精度更高，不過(guò)需要的時(shí)間相對(duì)多一些。但是在一些基站較多的市中心，精度卻不一定比SKT法高，所以，具體選擇何種定位方法，還需要視具體情況而定。

1.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的智能天線及AOA估計(jì)技術(shù)

目前，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展起來(lái)，需要有一種高容量、高質(zhì)量的通信技術(shù)支持。目前，數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中，包含的多址接入方法有頻分多址、時(shí)分多址以及碼分多址，可以分別實(shí)現(xiàn)在頻域、時(shí)域以及碼組上的多址接入目標(biāo)，但是對(duì)于空域資源沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效的開(kāi)發(fā)和利用。而智能天線正好彌補(bǔ)了這一領(lǐng)域。智能天線實(shí)際上和空域?yàn)V波器功能相近，主要作用是探索空間資源的利用，借助智能天線，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于信號(hào)到達(dá)角度和方向的識(shí)別，還可以通過(guò)多個(gè)并行天線波束指向不同用戶，這樣就可以達(dá)到在相同頻率、相同時(shí)隙以及相同碼組中的用戶量拓展，這對(duì)于解決頻譜資源匱乏問(wèn)題，促進(jìn)無(wú)線系統(tǒng)容量補(bǔ)充等具有顯著效果。

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線相當(dāng)于空分多址，就智能天線的種類(lèi)劃分來(lái)看，包含自適應(yīng)陣列天線以及多波束天線兩種。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，只需要對(duì)于基站的智能天線使用分析即可。借助智能天線使用，可以針對(duì)移動(dòng)通信中的干擾、信號(hào)衰落等問(wèn)題進(jìn)行解決，還可以擴(kuò)充系統(tǒng)容量，確保移動(dòng)臺(tái)定位精準(zhǔn)。在基站中設(shè)置智能天線，在信號(hào)接收后，系統(tǒng)會(huì)立即展開(kāi)對(duì)天線陣列的接收機(jī)產(chǎn)生的響應(yīng)進(jìn)行處理，獲得空間矢量矩陣，得出信號(hào)的AOA，實(shí)現(xiàn)AOA定位，或者是混合定位。在智能天線的定位技術(shù)應(yīng)用中，必須要確保算法部分達(dá)到要求，這對(duì)于降低系統(tǒng)定位誤差很有必要。

2 移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位精度控制中的實(shí)現(xiàn)和作用分析

2.1 移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位精度控制中的實(shí)現(xiàn)

在車(chē)輛定位的精度控制中，可以結(jié)合定位估計(jì)位置以及數(shù)據(jù)用途差異，選擇兩種不同的定位方案。

以移動(dòng)臺(tái)為基礎(chǔ)的定位系統(tǒng)。這種移動(dòng)通信定位系統(tǒng)是移動(dòng)臺(tái)的自主定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為前向定位系統(tǒng)。系統(tǒng)借助MS將BTS的信息接收過(guò)來(lái)，并進(jìn)行信號(hào)參數(shù)測(cè)量，以此來(lái)計(jì)算MS的具體位置；

以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的定位系統(tǒng)。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，車(chē)輛定位應(yīng)用最多的就是這種方案。相對(duì)而言，這種定位方案使用中，無(wú)需大規(guī)模對(duì)于現(xiàn)有的移動(dòng)通信設(shè)備進(jìn)行改造，很多附加設(shè)備完全可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中完成，而用戶借助智能移動(dòng)終端，就可以快速掌握車(chē)輛定位信息。此外，這種定位系統(tǒng)中，也有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)企業(yè)的監(jiān)督成分在里面，這樣做是為了更好的管理網(wǎng)絡(luò)資源，打擊移動(dòng)終端的一些違法犯罪活動(dòng)。

2.2 作用分析

移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位精度控制中的應(yīng)用，便于用戶維護(hù)車(chē)輛信息、管理車(chē)輛信息，更新、查看車(chē)輛位置、車(chē)輛類(lèi)型以及車(chē)輛配載等信息。借助移動(dòng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，能夠?yàn)橛脩籼峁┍匾募夹g(shù)分析和數(shù)據(jù)分析，這樣用戶就可以隨時(shí)掌握車(chē)輛的基站信息、移動(dòng)臺(tái)信息等，對(duì)于車(chē)流密度也能夠精確把控，實(shí)時(shí)查看交通流量情況，為車(chē)輛行駛提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。也可以方便相關(guān)運(yùn)營(yíng)部門(mén)的信息查詢，制定行車(chē)的優(yōu)化路線方案，例如，高德地圖可以通過(guò)這樣的數(shù)據(jù)信息掌握，及時(shí)為用戶推薦不擁堵的行駛路線，幫助用戶優(yōu)化行程，減少等待時(shí)間。

針對(duì)車(chē)輛定位模塊，通過(guò)移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用，能夠精準(zhǔn)獲取車(chē)輛的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，包含車(chē)輛實(shí)時(shí)位置、行駛速度、路線方向等。這一過(guò)程中，移動(dòng)通信技術(shù)有效的收集了車(chē)輛的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，能夠幫助車(chē)輛定位、導(dǎo)航以及優(yōu)化路線。在一些突發(fā)的情況下，還可以及時(shí)為用戶提供報(bào)警信息，為用戶指導(dǎo)前方路段的險(xiǎn)情，及時(shí)調(diào)整路線，避開(kāi)事發(fā)路段，保證行車(chē)安全。借助移動(dòng)通信技術(shù)，還可以對(duì)于車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握車(chē)輛的運(yùn)行相關(guān)信息，這樣可以精準(zhǔn)掌握位置情況，查看車(chē)輛是否存在偏航情況，是否出現(xiàn)違規(guī)駕駛的行為等。例如，在目前的網(wǎng)約車(chē)行業(yè)，應(yīng)用了車(chē)輛的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，這樣運(yùn)營(yíng)管理后臺(tái)可以實(shí)時(shí)掌握車(chē)輛的路線情況，對(duì)于不按照原定駕駛路線行駛的車(chē)輛，及時(shí)提示異常報(bào)警，讓后臺(tái)人員及時(shí)關(guān)注，及時(shí)給乘客發(fā)送異常報(bào)警信息，或者是直接聯(lián)系乘客，確定人身安全，這樣就可以避免一些不法分子借助網(wǎng)約車(chē)行違法犯罪活動(dòng)。借助移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用，還可以將車(chē)輛相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)放在共享平臺(tái)，使得行車(chē)數(shù)據(jù)信息更加透明。

3 移動(dòng)通信技術(shù)在車(chē)輛定位中的誤差因素分析

使用移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行車(chē)輛定位的精度控制，需要考慮到，移動(dòng)通信技術(shù)在一定程度上會(huì)受到外在環(huán)境影響，會(huì)造成定位精度的誤差問(wèn)題，從技術(shù)層面來(lái)看，導(dǎo)致誤差的因素主要包含多徑傳播、多址干擾以及NLOS傳播等。

其中，多徑傳播是導(dǎo)致移動(dòng)通信定位誤差的主要因素之一。這種傳播模式會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)來(lái)波方向產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，在時(shí)間定位法上，也會(huì)導(dǎo)致一定的誤差產(chǎn)生。對(duì)此，一般可以通過(guò)高階譜估算或者是通過(guò)最小均方估計(jì)來(lái)處理。

而NLOS傳播對(duì)于精度控制也會(huì)產(chǎn)生不利影響。在移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)車(chē)輛定位的精度控制過(guò)程中，視距信號(hào)對(duì)于位置信息確定都有較大影響，但是因?yàn)殛幱坝绊?，基站接收的視距信?hào)可能不準(zhǔn)確，信號(hào)強(qiáng)度降低。對(duì)此，可以通過(guò)進(jìn)行NLOS的測(cè)量值調(diào)整來(lái)對(duì)于視距信號(hào)記性強(qiáng)化，還可以使用LS算法，降低這種測(cè)量的比重，加入一些約束條款，降低誤差影響力。

多址干擾對(duì)于CDMA系統(tǒng)帶來(lái)的影響比較大，在系統(tǒng)應(yīng)用中，用戶使用統(tǒng)一頻段，所以，一些距離基站相對(duì)較遠(yuǎn)的信號(hào)接收就會(huì)受到距離偏近的用戶信號(hào)影響，可能造成用戶信號(hào)無(wú)法及時(shí)被檢測(cè)出來(lái)。針對(duì)這一問(wèn)題，一般需要對(duì)于軟切換方式進(jìn)行改變，還可以使用抗干擾設(shè)備來(lái)處理信號(hào)傳輸距離差異導(dǎo)致的信號(hào)接收影響問(wèn)題。

總結(jié)：目前，車(chē)輛定位在越來(lái)越多的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用起來(lái)，隨著用戶對(duì)于車(chē)輛定位精度要求不斷提升，必須要盡可能的控制車(chē)輛誤差范圍，確保定位精準(zhǔn)可靠。而在車(chē)輛定位的精度控制中，移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用有著比傳統(tǒng)GPS技術(shù)更多的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于降低誤差，提升定位精度控制效果很有幫助。對(duì)此，需要在移動(dòng)通信技術(shù)的車(chē)輛定位中，選擇合理的定位技術(shù)原理，并結(jié)合過(guò)程中的信號(hào)干擾以及外界因素影響問(wèn)題，積極尋求技術(shù)完善的策略，確保車(chē)輛定位精度控制效益。