无线蜂窝通信系统中的两种定位技术
无线定位技术的基本原理
无线定位技术的基本原理
1. GPS定位，全球定位系统（GPS）是一种基于卫星的定位技术。
GPS接收器接收来自多颗卫星的信号，并通过测量信号传播时间和卫星位置信息，计算出接收器的位置。
这种定位技术适用于室外环境，并且需要至少4颗卫星进行定位。
2. WiFi定位，WiFi定位利用WiFi信号的强度和多个接入点的位置信息来确定设备位置。
通过测量设备与多个WiFi接入点之间的信号强度和延迟，可以使用三角定位或指纹定位算法来计算设备位置。
3. 蓝牙定位，蓝牙定位使用蓝牙信号的强度和多个蓝牙基站的位置信息来进行定位。
通过测量设备与多个蓝牙基站之间的信号强度和延迟，可以使用类似WiFi定位的算法来计算设备位置。
4. RFID定位，射频识别（RFID）定位利用RFID标签和读写器之间的信号传输来确定标签的位置。
读写器发射RFID信号，标签接收并返回信号，读写器通过测量信号的强度和延迟来计算标签的位置。
5. 蜂窝网络定位，蜂窝网络定位利用移动电话基站的信号传播
特性来确定设备位置。
通过测量设备与多个基站之间的信号强度和
延迟，可以使用三角定位或信号强度指纹定位算法来计算设备位置。
这些无线定位技术在不同的应用领域中具有各自的优势和限制，可以根据具体需求选择适合的技术来实现定位目的。
蜂窝通信网络定位技术简介
移动定位技术蜂窝通信网络定位移动定位技术类型•基于GPS的定位技术•基于北斗导航系统的定位技术•蜂窝通信网络定位•基于Wi-Fi的无线网络定位•基于ZigBee的网络定位•基于UWB(Ultra-Wide Band，超宽带)的的定位•混合定位•… …移动定位技术分类技术特征卫星定位：GPS定位、北斗导航卫星定位等网络定位：分为局域网定位和广域网定位覆盖范围室内定位：WLAN定位、RFID、ZigBee、UWB、蓝牙等室外定位：广域网GSM、卫星定位、蜂窝等定位原理基于ID定位：移动通信网络定位、RFID等基于几何定位：TOA、TDOA、RTOF、POA、RSS、AOA等参数基于位置指纹定位：TOA、TDOA、POA、RSS、信噪比等参数特点技术特征卫星定位：最广泛、技术最成熟无法提供室内定位网络定位：室内室外定位均可与网络覆盖有关覆盖范围室内定位：定位精度高小范围局部定位室外定位：范围广整体精度不高定位原理基于ID定位：简单，成本低精度取决于ID的密度基于几何定位：精度较高受NLOS影响很大基于位置指纹定位：平台独立计算量很大，精度一般蜂窝网络定位技术基于移动台确定移动台与收发信号机之间的几何位置关系，计算移动台的位置估计值。
基于网络由多个固定位置接收机同时检测移动台发射的信号，由网络移动定位中心估计位置。
GPS 辅助GPS 接收机模块获取近似位置数据，传给移动通信网络，由网络定位服务器计算位置。
蜂窝网无线定位技术是基于•全球移动通信系统GSM (Global System for Mobile Communications)、•封包无线数据业务GPRS (General Packet Radio Service)、•码分多址CDMA (Code division Multiple Access)等移动通信系统的基础上，对移动终端和基站之间的特征参数进行检测，这些特征参数包括：•信号场强、•传播时间或者•时间差、•信号入射角等信息，对移动台的位置进行估计。
介绍无线电定位技术在测绘中的作用及方法
介绍无线电定位技术在测绘中的作用及方法无线电定位技术在测绘中的作用及方法测绘是一项对地球表面进行准确测量和制图的技术，它在很多领域都有广泛应用，如建筑工程、城市规划和资源调查等。
随着科技的不断进步，无线电定位技术在测绘中的应用越来越受到重视。
本文将介绍无线电定位技术在测绘中的作用以及常见的方法。
一、无线电定位技术在测绘中的作用1. 提高定位精度：无线电定位技术通过利用无线电波在空间中的传播特性，可以实现对目标位置的定位。
与传统的地面测量方法相比，无线电定位技术能够提供更高的精度，尤其是在大范围的测绘中，其优势更加明显。
2. 简化测量过程：无线电定位技术可以实现远程测量，无需人工接触目标位置，从而避免了传统测绘中的一些困难和风险，例如悬崖、深水或是恶劣的气候条件等。
同时，无线电定位技术可以实现实时定位，大大缩短了测量时间，提高了工作效率。
3. 适应复杂环境：无线电定位技术具有一定的穿透能力，可以应对一些传统测绘方法难以应对的复杂环境，例如森林、深山、隧道等。
这使得无线电定位技术在一些特殊的测绘项目中具备更强的适应性和应用前景。
二、常见的无线电定位技术方法1. 蜂窝定位：蜂窝定位是一种基于移动通信网络的无线电定位技术。
该技术利用基站对终端设备进行信号的接收和测量，通过信号传播时间和信号强度等数据计算目标位置。
蜂窝定位技术广泛应用于城市建设和规划中的定位需求。
2. 全球卫星定位系统（GNSS）：GNSS技术是一种基于卫星的无线电定位技术，其中最为熟知的就是全球定位系统（GPS）。
GNSS技术通过接收卫星发射的信号，利用多颗卫星之间的关系进行三维定位。
在测绘中，GNSS技术被广泛应用于土地测量、地理信息系统（GIS）和航空摄影测量等方面。
3. 无线电测距：无线电测距技术是一种基于测量无线电信号传播时间的无线电定位方法。
该技术需要在目标位置和参考位置分别放置发送器和接收器，通过测量信号在两者之间的传播时间来计算目标位置。
分类叙述定位技术
分类叙述定位技术
定位技术是现代通信和导航领域中的重要技术之一，其应用范围广泛，包括但不限于智能交通、无人机、物联网等领域。
下面将分类叙述几种常见的定位技术：
1. 卫星定位技术：卫星定位技术是利用地球轨道上的卫星来测定地面位置的一种技术。
这种技术通常包括全球定位系统（GPS）、欧洲伽利略系统、俄罗斯GLONASS系统等。
卫星定位技术具有覆盖范围广、定位精度高、可靠性好等优点，但也有易受天气和建筑物遮挡影响等缺点。
2. 蜂窝网络定位技术：蜂窝网络定位技术是利用移动通信网络中的基站和信号传输特性来确定移动终端位置的一种技术。
这种技术通常包括基于信号传输时间差、信号强度、到达角度等的定位方法。
蜂窝网络定位技术具有覆盖范围广、定位精度较高、可靠性较好等优点，但也有需要依赖移动通信网络等缺点。
3. 无线局域网定位技术：无线局域网定位技术是利用无线局域网（WLAN）中的接入点和信号传输特性来确定移动终端位置的一种技术。
这种技术通常包括基于信号传输时间差、信号强度等的定位方法。
无线局域网定位技术具有定位精度较高、可靠性较好等优点，但也有需要依赖无线局域网等缺点。
4. 超声波定位技术：超声波定位技术是利用超声波的传输特性来确定物体位置的一种技术。
这种技术通常包括基于回声测距的定位方法，可以用于室内外环境的定位。
超声波定位技术具有定位精度高、抗干扰能力强等优点，但也有需要依赖声波传输环境等缺点。
以上是几种常见的定位技术，它们各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的定位技术。
AGPS和室内GPS——移动通信系统的新型定位技术
AGPS和室内GPS——移动通信系统的新型定位技术邱致和【期刊名称】《导航》【年(卷),期】2003(039)004【摘要】由于移动通信系统定位功能对人们生活的重要性，在美国联邦通信委员会(FCC)的推动下，蜂窝网定位技术正在迅速发展。
FCC的第1阶段目标已经实现，正在全世界许多地方迅速推广。
进一步提高精度是第Ⅱ阶段的主要目标。
为实现这一目标，人们分别研究了基于网络的方法(包括TOA法、TDOA法等)和基于手机的定位法。
结果发现，没有哪一种方法是可以接受的．最近出现的AGPS技术和室内GPS技术以GPS技术为基础，借助于移动通信网的辅助，从而把两种方法有机地结合起来，使得向满足FCC第Ⅱ阶段的目标前进了明显的一步。
第1节介绍了移动通信系统定位功能的作用和FCC各阶段所要实现的目标。
第2节对基于网络的各种定位技术及其所面，临的问题作了概述，说明在基站布局和资金回收等四个方面，通信与定位功能之间存在固有的矛盾。
第3节首先对GPS用于手机定位的优缺点作了介绍，并进而介绍了AGPS和室内GPS技术，说明以GPS系统技术为基础，借助于移动通信网短信服务的帮助，以及把手机芯片技术和先进的GPS接收机技术结合起来，将使移动通信系统的定位功能无论从覆盖范围和精度以及的手机费用和功耗上看，都已接近于满足FCC第Ⅱ阶段的要求。
最后介绍了AGPS和室内GPS的试验结果，以及一些公司所开发的产品性能，说日月手机定位正在发展成一个产业。
【总页数】17页(P1-17)【作者】邱致和【作者单位】中国电子科技集团公司第20研究所西安7l0068【正文语种】中文【中图分类】TN929.5【相关文献】1.浅析移动位置业务中的AGPS定位技术 [J], 陈挺伟2.一种基于3G移动通信系统的GPS定位系统 [J], 杨颜溶3.一种基于3G移动通信系统的GPS定位系统 [J], 李佳祎;吴建平4.移动定位技术在GSM蜂窝移动通信系统中的应用 [J], 杨刚;庄文东5.安全用户平面AGPS移动定位平台设计与实现 [J], 张昊;廖建新;张彦翔;刘岩;朱晓民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
移动定位技术原理
Ｐ＝ ／ｘ ｘ （ ｙ （ ｚＺ （ｔ ｄ ｌｘ － １ ｙ １ Ｚ １ ｃｄｌ ｔ ） － ） ’＋ｙ ’ Ｚ ’＋ （ ｄ） — — ） —） ｔ ＋
＝
、 （ ｘ （ ｙ （ ｚ２ｃ ｔ ｄ） ／ｘ ３ ｙ ３ Ｚ ３＋（ ３ ｔ — ） ～ ） —） ｄ－
（ｅ ／ ｖｉｂｌｙ政 策 ， 此 政 策 已 于 ２ ０ Ｓ ｌ ｖ Ａ ａａ ｉｔ） ￣ｔｅ ｌ ｉ 但 ０ ０年 ５月 取 消 ， 这 样 Ｇ Ｓ在天空晴朗时 ， Ｐ 可以获得 ５～ ０ 的精度。 ４米 Ｇ Ｓ主要是利用几颗卫 星的测量数据计算一个 移动用户 的 Ｐ 位置 ， 即经度 、 纬度和 高度。原始数据可 以由终端处理 ， 也可 以送 到网络侧处理。Ｇ Ｓ可用 于车辆导航和手持设备。 Ｐ Ｐ ｓ定位一般 可采用 四颗定 位卫星 ，Ｐ Ｇ Ｓ定位 是基于 到达时 间（ Ｏ 机理。四个卫 星定位 ， Ｔ Ａ） 接收机的位置和时钟偏差表达式
维普资讯
２０ 年（ ３ 卷） ２ ０７ 第 ６ 第 期
饭 是技 术
移动定位技 术原理
艾 康
（ 贵州大学 电气工程学院， 贵州 贵 阳 ５００） ５０３
摘要 ： 本文介绍 了 ＧＰ 、 Ｓ 基于 Ｇ Ｍ 网和 ＣＤ Ｓ ＭＡ 网络的无线 定位技术 。蜂 窝移 动通信 系统 中的定位技术一般分为三类 ： 于 基 终端 的定 位技 术 、 于 网络 的定 位技 术和 混合 定 位技 术 。 基 关键词 ： 移动定位 基于网络定位 混合定位
一
１ 无线定 位技 术简 介
无线定位技术是通过对 接收到的无线 电波 的一些参数进 行 测量 ， 根据特定 的算法 以判 断出被测 物体 的位置 ， 测量参数 一般 包括传输时间、 幅度、 相位和到达角等。 定位精度取决于测量 的方 法。 蜂窝移动通信在全球范围内应用广泛 ， 有很多成功的商用系 统， 因此在蜂窝移动通信系统中应用无线定位技术有很大意义和 价值 。 无线定位技术最初是为 了满 足远程航 海的导航等要求而 产 生的。全球定位 系统 Ｇ Ｓ的出现使得无线定位技术 产生 了质 的 Ｐ 飞跃 ， 定位精度得到大幅度提高 ， 度可 达 １ 米 以内。 精 ０
2024年浅论无线蜂窝通信系统中的定位技术
2024年浅论无线蜂窝通信系统中的定位技术一、引言随着移动互联网和物联网的飞速发展，定位技术在无线蜂窝通信系统中扮演着越来越重要的角色。
从智能手机的地图导航，到无人驾驶车辆的精确行驶，再到智慧城市中的资产追踪，这些功能的实现都离不开精确的定位技术。
无线蜂窝通信系统以其覆盖广、容量大、成本低等优势，成为实现定位技术的主要平台。
本文旨在探讨无线蜂窝通信系统中的定位技术，包括其概述、主要技术、应用、挑战与前景。
二、定位技术概述定位技术，即确定目标物体在特定空间中的位置信息，是信息技术的重要组成部分。
在无线蜂窝通信系统中，定位技术主要依赖于接收到的信号强度、传播时间、到达角度等参数，结合网络拓扑结构和算法处理，实现对用户或设备的精确定位。
根据定位方式的不同，可以分为基于网络的定位和基于终端的定位两大类。
三、主要定位技术3.1 基于网络的定位技术基于网络的定位技术主要利用基站或接入点的信息来估计移动设备的位置。
常见的技术有：3.1.1 小区识别小区识别是最简单的定位方法，通过判断移动设备所处的基站或接入点的小区ID来确定其大致位置。
这种方法的精度较低，但实现简单，成本较低。
3.1.2 到达时间（TOA）通过测量信号从发射端到接收端的时间，结合已知的电磁波传播速度，可以计算出信号传播的距离。
利用至少三个基站测量到的距离信息，可以通过三角定位法确定用户的位置。
TOA方法需要精确的时钟同步，但定位精度较高。
3.1.3 到达时间差（TDOA）TDOA技术通过测量信号到达不同基站的时间差，而非绝对时间，来消除设备时钟误差的影响。
这种方法需要至少三个基站参与测量，通过计算时间差来确定用户的位置。
TDOA方法比TOA方法具有更高的定位精度。
3.2 基于终端的定位技术基于终端的定位技术主要依赖于移动设备自身的能力，如内置的GPS芯片、加速度计、陀螺仪等传感器。
常见的技术有：3.2.1 辅助GPS（A-GPS）A-GPS结合了GPS和蜂窝网络的优势，利用基站提供的位置信息辅助GPS进行定位。
手机定位技术概述
监控终端
个人手携式PDA 车载PDA
个人笔记本电脑 车载PC 蜂窝电话
业务应用范围：
➢ 政府需求 ➢ 政府机构（公检法）：移动执法、紧急救援、资源调度、监狱管 理地震、环保：野外定位、紧急救援。景区、林业：人员定位/调 度、考勤登记。
➢ 企业需求 ➢ 物流行业：车辆调度、货物跟踪、紧急救援。汽车制造业：汽车 保养、汽车追踪。金融业：汽车车险定损。中小企业：人员定位/ 调度、考勤登记。交通运输业：车辆调度、汽车追踪、船舶/集装 箱追踪。邮政、快递：邮件追踪。
GSM手机定位技术——A-GPS：
A－GPS定位技术
3
该方式有手机辅助方式和手机自主方式两种：
（2）手机自主GPS定位方式 这种手机包含一个全功能的GPS接收器，具有（1）方式中手 机的所有功能，再加上卫星位置和手机位置计算功能。运算 开始时，需要的数据比手机辅助方式要多，这些数据能够持 续4小时以上或根据需要进行更新，通常包括时间、参考位置 、卫星星历和时间校验参数等。如果某些应用 需要更高的精 度，则必须持续（间隔约30s）向手机发差分GPS（DGPS） 信号。DGPS信号在非常宽 的地域范围有效，以一个参考接 收器为中心可服务于较宽的地域范围。最终位置信息由手机 本身 计算得到，若需要，此定位信息可发送到其它任何应用 中。
该方式有手机辅助方式和手机自主方式两种：
（1）手机辅助GPS定位方式 这种解决方案是将传统GPS接收器的大部分功能转移到网络 处理器上实现。该方式需要天线、 RF单元和数据处理器等设 备。GSM网向手机发送一串极短的辅助信息，包括时间、可 视卫星清单、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口。这些 参数有助于内置 GP S模块减少GPS信号获得时间。辅助数 据来自经手机GPS模块处理后产生的伪距离数据，且可持续 数分钟。收到这些伪距离数据后，相应的网络处理器或定位 服务器能大致估算出手机的位置。GSM网增加必要的修正后 ，可提高定位精度。
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无线蜂窝通信系统中的两种定位技术
无线蜂窝通信系统中的定位技术主要有两种体制。
一种是基于下行链路的定位技术，即基于移动台的定位技术;一种是基于上行链路的定位技术，即基于移动网络的定位技术。
基于移动台的定位技术要求移动台参与定位参数的测量以及测量值的求解计算。
基于蜂窝网络的定位技术是指网络根据测量数据计算出移动终端所处的位置，通常必须利用3个或3个以上蜂窝基站接收手机信号的定位参数，即到达时间、角度或强度。
1 基于移动台的定位技术
现已提出的基于移动台的方法主要有：基于下行链路增强观测时间差定位方法、基于下行链路空闲周期观测到达时间差方法、基于GPS作为辅助的定位技术等。
2 基于移动网络的定位技术
基于蜂窝网络的定位方法目前主要有：基于Cell-ID定位和基于时间提前量定位的方法、上行链路信号到达时间定位方法、上行链路信号到达时间差定位方法以及上行链路信号到达角度定位方法等。
2.1 AOA
角度到达[1](AOA，Arrival of Angle)定位方式是根据信号到达的角度，测定出运动目标的位置。
在AOA定位方式中，只要测量出运动目标与两个基站的信号到达角度参数信息，就可以获取目标的位置。
蜂窝移动网的AOA定位方式，指的是基站接收机利用基站的天线阵列，接收不同阵元的信号相位信息，并测算出运动目标的电波入射角，从而构成一根从接收机到发射机的径向连线，即测位线，目标终端的二维位置坐标可通过两根测位线的交点获得。
2.2 TOA
抵达时间(TOA，Time of Arrival)定位方式也称为基站三角定位方式，通过测量从运动目标发射机发出的无线电波，到达多个(3个及以上)基站接受机的传播时间，来确定出运动目标的位置。
已知电波传播速度为c，假设运动目标与基站之间的传播时间为t，运动目标位于以基站为圆心，以移动终端到基站的电波传输距离ct为半径的定圆上，则可由3个基站定位圆的交点，来确定目标移动的二维位置。
TOA定位方式中，为了根据发射信号到达基站的接收时间，来确定出信号的传播时间，要求运动目
标发射机在发射信号中，加有发射的时间戳信息。
这种定位方式的定位精度取决于，各基站和运动目标的时钟的精度，以及各基站接收机和运动目标发射机时钟间的同步。
TOA算法要求参加定位的各个基站在时间上要严格同步，由于电磁波的传播速率很高，微小的误差将会在算法中放大，使定位精度大大降低。
传播中的多径干扰、NLOS以及噪声等干扰造成的误差会使圆无法交汇，或者交汇处不是一点而是一个区域。
因此TOA对系统同步的要求很高，并且需要在信号中加时间戳(要求基站之间的同步)，而实际参加定位的基站一般在3个以上，误差是不可避免的。
这时候可以利用GPS对基站进行校正并利用其他补偿算法来估计位置，提高算法的精确度，但同时增加系统的开销和算法复杂程度，因此单纯的TOA算法在实际中应用很少。
2.3 TDOA
抵达时差(TDOA，Time Difference of Arrival)定位方式通过测量目标移动终端发射机到达不同基站接收机的传播时差，来确定运动目标的位置信息。
TDOA定位方式中，不需要移动终端与基站间的精确同步，也不需要在上行信号中加时间戳信息，还可以消除或减少目标移动终端与基站间由于信道所造成的共同
误差。
在该定位方式中，将目标移动终端定位于两个基站为焦点的双曲线方程上。
确定目标移动终端的二维坐标需要至少建立两个双曲线方程(至少3个基站)，两条双曲线交点即为目标移动终端的二维坐标。
TDOA算法是对TOA算法的改进，他不是直接利用信号到达时间来确定目标的位置信息，而是用多个基站接收到信号的时间差信息来确定目标的位置信息，与TOA算法相比，它不需要加入专门的时间戳信息，定位精度也有所提高。
TDOA值的获取目前一般都有以下两种形式：
第一种形式是利用移动台到达2个基站的时间TOA信息，知道移动台的坐标位置，以及至少三个基站的坐标位置，取其差值来获得。
这时仍需要基站时间的严格同步，但是当两基站间移动信道传输特性相似时，可减少由多径效应带来的误差。
第二种形式是在实际应用中，往往很难做到基站与移动台的同步，此时可以采用相关估计得到TDOA值，即将一个移动台接收到的信号，与另一个移动台接收到的信号进行相关运算，从而得到TDOA的值。
这种算法可以在基站和移动台不同步时，估计出TDOA的值，再进行定位计算能获得较高精度。
对于蜂窝网中的移动台定位而言，TDOA更具有实际意义，这种方法对网络的要求相对较低，并且定位精度较高，目前已经成为研究的热点。
从上面的分析可以看出，TDOA定位技术具有如下优点：
①可以在话音和控制信道上进行测量;
②适用于多种移动电话制式下实现该技术，不需要对蜂窝通信的标准进行修改，容易在所有蜂窝网通信系统中扩展;
③对原有系统改动不大，不需要改变用户端和蜂窝的基础设施及蜂窝天线，安装费用少;
④测试精度不受距离影响，对多径干扰敏感度低;对功率变化不敏感，信号衰减对测时精度影响小;抗多径效应和市区遮挡效应强，因此在信号接收去不会出现盲点;
⑤延时小，其定位时间在3s之内。
【参考文献】
[1]杨洪娟.蜂窝网络无线定位技术的研究[D].哈尔滨工业大学,2009,6.
[2]记越峰，等.现代通信技术[M].北京邮电大学出版社，2002.
[3]李嵘峥.无线蜂窝通信系统中移动台定位技术研究与实现[D].北京邮电大学，2011，01，10.。