北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設計開(kāi)題報告模板
北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設計開(kāi)題報告
一 課題背景及研究意義
1.1 課題背景
本課題屬于實(shí)際應用類(lèi)課題�，F如今利用基站定位移動(dòng)終端用戶(hù)地理位置的技術(shù)已十分成熟，相關(guān)的應用和使用人群數量都十分可觀(guān)。本課題反其道而行之，創(chuàng )新性的采用利用手機定位基站位置的想法。想要完成這個(gè)課題并達到既定的目標要求，需要涉及地面無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)、移動(dòng)通信原理、Android應用開(kāi)發(fā)以及Java語(yǔ)言的程序設計等多領(lǐng)域學(xué)的科專(zhuān)業(yè)知識與技能。
1.2 研究意義
本課題旨在鍛煉研究者自主學(xué)習能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，隨著(zhù)課題的深入進(jìn)展將會(huì )遇到不同學(xué)科不同層面的問(wèn)題，在設法解決這些問(wèn)題的過(guò)程中研究者可以獲取多方面的知識并進(jìn)行互相滲透，融會(huì )貫通。在鍛煉能力的同時(shí)，通過(guò)本課題最終做出的成果也有一定的實(shí)際應用意義。最終開(kāi)發(fā)出的程序可以用來(lái)獲取周邊基站的位置，獲取基站及其所屬運營(yíng)商信息，找出不屬于傳統運營(yíng)商的私人基站或偽基站。因此通過(guò)本課題最終做出的成果也有一定的實(shí)際應用意義。
二 研究現狀
2.1 獲取基站位置
基站當前定位手機基站位置的方式是利用統一規則給現有的所有基站進(jìn)行編碼，每個(gè)基站將獲得一個(gè)獨有的識別碼，稱(chēng)為全球小區識別碼（CGI）。該碼用于識別一個(gè)小區(基站/一個(gè)扇形小區)所覆蓋的區域。其結構是 ：
MCC+MNC+LAC+CID ，其中各項代碼的具體定義為：
MCC：移動(dòng)國家碼 （中國為460）
MNC：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )碼 （中國移動(dòng)00，中國聯(lián)通01，中國電信02）
LAC：位置區號碼
CID：小區標識碼
其中MCCMNCLAC為位置區標識（LAI） ，CID為2Byte的`BCD碼，由各MSC自定。
通過(guò)定位技術(shù)獲取每一個(gè)基站的實(shí)際地理位置，將其與全球小區識別碼一一對應，建立完整的基站數據庫，即可通過(guò)已知的全球小區識別碼查詢(xún)對應基站的實(shí)際位置。目前多數獲取基站位置的應用程序皆采用這一思路，通過(guò)手機信號獲取基站信息，再調用第三方的數據庫獲取基站的經(jīng)緯度信息，從而獲取基站的實(shí)際地理位置。
2.2 空間定位技術(shù)
現今最為廣泛使用的技術(shù)是GPS，即是全球衛星定位技術(shù)。此外還有UWB（ ultrawideband，超寬帶）無(wú)線(xiàn)通信定位技術(shù)。
2.2.1 GPS定位原理
24顆衛星平均分布在6個(gè)軌道面,每一個(gè)軌道面上各有4顆衛星繞行地球運轉，讓地面使用者不論在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間,至少有4顆以上的GPS衛星出現在我們上空中供使用者使用。每顆衛星都對地表發(fā)射涵蓋本身載軌道面的坐標、運行時(shí)間的無(wú)線(xiàn)電訊號,地面的接收單位可依據這些資料做為定位、導航、地標等精密測量。GPS定位系統是利用衛星基本三角定位原理，方法是：已知A、B、C三點(diǎn)的距離，通過(guò)某種方式確定另一點(diǎn)P離A、B、C的距離。通過(guò)作立體圖形（球）可確定在空間中P的位置。GPS接受裝置以量測無(wú)線(xiàn)電信號的傳輸時(shí)間來(lái)量測距離。由每顆衛星的所在位置,測量每顆衛星至接受器間距離,即可算出接受器所在位置之三維空間坐標值。使用者只要利用接受裝置接收到3個(gè)衛星信號,就可以定出使用者所在之位置。一般的GPS都是利用接受裝置接收到4個(gè)以上衛星信號來(lái)定出使用者所在之位置及高度。
2.2.2 UWB無(wú)線(xiàn)通信定位技術(shù)
UWB定位技術(shù)屬于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的一種。無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)是指用來(lái)判定移動(dòng)用戶(hù)位置的測量方法和計算方法，即定位算法。目前最常用的定位技術(shù)主要有：時(shí)差定位技術(shù)、信號到達角度測量(AOA)技術(shù)、到達時(shí)間定位(TOA)和到達時(shí)間差定位(TDOA)等。其中，TDOA技術(shù)是目前最為流行的一種方 案，除了用于GSM系統，在其他諸如AMPS和CDMA系統中也廣泛應用，UWB定位采用的也是這種技術(shù)。通常，UWB定位系統設定幾個(gè)定位參考點(diǎn)(根據實(shí)際需要)，以接收待測點(diǎn)(數量上百)發(fā)出的高斯脈沖信號。為了避免信號發(fā)生碰撞，每個(gè)待測點(diǎn)都 有自己的代碼序列。當一個(gè)高斯脈沖中代碼序列被參考點(diǎn)收到時(shí)，它將在一個(gè)時(shí)間整合相關(guān)器內與當前產(chǎn)生的一個(gè)對照序列作比較。當收到信號的位移與對照信號相 吻合，即出現一個(gè)相關(guān)高峰信號。這樣就容易判斷是否收到正確的代碼序列。處理接收到的脈沖序列得到接收時(shí)間，從而計算得到待測點(diǎn)的坐標。
三 研究方法及內容
3.1 定位原理
采用三角定位法。利用三臺間隔一定距離且不在一條直線(xiàn)上的三部移動(dòng)終端向同一站發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號，通過(guò)測量信號傳輸時(shí)間獲取距離信息，再通過(guò)幾何計算得到基站的具體位置。
具體算法如下所示，
設已知錨節點(diǎn)，即已知的三位測試者所處位置的坐標分別為( xa, ya, za ), ( xb, yb, zb ) , ( xc, yc, zc ), 未知節點(diǎn)，即所要定位的基站位置坐標M ( x, y, z )到錨節點(diǎn)的距離分別為da, db, dc, 則存在下列公式
( x- xa ) 2 + ( y - ya ) 2 +(z-za)2 = da2
( x- xb ) 2 + ( y- yb ) 2 +(a-za)2= db2
( x- xc ) 2 + ( y- yc ) 2 +(a-za)2= dc2
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