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蜂窩系統(tǒng)移動定位技術

云知道

作者：熊瑾煜; 王巍; 朱中梁
蜂窩網(wǎng)絡基礎設施的完善、移動終端功能的增強、互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的豐富及無線應用的推廣正在充實人們的日常生活，也逐漸改變?nèi)藗兊纳罘绞胶拖M習慣 。
1; 移動定位技術的發(fā)展及應用
無線電定位技術的起源可以追溯到上世紀初，第二次世界大戰(zhàn)的軍事需求和80年代末開始推廣的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)分別推動了該項技術在軍事和民用領域的發(fā)展 。GPS和LORANC系統(tǒng)是典型的定位系統(tǒng)，它們采用無線電定位方法滿足不同的定位精度要求 。隨著CDMA等原屬于軍事應用的領域的先進技術快速民用化及蜂窩網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展，國外早已開始研究蜂窩移動通信系統(tǒng)定位技術 。1996年，美國FCC制定的E911規(guī)范要求所有的移動運營商必須以67%的概率提供緊急救援服務，從而加速了該技術的進步及基于無線電定位技術的位置服務(LCS)在全球的發(fā)展 。
快速增長的中國移動通信市場為開展和普及移動定位系統(tǒng)在中國的建設奠定了堅實的基礎 。北京移動采用摩托羅拉公司的LCS解決方案，在移動網(wǎng)中為個人和企業(yè)用戶提供各種位置服務，主要包括親友位置查詢、用戶位置授權及城市信息查詢 。從2001年初開始，福建移動、山西和云南的移動運營商先后與諾基亞簽訂了移動定位商用合同 。最近，聯(lián)通國脈與日本聞名的位置服務內(nèi)容解決方案提供商Navitime簽定合作協(xié)議，共同開發(fā)基于cdma20001x的位置服務 。
2; 移動定位技術
采用適當?shù)亩ㄎ患夹g獲得位置信息是實現(xiàn)位置服務的必要前提，根據(jù)不同的劃分準則，蜂窩網(wǎng)絡定位技術有以下幾種分類方法：
(1)根據(jù)定位系統(tǒng)所處的空間位置不同，可分為空基定位系統(tǒng)(GPS)、地基定位系統(tǒng)及混合定位系統(tǒng)三種 。GPS系統(tǒng)以高精度、全天候等特點在全球廣泛應用，在車輛調(diào)度治理中發(fā)揮重要作用 。傳統(tǒng)的廣域無線電測向定位系統(tǒng)屬于地基定位系統(tǒng) 。A-GPS系統(tǒng)是GPS與蜂窩網(wǎng)絡結合的產(chǎn)物，定位精度高，克服了GPS在建筑物內(nèi)和市區(qū)存在盲區(qū)的缺點，是未來蜂窩定位技術標準最有力的競爭者 。
(2)根據(jù)定位參數(shù)測量位置不同，可分為基于網(wǎng)絡的定位及基于終端的定位兩種 。基于小區(qū)標識的CELL_ID技術已經(jīng)成熟應用 。到達時間差(TDOA)與CDMA系統(tǒng)相結合能提供50m以內(nèi)的定位，是當前發(fā)展最迅速的定位技術 。增強觀測時間定位技術(E-OTD)是目前GSM系統(tǒng)中最有發(fā)展?jié)摿Φ幕诮K端的蜂窩定位技術，但采用該技術需要改變終端的軟硬結構，因此目前還沒有廣泛應用 。
(3)根據(jù)定位所用參數(shù)不同，可分為場強測量法(SSOA)、增強型場強測量法/多徑指紋法(ESSOA/FingerPrint)、到達角度測量法(AOA)、到達時間/時間差測量法(TOA/TDOA)及混合參數(shù)定位法等 。
2.1CELL_ID技術
定位系統(tǒng)根據(jù)用戶在網(wǎng)絡內(nèi)所處的小區(qū)或基站，標識終端位置 。終端有可能在小區(qū)內(nèi)的任何位置，因此定位精度完全取決于小區(qū)的大小 。目前國內(nèi)GSM網(wǎng)基站密度很大，CELL_ID小區(qū)定位的精度可高達100-150m，這樣級別的精度足以滿足大部分應用服務的要求 。郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的小區(qū)半徑遠大于城區(qū)的小區(qū)半徑，因此城區(qū)CELL_ID的定位精度要遠遠高于郊區(qū)和農(nóng)村 。CDMA系統(tǒng)不需要設置密集的基站，市內(nèi)小區(qū)半徑一般在1-2km左右，此時CELL_ID的精度不會優(yōu)于500m，這樣的精度遠遠不能滿足大部分用戶的要求 。因此在CELL_ID基礎上，出現(xiàn)了一些改進技術，如CELL_ID SECTOR-ID、CELL_ID TA及CELL_ID RTT技術，雖然這些技術可在一定程度上提高定位精度，但改善效果并不明顯 。
CELL_ID及其改進技術是實現(xiàn)蜂窩網(wǎng)終端定位最簡單的方法，所需投入的財力、人力和物力資源少，占用網(wǎng)絡資源少，實施方便，響應時間短，可用于所有蜂窩網(wǎng)絡，并得到GSM/GPRS/WCDMA/cdma2000等各種技術的定位較低，隨地理位置的不同定位精度有很大差異，一般將其作為輔助定位手段，為精確定位提供輔助信息，實現(xiàn)初始定位 。

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