1、精選優質文檔-傾情為你奉上移動通信網定位技術發展及應用專心-專注-專業目錄0引言移動終端的位置信息是移動互聯網中的關鍵信息之一，利用移動定位信息開展的服務將是移動互聯網上的一種特色服務。隨著無線通信技術的發展和數據處理能力的提高，基于位置的服務成為最具發展潛力的移動互聯網業務之一，無論在室內還是室外環境下，快速準確地獲得移動終端的位置信息和提供位置服務的需求變得日益迫切。在通信和定位兩大系統正在相互融合、相互促進的背景下，利用無線通信和參數測量來確定移動終端位置，而定位信息又可以用來支持位置業務和優化網絡管理，提高位置服務質量和網絡性能。所以，在各種不同的無線網絡中快速、準確、健壯地獲取移動位

2、置信息的定位技術及其定位系統已經成為當前的研究熱點。1 移動通信網定位技術綜述美國聯邦通信委員會(FCC)于1996年下達指示要求移動運營商為移動電話用戶提供E-911(緊急救援)服務，這就要求對所有移動電話用戶實現定位功能，同時，FCC又于1999年對定位精度做出新的要求。 FCC的這些舉措大大促進了關于定位技術及其服務業務研究的發展，很多國家開始致力于研究商用定位技術并推出了各具特色的商用定位服務。近幾年，全球移動用戶的數量迅猛發展，為商用位置服務提供了極其誘人的市場前景。相關的位置服務業務可包括：緊急求救電話服務、物流管理、商業求助電話服務、個人問詢服務、車輛導航服務、特定跟蹤服務等等。

3、移動定位涉及移動無線通信、數學、地理信息和計算機科學等多個學科的知識，某些有關移動定位的基本概念比較容易混淆，因此有必要首先澄清一些基本概念。1.1定位基本概念1.1.1物理位置和抽象位置定位系統提供的位置信息可以分為兩類：物理意義上的位置信息和抽象意義上的位置信息。所謂物理意義上的位置信息，就是指被定位物體具體的物理或數學層面上的位置數據。例如，GPS可以測得一幢建筑物位于北緯，東經，海拔50米處。相對而言，抽象的位置信息可以表達為：這棟建筑物位于公園的樹林中或校園的主教學樓附近等。從應用程序的角度講，不同的應用程序需要的位置信息抽象層次也不盡相同，有些只需要物理位置信息；而有些則需要抽象意

4、義上的位置信息，單純的物理位置信息對它們來說是透明的，或是沒有意義的。當然，物理位置信息可以在附加信息庫的幫助下，轉換并映射為抽象層次的位置信息。1.1.2定位性能指標定位精度和定位準確度是兩個緊密聯系的概念，它們之間的關系類似于數理統計學中置信區間和置信水平之間的關系。嚴格說來，如果孤立的指出某個定位系統的定位精度或定位準確度，都是沒有意義的。典型的正確描述應該是：A定位系統可以在95%的概率（置信水平）下達到10m的定位精度。其中，“95%”描述的是定位準確度。定位精度越高，相應的定位準確度就越低，反之亦然。通過增加定位設備的密度或綜合使用多種不同的定位技術，可以同時提高定位系統的精度和準

5、確度。一般說來，室內應用所需定位精度要比室外應用高。1.2定位技術分類無線定位技術通過對無線電波的一些參數進行測量，根據特定的算法來判斷被測物體的位置。測量參數一般包括無線電波的傳輸時間、幅度、相位和到達角等。定位精度取決于測量的方法。從定位原理的角度來看，定位技術大致可以分為三種類型：基于三角關系和運算的定位技術、基于場景分析的定位技術和基于臨近關系的定位技術。1.2.1基于三角/雙曲線關系的定位技術這種定位技術根據測量得出的數據，利用幾何三角或雙曲線關系計算被測物體的位置，它是最主要的、也是應用最為廣泛的一種定位技術?；谌腔螂p曲線關系的定位技術可以細分為兩種：基于距離測量的定位技術和基

6、于角度測量的定位技術。基于距離測量的定位技術先要測量已知位置的參考點（A，B，C三點）與被測物體之間的距離(R1，R2，R3)，然后利用三角知識計算被測物體的位置。具體說來，距離測量的方法有直接測量、傳播時間、無線電波能量衰減三種方法。直接測量通過物理動作和移動來測量參考點與被測物體之間的距離。例如，機器人移動自己的探針，直到觸到障礙物，并把探針移動的距離作為自己與障礙物之間的一個距離參數。傳播時間測量法是在已知傳播速度的情況下，無線電波傳播的距離與它傳播的時間成正比。這種測量方法需要注意幾個問題：(a)無線電波（在非視距NLOS環境中）的傳播特性。一般的解決方法是增加測量次數，求出統計意義上

7、的測量值。(b)時鐘精度。(c)時鐘同步。參與同一個定位過程的參考點之間必須保證時鐘的同。無線電波能量衰減測量方式是通過已知發射電波的強度，在接收方測量收到的電波強度，以此估計出發射端距離接收端之間的距離。例如，在理想傳播環境下，無線電波的衰減與1/r2成正比（r為傳播距離）。實際上，無線電波在空間傳播時能量的衰減受多種因素影響，相比傳播時間測量方法沒有優勢?；诮嵌鹊亩ㄎ患夹g與基于距離測量的定位技術在原理上是相似的。兩者主要的不同在于前者測量的主要是角度，而后者測量的是距離。一般來說，如果要計算被測物體的平面位置（即二維位置），那么則需要測量兩個角度和一個距離。同理，如果要計算被測物體的立體

8、位置（即三維位置），那么則需要測量三個角度和一個距離。基于角度測量的定位技術需要使用方向性天線，如智能天線陣列等。1.2.2基于場景（信號指紋）分析的定位技術這種定位技術對定位的特定環境進行抽象和形式化，用一些具體的、量化的參數描述定位環境中的各個位置，并用一個數據庫把這些信息集成在一起。業界習慣上將上述形式化和量化后的位置特征信息形象地稱為信號“指紋”。觀察者根據待定位物體所在位置的“指紋”特征查詢數據庫，并根據特定的匹配規則確定物體的位置。由此可以看出，這種定位技術的核心是位置特征數據庫和匹配規則，它本質上是一種模式識別方法。Microsoft的RADAR無線局域網定位系統就是一個典型的基

9、于場景分析的定位系統。1.2.3基于臨近關系的定位技術基于臨近關系進行定位的技術原理是：根據待定位物體與一個或多個已知位置參考點的臨近關系來定位。這種定位技術通常需要標識系統的輔助，以唯一的標識來確定已知的各個位置。這種定位技術最常見的例子是移動蜂窩通信網絡中的Cell ID。假設待定位物體分別位于三個Cell中。由于各個Cell中參考點的位置已知，所以根據待定位物體所在Cell可以粗略確定其位置（即Cell中參考點的位置）。除了Cell ID以外，其他的例子還有Xerox PareTAB System、Carnegie Mellon Andrew、Active Badge等。1.3定位策略從

10、定位策略的角度來看，定位技術/系統可以分為基于移動終端的定位和基于網絡的定位兩種?；谝苿咏K端的定位是指，定位計算由移動終端自主完成，移動終端能夠自行確定自身當前的位置?；诰W絡的定位主要由網絡系統收集待定位移動終端的信息并計算移動終端的當前位置。如果再對以上兩種定位策略進行細分，前一種定位策略又可以分為基于移動終端的定位和網絡輔助定位兩種；而后一種定位策略又可以分為基于網絡的定位和移動終端輔助定位兩種。2 移動通信網定位技術發展研究不同的無線移動網絡對定位有著不同的業務需求和定義，不同的網絡拓撲、物理層和MAC層設計對定位技術也提出了不同的挑戰。按照不同的網絡拓撲形式，現有定位系統可以分為蜂

11、窩網絡、WLAN和無線傳感器網絡輔助的定位系統。2.1蜂窩網絡定位技術目前，實現蜂窩無線定位主要有三大類解決方案：（1）基于網絡的定位技術，如基于CellID和時間提前量（TA）的方法、上行鏈路信號到達時間（TOA）方法、上行鏈路信號到達時間差（TDOA）方法以及上行鏈路信號到達角度（AOA）方法，這些解決方案需要對現有網絡做部分改進，但卻可以兼容現有移動終端；（2）基于移動臺的定位方法。用于GSM中的下行鏈路增強觀測時差定位方法（E-OTD）、用于WCDMA下行鏈路空閑周期觀測到達時間差方法（OTDOA-IPDL）等；（3）以GPS、GLONASS、GALILEO、BEIDOU、QZSS等為

12、代表的衛星定位系統，移動臺和網絡側集成了衛星定位的輔助設備。從技術角度來說，第二類和第三類方法更容易提供較為精確的用戶定位信息，但這些技術需要改進網絡的同時，也存在對移動臺改動的需求，這將對移動臺體積、功耗、成本帶來影響。各類定位方法已經在不同蜂窩網絡中被標準化。3GPP對于GSM網絡選擇了基于CellID和時間提前量、上行TOA、E-OTD、輔助GPS(AGPS)等方案，而為WCDMA網絡選擇了基于CellID、OTDOA-IPDL、AGPS等方法。GSM網絡中與定位相關的標準包括3GPPTS09.02和3GPPTS03.71，3G網絡中還有3GPPTS25.331系列規范對位置服務系統的架

13、構和相關定位流程進行了規定。這類主要介紹幾種主要蜂窩網絡定位方法和其性能的比較，見表1。表1 幾種主要蜂窩網絡定位方法及其性能比較定位技術精度水平（m）冷啟速度（s）適用網絡環境備 注CellID100-30001-3不限精度受制于扇區大小，魯棒性較差Cell ID+TA/RTT5501-5GSM/GPRS精度較Cell ID有所改進，仍低于其他方法20-60UMTS(WCDMA，TD-SCDMA)UTDOA50-1505-10GSM/WCDMA/TD-SCDMAGSM/TD-SCDMA需增加LMU，LMU與SMLC之間接口私有E-OTD50-3005-10GSM需添加LMU(/3BTS)，建

14、設成本高AOA50-5001-5不限MSC支持Lg接口，定向天線支持AOA測量，受環境影響較大，用于配合其他方法指紋(NMR、模式匹配)50-3005-10不限控制平面需支持Lupc接口，需要大量離線訓練數據，或使用路徑模型計算距離智能天線遜于AGPS，優于傳統三角定位5-10不限網絡側需MIMO支持，只需單個基站，T(D)OA/AOA測量，或統計學習多徑信號參數與用戶位置間關系數據融合優于傳統測時、測角定位5-10測量數據(TOA/TDOA/AOA）或系統級(GPS+CDMA）融合需結合多種定位技術和設備，以提供T(D)OA/AOA等測量支持AGPS信號好：5-2005-20不限開闊區域定位

15、精度/準確度最高，室內、密集地區定位情況較差2.1.1 Cell ID定位技術Cell ID技術是蜂窩網絡中最簡單的一種定位方法，由于其對終端定位的結果是終端服務小區基站的位置，所以定位精度隨扇區大小而變化，特點是速度快，應用簡單，精度較差，通常與其他定位結合使用，統稱為基于Cell ID的定位技術。這類定位技術是Cell ID技術的補充和改進。在移動蜂窩通信網絡中，每個蜂窩小區都有一個惟一的，利用移動終端所在Cell對應的Cell ID就可以粗略確定移動終端的位置。如圖 1所示。GSM/GPRS系統中可以用作定位的另一個參數是時間提前量(TA)，UMTS系統中與之對應的是回路測量時間（Rou

16、ndTripTime，RTT）。TA和RTT兩者皆是利用基站傳送到手機的時間補償（Time Offset）來測量BTS與手機之間的距離，分析移動臺所在的區域。TA以比特為單位，1bit相當于550米的距離；RTT以比特為單位，WCDMA 3.84M碼片速率下1bit相當于20米的距離；TD-SCDMA 1.28M碼片速率下1bit相當于60米的距離。把Cell ID和TA/RTT結合在一起是一種簡單又經濟的方法。所有終端都可使用這種方法定位，這是其一大優點。但這種技術的定位精度取決于小區大小和周圍的環境，通常只能用于粗略定位。NMR（Network Measurement Report）也稱E

17、-CGI（Enhanced Cell Global Identification），從本質講是一種具有自主和指紋定位兩種模式的技術。這種技術是對CellID以及CellID+ TA/RTT的增強。NMR指紋定位離線學習階段，終端在確定位置的樣本點處對各相鄰小區的信號強度進行采集和記錄，并將樣本點處服務小區Cell ID、各相鄰小區信號強度和對應精確位置歸檔；進入在線定位階段，終端實時測量和收集相鄰小區的NMR數據并上報網絡側數據庫，查詢與所檢測信號強度最為接近的樣本點的位置，作為最終定位結果。如圖2所示。圖1 Cell定位技術原理圖2 NMR鄰小區測量定位原理2.1.2 UTOA/UTDOA定

18、位技術上行鏈路到達時間(UTOA)定位方法是由基站測量移動終端信號到達的時間。該方法要求至少有三個基站參與測量，每個基站增加一個位置測量單元LMU，LMU測量終端發出的接入突發脈沖或常規突發脈沖的到達時刻。LMU可以和BTS結合在一起，也可分開放置。由于每個BTS的地理位置是已知的，因此可以利用球面三角算出移動終端的位置。TDOA測量的是移動終端發射的信號到達不同BTS的傳輸時間差，而不是單純的傳輸時間。UTOA定位需要終端和參與定位的LMU之間精確同步，而TDOA通常只需參與定位的BTS間同步即可。另外，這兩種定位還要求在所有基站上安裝LMU，因此成本較高。2.1.3 E-OTD定位技術增強

19、型觀察時間差(Enhanced Observed Time Difference， E-OTD)只能用于GSM/GPRS網絡，使用這種技術需要在網絡中的多個基站上放置位置測量單元（Location Measuremnet Unit，LMU）作為參考點。如圖表 3所示。每個參考點都有一個精確的定時源。E-OTD的運作方式是以移動終端測量來自至少3個LMU的信號，根據各LMU到達移動終端的時間差值所產生的交叉雙曲線可以計算出移動臺的位置。圖3 E-OTD系統原理E-OTD方案可以提供比CellID高得多的定位精度在50米到125米之間。但是它的定位響應速度較慢，往往需要約5秒的時間。另外，它需要對

20、移動終端軟件進行更新，這意味著現存的移動用戶無法通過該技術獲得基于位置的服務。2.1.4智能天線AOA基站通過陣列天線測出移動臺到達無線電波信號的入射角，從而構成基站到移動臺的徑向連線，兩條連線的交點即為待定位移動臺的位置。這種方法不會產生二義性，因為兩條直線只能相交于一點。這種信號到達角(Angle of Arrival， AOA)定位方法需要在每個小區基站處放置412組天線陣列，這些天線一起工作，從而確定移動臺發送信號相對于基站的角度。AOA通常用來確定一個二維位置。移動終端發，BTS1收，測量可得一條BTS1到移動終端的連線；移動終端發，BTS2收，測量得到另一直線，兩直線相交產生定位角

21、。BTS1和BTS2坐標位置已知，以正北為參考方向，順時針為0360度，逆時針為-0-360度，由此可獲得以移動終端、BTS1和BTS2為三點的三角關系。AOA方法在障礙物較少的地區可以獲得較高的定位精度，但在障礙物較多的環境中，由于無線傳輸存在多徑效應，則誤差增大。移動臺距離基站較遠時，定位角度的微小偏差會導致定位距離的較大誤差。另外，AOA技術必需使用智能方向天線。2.1.5信號衰減(Signal Attenuation)這種定位技術利用移動終端靠近基站或遠離基站時引起的信號衰減變化來估計移動終端的位置，又被稱為場強定位技術。由于多數移動終端的天線是多向發送的，因此信號功率會向所有方向迅速

22、消散。如果移動終端發出的信號功率已知，那么在另一點測量信號功率時，就可以利用一定的傳播模型估計出移動終端與該點之間的距離。然而，測定傳送功率會隨著小區基站的扇形特性、天線傾斜以及無線系統的調整而不斷變化。而且，信號同時受到其它因素（如穿越墻壁、植物、金屬、玻璃、車輛等）的影響。最后，功率測量電路無法區分多個方向接收到的功率，例如直接到達的信號功率和反射到達的信號功率。因此，根據信號衰減進行定位被認為是最不可靠的方法。圖4 信號衰減定位中路徑損耗觀測值及其回歸曲線與模型曲線對比關系2.1.6 AGPSA-GPS是網絡輔助的GPS定位的簡稱，這種方法需要網絡和移動臺都能夠接收GPS信號。如圖表 5

23、所示，A-GPS的基本原理是：網絡向移動臺提供輔助GPS信息，包括GPS信號捕獲和GPS衛星與接收機間站星偽距測量的輔助數據（如：GPS捕獲輔助數據、GPS定位輔助信息、GPS靈敏度輔助信息、GPS衛星工作狀況等），以及移動臺位置解算的輔助信息，如：GPS衛星星歷、GPS導航電文、GPS衛星歷書等，利用這些信息，移動臺可以快速捕獲衛星，并獲取觀測數據，繼而將位置測量估計信息發送至網絡側定位服務器，由它最終計算出移動臺所處位置。由于位置計算于網絡側完成，移動臺實現GPS衛星信號捕獲接收的復雜度大幅降低，并能夠節省功耗。圖5 AGPS系統原理在開闊環境中，如城郊或鄉村，多徑和遮擋是可以忽略的，A-

24、GPS的定位精度能夠達到10米左右甚至更優； 若移動臺處于城區環境，無遮擋并且多徑效應影響較小，定位精度將在3070米左右；若接收環境位于室內或其他多徑和遮擋嚴重的區域，移動臺難以捕獲到足夠的衛星信號，A-GPS無法完成捕獲和定位，這是其最大的局限性。與前CellID和E-OTD等定位技術相比，A-GPS定位方法的響應時間稍長，在冷啟動情況下，A-GPS定位響應時間為1030秒；正常工作狀態下，響應時間為310秒左右。A-GPS的優點在于網絡側改動少，網絡不需增加其他設備，投資較少，定位精度高（理論上可達510米）。缺點是移動臺需相應軟硬件支持，從而增加移動臺的成本和功耗。2.1.7基于數據融

25、合的混合定位移動通信中復雜的信道環境使得在諸多基于測量信號特征參量的無線定位方法中，僅靠一種基本定位算法很難取得最佳定位精度，而通過利用一種或幾種不同定位算法對不同測量參數進行數據融合，可以進一步提高定位精度。具體講是利用T(D)OA、AOA(可含GPS)等多種特征參量測量值通過不同的定位算法對其進行求解得到位置估計，再根據不同的融合準則，利用各自的冗余信息，通過一定的規則進行篩選與融合，得到最終位置。實現數據融合技術的關鍵是確定切實可行的準則和判決門限，在這方面需要結合課題的實際情況，在一定的實測數據基礎上建立合理的實驗模型，進行大量的計算機仿真。目前，綜合或融合各種定位方法的測量數據，利用

26、各種測量數據或冗余測量信息得到比任何單一方法好的定位精度，是目前蜂窩移動定位技術中比較好的折衷方案。2.1.8模式匹配AOA和TOA/TDOA定位技術在多徑傳播嚴重的環境下很難奏效。為了解決這個問題，美國Wireless Corp公司最早提出一項稱為基于多徑信號收集和模式匹配算法的“指紋”定位方案。它主要通過在基站設置無線照相系統來分析接收信號的多徑模式，提取特征信息再和數據庫中先驗模式進行模式匹配，從而實現移動臺定位。這種利用先驗樣本數據庫輔助定位方案的測量數據參數可以是TOA/TDOA，也可以是RSSI。2.2 無線局域網(WLAN）定位技術無線局域網（WLAN）是指以無線信道作傳輸媒介的

27、計算機局域網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統有線局域網的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。移動用戶對信息的即時性和就地性的需求越來越強烈，這就給基于WLAN系統的位置服務提供了廣闊的發展空間。WLAN系統中定位技術主要有GPS衛星定位、基于RSSI或TOA/TDOA/AOA的三角定位、信號強度定位等。其中，信號強度定位技術主要包括信號強度指紋/信號強度建模定位等兩類方法。2.2.1基于時間/角度測量的定位在WLAN低功率無線設備組成的高密度網中，由于各設備之間的同步很難實現，利用TDOA估計距離也很難實現。盡管可以通過測量

28、TOA來估計距離，但是障礙密集地區如室內等環境中用戶間距離較短，AP的覆蓋范圍往往不超過100米，無線電波的傳輸時延可以忽略不計，并存在較嚴重的衍射和繞射等非直線傳播情況，而且同一用戶信號的各條多徑分量在時間上相當接近，需要對設備的分辨率進行改進以區分。所以，精確的TOA或者TDOA估計，需要借助于更先進的數字信號處理技術來實現。另外，影響信號傳播的障礙物很多，無線信號存在反射和散射。不同路徑分量的幅度、相位、到達時間和入射角各不相同，使接收的復合信號在幅度和相位上都產生了嚴重的失真，因此，AOA也不適于室內無線定位。2.2.2基于信號強度的定位技術基于無線局域網（WLAN）的定位技術借助筆記

29、本電腦、手機、MP4、PDA等用戶終端中WLAN協議的廣泛集成與WLAN近乎泛在的網絡覆蓋能力得以快速發展和進步。WLAN中用戶終端（主動或被動地）監聽其接收范圍內接入點/熱點（AP）的信號，通過所接收到beacon frame中的SSID和MAC地址來辨識所有AP，并根據RSSI判別相應AP的信號強度。表格 2中是WLAN中用戶終端掃描所返回的AP及其屬性列表示例。WLAN中研究和應用最為廣泛的信號強度定位技術便是基于上述監聽結果進行的。表2 終端掃描所返回的AP及其屬性列表示例（1）信號強度指紋定位WLAN中首個定位系統RADAR由微軟研究院的Bahl等人于2000年設計提出，其使用的是信

30、號強度指紋定位技術。指紋定位主要分為離線訓練和在線定位兩個階段。離線階段在目標區域內，WLAN終端在有限個樣本點處從周圍的AP采集信號，測量從鄰近若干AP接收的信號強度，并記錄自身位置。同時，終端捕獲觀測AP MAC作為識別信息。然后將包含AP識別信息、AP信號強度和對應觀測樣本點位置等信息的先驗數據保存，建立信號指紋數據庫。為提供較準確和完整的指紋記錄，離線指紋的收集需以足夠密度覆蓋整個物理空間?；谏鲜霾杉玫男盘栔讣y數據，在實際定位階段，定位終端掃描接收范圍內的各個AP，并根據各AP的信號強度，在指紋數據庫中找出與所觀測AP信號強度最接近的一條指紋記錄，并將此記錄中的位置信息作為終端的位

31、置。圖6 WLAN指紋定位技術原理指紋定位技術可以分為確定性、不確定性（或隨機性）方法。確定性方法直接求解兩者間的歐氏距離，返回與觀測值距離最小的一個樣本點或K個樣本點的綜合結果。在不確定性方法中，使用各種隨機性方法來處理RSSI測量中的不確定性，繼而獲得終端位置的最大似然或最大后驗概率或最小均方誤差估計。表3是針對三張常見指紋算法（KNN，Histogram，Kernel）的各項誤差統計分析數據對比關系。表3 KNN/Histogram/Kernel算法誤差統計分析（2）信號強度建模定位WLAN中另一種定位技術被稱為信號強度建模定位。此類系統中記錄了AP的精確位置，在計算用戶位置時，較簡單的

32、方法是根據各可見AP信號強度的差異直接對各AP的位置進行加權平均得到用戶的粗略位置。較復雜的方法之一是：建立信號傳播規律的確定性模型并根據信號強度的損耗來估計AP-用戶間傳播距離，繼而確定用戶位置。另一種方法是基于隨機技術，根據信號關于距離的統計分布特性，得到對AP-用戶間距離的一個概率估計。如前所述，信號強度建模定位至少需要預知AP的標識及其位置信息即建立AP數據庫，省去了指紋采集工作。建立AP位置數據庫的方法主要有：站址登記和路測。信號強度建模方法存在不可忽視的缺陷，其相比指紋定位雖然步驟簡捷，但其定位精度受到AP位置精度和路徑傳播損耗模型精度的影響。而且，此方法中忽視了AP天線的發射信號

33、強度在各方向的分布并不均勻的實際情況，即AP天線周圍不同方向的終端雖接收到AP的信號強度相同，但與AP的距離可能并不相同。上述這些因素（包括人體遮擋）都會對信號強度建模定位精度產生不同程度的影響。圖7是具有代表性的信號強度指紋定位技術（RADAR）、信號強度建模定位中確定性模型技術（Trilateration， Simplified path loss model）與隨機模型技術（Proposed）的定位性能對比測試情況。由圖中可見，RADAR指紋定位的平均性能相比模型定位而言更突出，但基于隨機性傳播模型的建模技術在經過與RADAR的整合后，整體性能實現顯著的提升。圖7 WLAN信號強度指紋/

34、模型定位性能對比關系3移動通信網定位技術應用無線定位技術為移動通信開辟了更大的發展空間，提供了更多的商機。無線網絡運營商提供的位置服務可以包括從安全服務到付賬、信息追蹤、導航、數據/視頻集成產品等方方面面。目前，第三代移動通信系統已進入最后的開發階段，蜂窩定位依靠第三代移動通信系統的體系結構和傳輸的信息實體實現移動臺的位置估計，有著十分廣闊的應用前景，具體可概括為以下幾個方面。3.1 安全方面的緊急救援和求助移動的不確定性給人們的安全帶來了一定的威脅。隨著活動范圍的擴大，這種威脅也越來越大。因此，危險情況下的緊急求援就顯得尤為重要。只要用戶的手機支持移動定位業務，用戶就可以撥打救援中心的電話，

35、如中國的110、美國的911、日本的411電話。移動通信網絡在將該緊急呼叫發送到救援中心的同時，會自動支持移動定位業務的網元，將該位置信息和用戶的語音信息一并傳送給救援中心。救援中心接到呼叫后，根據得到的位置信息，就能快速、高效地開展救援活動，大大提高成功率。按照美國聯邦通信委員會（FCC）的要求，美國所有基于網絡的定位業務在2002年10月1日前全部實現150m的精度。3.2追蹤方面的汽車導航、車輛追蹤、艦隊追蹤在人口密集的大城市里，交通阻塞的問題急待解決，對車輛導航、智能交通的要求越來越迫切。為此發展出了智能交通系統ITS。而自動車輛定位系統AVLS是智能交通系統的核心，將實現動態交通流分

36、配、定位導航、事故應急、安全防范、車輛追蹤、車輛調度等功能。利用蜂窩定位系統實現的自動車輛定位系統將定位、通信、計算機信息處理與控制等構成一個有機整體，有利于多種信息的融合，并且在城市覆蓋和靈活方便的漫游管理等方面具有優勢。3.3計費方面的基于位置和事件的計費系統基于用戶位置的靈活計費系統將是未來移動電話運營商拓展業務、吸引客戶的重要手段。現在常用的收費標準有兩種：一是按移動電話使用的頻率收費；二是按移動電話使用的通信時段收費。隨著移動電話定位業務的實現，又可以增加一種新型的收費方式，即按移動電話的使用位置收費。用戶在家里或辦公室使用移動電話，因為移動性低，收取的費用就低；在所屬城市或某一固定

37、區域內移動通話，收費將接近于現行標準；而進行大范圍漫游時，將要支付較高的費用。3.4網絡性能方面的移動性管理及系統優化設計對于通信網本身來說，移動臺位置信息也是非常重要的。通信網的移動性管理一直是網絡的難點問題，主要原因是移動臺位置的不確定性。如果網絡知道移動臺的精確位置，進行移動性管理就變得相對簡單了，同時也有助于對移動臺進行有效的信道分配，實現網絡資源動態、智能分配，使無線資源的利用率更高。3.5其他方面，如移動黃頁查詢、防止手機盜打移動互聯網技術與移動定位業務相結合，可以輕而易舉地實現移動黃頁查詢。移動網絡首先定位出用戶所處的位置，然后再根據互聯網提供的信息選出用戶所在地的相關信息，供用

38、戶查詢。移動電話定位業務的開展，對制止移動電話的盜打非常有利。電信運營部門在發現盜打號碼后，可以不必禁止移動電話的使用，而利用無線網絡自動記錄盜打的準確時間和地點，從而為司法部門執法提供最有力的證據。4 結語移動定位技術在近幾年取得了很大的發展，尤其是各種技術的混合研究和應用，我們可以揚長避短，加速技術突破的進程。但就其商業應用的開發來說，目前不過是剛剛起步，除了某些特定的跟蹤或監測用途，作為民用的巨大商業潛力尚待進一步的開發，在未來的手機業務中，位置業務服務很可能帶來巨大的商機，并給人們帶來極大的便利。基于蜂窩網絡特別是基于CDMA網絡的移動定位技術是一項復雜的技術，涉及的內容多，范圍廣。從對移動臺定位的精度要求來看，由于受多徑、多址干擾，特別是NLOS傳播的影響，使各種信號特征測量值總是存在一定的偏差，從而使各種適用于特征測量值誤差服從零均值高斯分布的定位算法，如最小均方三角定位算法的性能顯著下降，無法取得對移動臺位置的最大似然估計，使得對移動臺的估計位置出現較大的偏差。在一般的市區環境下，以GPS為代表的衛星定位技術，由于其基于高頻偽隨機碼的精確站星偽距測量而獲得較高