無(wú)線(xiàn)定位系統在移動(dòng)通信工程中的應用
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【摘 要】新科技革命以來(lái)，高科技產(chǎn)品逐漸走入人類(lèi)社會(huì )，人們也越來(lái)越體驗到科技產(chǎn)品給人們帶來(lái)的便利。
近年來(lái)，尤其是進(jìn)入二十一世紀以來(lái)，無(wú)線(xiàn)定位系統得到了前所未有的發(fā)展，尤其是在移動(dòng)設備上的應用，從汽車(chē)導航到手機跟蹤定位可謂是無(wú)處不在，無(wú)線(xiàn)定位系統給人們生活帶了極大地便捷，人們可以隨時(shí)查詢(xún)各類(lèi)信息和位置，保證了人們出行的安全和便利。
本文將針對無(wú)線(xiàn)定位系統在移動(dòng)通信工程中的應用進(jìn)行分析探討，旨在進(jìn)一步促進(jìn)無(wú)線(xiàn)定位系統的發(fā)展，保障人們安全的同時(shí)給人們帶來(lái)更多的便捷服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線(xiàn)定位系統;移動(dòng)通信工程;應用
無(wú)線(xiàn)定位系統的關(guān)鍵是衛星定位，通過(guò)手中的無(wú)線(xiàn)設備接收衛星信號，從而反饋到用戶(hù)手中相應的信心，無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)最初是應用的軍事戰爭的，便于軍隊的協(xié)同作戰和位置報告。
而隨著(zhù)時(shí)代的變遷，人們逐漸將這種先進(jìn)的定位技術(shù)發(fā)展的普通生活當中，給人們的生活帶來(lái)的了極大地便利。
手機相信在當代社會(huì )中已經(jīng)非常普遍了，而隨著(zhù)用戶(hù)要求的提高，手機中也逐漸增加了無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)，人們可以隨時(shí)隨地確定自己所在的位置以及周邊情況，著(zhù)實(shí)極大的方便了人們日常的生活和工作。
而任何事物相對有利的一面來(lái)講，弊端也就自然出現了，由于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的應用，也讓一些不法犯罪分子有了可趁之機，因此，要妥善利用無(wú)線(xiàn)定位系統，讓其在人類(lèi)社會(huì )中起到應有的促進(jìn)作用。
一、無(wú)線(xiàn)定位系統概述
定位通常是指確定某個(gè)物體在某一參考坐標系中的位置，而無(wú)線(xiàn)電定位就是根據接收到的無(wú)線(xiàn)電信號的強度、相位、時(shí)間等參數，通過(guò)特定方法計算出移動(dòng)用戶(hù)的位置。
最初的定位系統主要用于為飛機、艦船以及軍事用途等專(zhuān)用目的提供定位服務(wù)，作為其代表的典型定位系統有Loran-c，Omega， Tacan， Radar及VOR/DME等。
20世紀60年代后，很多軍用技術(shù)被轉化和引入民用，因此出現了如自動(dòng)車(chē)輛定位(AVL)系統的民用無(wú)線(xiàn)定位系統，并且在公共交通管理、貨物運輸、公安追蹤及出租車(chē)調度等范圍中廣泛應用。
近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)蜂窩通信網(wǎng)的發(fā)展，特別是第二代數字移動(dòng)通信系統全面取代了第一代模擬無(wú)線(xiàn)通信系統之后，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)成本大幅度降低，移動(dòng)用戶(hù)的消費也有明顯的下降，因而很大程度上推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)的發(fā)展，GSM和CDMA用戶(hù)的數量也發(fā)生了爆炸式的增加，這一點(diǎn)為定位服務(wù)提供了良好的基礎。
同時(shí)，隨著(zhù)e時(shí)代的到來(lái)和人們對生活需求不斷的提升，以及公共安全、緊急呼叫、出租調度等服務(wù)的要求，定位服務(wù)將擁有巨大的市場(chǎng)前景。
雖然目前基于蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的定位系統結合各種最新技術(shù)，能夠提供越來(lái)越高的精度，但是當需要定位的物體位于建筑物內部，如辦公大樓內，其定位精度就明顯下降了。
因此，必須研究新的室內定位技術(shù)以彌補GPS的不足。
目前，常見(jiàn)的技術(shù)有IEEE 802.11為代表的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)、紅外技術(shù)、超聲波技術(shù)和RFID技術(shù)等，它們已能夠在室內達到10米以?xún)鹊亩ㄎ痪取?/p>
二、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)定位
1、基于時(shí)間的定位
它是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號傳播到多個(gè)接收機的到達時(shí)間(TOA)或時(shí)間差(TDOA)來(lái)確定移動(dòng)臺的位置。
TDOA算法是對TOA算法的改進(jìn)，它不是直接利用信號到達時(shí)間，而是用多個(gè)基站接收到信號的時(shí)間差來(lái)確定移動(dòng)臺位置，與TOA算法相比不需要加入專(zhuān)門(mén)的時(shí)間戳，定位精度也有所提高。
TDOA值的獲取一般有2種形式： 第1種形式是利用移動(dòng)臺到達2個(gè)基站的時(shí)間TOA，取其差值來(lái)獲得，這時(shí)仍需要基站時(shí)間的嚴格同步，但是當兩基站間移動(dòng)信道傳輸特性相似時(shí)，可減少由多徑效應帶來(lái)的誤差。
第2種形式是將一個(gè)移動(dòng)臺接收到的信號與另一個(gè)移動(dòng)臺接收到的信號進(jìn)行相關(guān)運算，從而得到TDOA的值，這種算法可以在基站和移動(dòng)臺不同步時(shí)，估計出TDOA的值，由于實(shí)際應用中，往往很難做到基站與移動(dòng)臺的同步，所以利用相關(guān)估計得到TDOA值，再進(jìn)行定位計算能獲得較高精度。
2、基于場(chǎng)強的定位
該算法是通過(guò)測出接收信號的場(chǎng)強值和己知的信道衰落模型及發(fā)射信號的場(chǎng)強值估計收發(fā)信端的距離，根據多個(gè)距離值就可以得到目標移動(dòng)臺的位置。
一次場(chǎng)強測量把移動(dòng)臺鎖定在以基站為中心的軌道上，圓的半徑由場(chǎng)強值確定，一般通過(guò)3個(gè)基站就可以確定移動(dòng)臺的位置。
三、蜂窩網(wǎng)定位業(yè)務(wù)的應用
1、緊急救援
緊急救援時(shí)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)應有在移動(dòng)通信工程中的一大創(chuàng )舉，其應用大大提高了救援的成功率。
以往人們報警后都要詳細的說(shuō)清自己所處的位置，而無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)應有以來(lái)，一旦發(fā)生緊急情況了，只有用戶(hù)手持移動(dòng)設備具有位置服務(wù)功能，撥打電話(huà)的同時(shí)衛星就會(huì )定位用戶(hù)所處的位置，這就給救援人員提供了大大的便利，其在保障人們生命財產(chǎn)安全方面起到了極大的作用。
2、車(chē)輛導航和智能交通系統(ITS)
ITS中涉及到大量對車(chē)輛的定位處理，過(guò)去專(zhuān)門(mén)設計了AVL系統，為此要占用寶貴的頻帶資源，花費大量的硬件投資。
移動(dòng)通信網(wǎng)提供的位置服務(wù)能滿(mǎn)足山區和城市商業(yè)區的車(chē)輛導航和跟蹤，只要為每一輛或每一列需要導航和跟蹤的汽車(chē)或列車(chē)安裝一個(gè)移動(dòng)車(chē)載臺，并提供較好的基站覆蓋。
然后，通信網(wǎng)再為這些車(chē)載臺提供位置信息，并將這些信息通過(guò)通信網(wǎng)本身傳輸給負責交通管理的調度中心，就可以快速地在車(chē)和調度中心之間建立協(xié)調的運行管理和導航，從而取代AVL系統。
目前，許多發(fā)達國家，如澳大利亞，已經(jīng)開(kāi)始提供該項功能，給出租車(chē)調度系統使用，使用手機預定出租車(chē)的用戶(hù)不必提供當前的位置，系統直接將定位結果送達調度臺和應答的出租車(chē)。
當然，在高樓林立的發(fā)達城市，準確的使用該系統還存在一些技術(shù)上的問(wèn)題。
結束語(yǔ)
客戶(hù)的需求決定市場(chǎng)的承載量，近年來(lái)，隨著(zhù)人們對生活質(zhì)量要求的逐漸提高，各移動(dòng)通信公司也在不斷創(chuàng )新吸引客戶(hù)的新產(chǎn)品以及對原有產(chǎn)品的更新改造，以緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐和滿(mǎn)足人們對于高品質(zhì)生活的需要。
無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)無(wú)疑是一種高端的科學(xué)技術(shù)，其應用方便人們的同時(shí)也極大地促進(jìn)經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)濟的發(fā)展反之又為高科技產(chǎn)品的研發(fā)提供了相應的物質(zhì)基礎，因此，無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的發(fā)展不僅能夠滿(mǎn)足人們日益增長(cháng)的物質(zhì)文化需求，對我國社會(huì )主義現代化建設也是具有積極意義的。
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