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无线定位TDOA及应用(转)

原创 Linux操作系统 作者:jcszjswkzhou 时间:2019-02-17 10:03:04 0 删除 编辑
无线定位业务就是通过一定的技术判定蜂窝移动用户的地理位置(经、纬度或当地街道的位置等),并将其提供给用户本人,或通信系统本身(用于计费),或其他请求得到该用户位置的机构、个人。由于它在紧急救援、汽车导航、智能交通、团队管理等方面突出的作用,已被越来越多的人接受。近几年无线定位业务在国外的发展非常迅速。美国通信委员会已规定,到2001年10月1日,所有移动通信服务商都必须提供移动电话定位服务,可见该业务是很重要和必要的。
  1 无线定位技术
  无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法,即定位算法。目前,有许多方法可以用来进行位置计算,最常用的定位技术主要有:时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、全球定位系统(GPS)技术等。当前针对GSM系统提出的时差定位方法主要有:增强观测时间差定位(EOTD)、补偿时间或提前时间(TA)定位和到达时间差定位(TDOA)3种。其中,TDOA技术是目前最为流行的一种移动电话定位方案,除了用于GSM系统,在其他诸如AMPS和CDMA系统中也广泛应用。
  到达时间差定位是根据不同基站所接收到的同一移动终端信号在传播路径上的时延差异实现终端定位的。在该方法中,处于不同位置的多个基站同时接收由移动终端发出的普通信息分组或随机接入分组,各基站将接收到上述分组的时间传送到移动终端定位中心(MLC),MLC根据信号到达各基站的时间差异来完成判定该终端位置的一系列计算。该方法的优点在于无需对现有移动终端进行任何改造,各基站对抵达时间的测量可同时进行,并且由于时间的测量是在基站进行,因此可以通过信号的分集接收和复杂的信号处理算法抑制多径干扰等。但使用这种方法,必须对基站的软硬件进行改造,而且相邻基站必须能同时监测同一物理信道的信号。
  2 定位系统结构
  设计一个高效的、低成本的定位系统,不仅要选择一种有效的定位技术,还要为系统选择一个合理的物理结构,因为系统结构的不同将对设备的造价、覆盖范围、系统容量、可同时定位的用户数有很大影响。定位系统的物理结构主要有3种:基于网络的定位系统结构、基于移动台的定位系统结构以及混合定位系统结构。
  (1)基于移动台的定位 移动台利用来自基站的信号,在移动台上计算出自己的位置,这也是自定位系统的一种。对于利用TDOA技术构成的基于移动台的定位系统,需要对GSM设备及移动台进行改造才能进行高精度的TDOA测量,所以很少采用。
  (2)基于网络的定位  利用移动台传来的信号,在基站或网络系统中计算出移动台的位置。目前GSM广泛应用的就是基于TDOA技术的网络定位系统,亦称远程定位系统。这个系统结构有许多好处:首先,它提供了一种无需对移动台进行改进的定位方法;其次,如果采用适当的方法与安全措施,定位网络还可提供许多基于地点的服务,如交通堵塞的监测、路途向导服务等等。
  (3)混合定位系统  将自定位系统与远程定位系统的不同方面相结合而构成的一个可行的混合定位系统,其结构是将没测算位置所需要的定位函数放置在移动台中,将混合函数放置于网络系统中,测定计算过程由移动台和网络共同完成。
  3 无线定位业务的应用
  无线定位业务主要应用于紧急救援、大区域范围工作的团除队管理、车辆寻航和跟踪、移动黄页查询和与位置有关的计费等。
  电信运营商计费主要按照用户占用网络资源多少程度向用户收取一定的费用。传统计费方式主要是与时间有关的计费和与距离有关的计费两种,而在移动通信网络服务中,移动用户所处的位置和状态不同,占用网络资源的多少差别很大。只采用传统的计费方式存在很大的缺陷。比如,若用户正在高速以路上快速行驶,移动台要频繁地域区,网络就要频繁地进行切换,涉及到的网络节点就比较多,网络为该用户通信完成的工作量很大;若移动用户在家或在办公室通信,处于静止状态,相比较所占用的网络资源显然很少。也就是说,在家里通话和在车上通话付同样的费用,对于用户来说其实是不公平的,传统的计费方式不能充分体现出用户为得到移动性服务所应该付出的费用。如果运营商根据无线定位业务判断出用户的确切位置和状态,就能根据位置、时间、距离计算出公正、有效的费用。目前,随着定位业务的发展,与位置有关的计费也发展起来了。
  至今,对于GSM定位系统可达到的精度在100m左右,随着技术的发展,定位精度还将大幅度提高。同时,参照众多行业的实际需求,定位系统和定位业务的发展前景将十分广阔。


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