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无线通信系统定位技术的研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：罗威

[导读] 摘要：随着移动通信技术的发展，无线定位技术的应用及其水平的不断提升，使移动通信技术的数据传播速率以及数据处理能力都不断提高，由此可见，无线通讯系统定位技术未来有十分美好的应用前景。

        黑龙江省齐齐哈尔市人防指挥信息保障中心黑龙江齐齐哈尔 161005
        摘要：随着移动通信技术的发展，无线定位技术的应用及其水平的不断提升，使移动通信技术的数据传播速率以及数据处理能力都不断提高，由此可见，无线通讯系统定位技术未来有十分美好的应用前景。通信系统中的无线定位技术备受重视，受到了移动通讯运营商的普遍关注。无线定位技术在无线通讯系统中的应用，还存在一些不足，因此需要不断进行发展完善。
        关键词：无线；通信系统；定位技术
        1 无线定位技术的应用
        1.1算法
        TOA定位法是利用已知电磁波的传播速度，并测试出发射机与接收机间电磁波的传播时间，从而计算两者距离的方法。该方法通过多个基站获取距离信息，并画圆，多个圆的交点即目标的可能位置，如图1所示。TDOA定位法是指利用信号传输的时间差来计算目标位置的方式，通过相应的数学理论、1个TDOA对应目标发送信号到2个基站的时间差，可得到目标轨迹是以2个基站为焦点的1对双曲线，并通过计算多个TDOA值，对应的多条双曲线的交点即目标的可能位置，如图2所示。AOA定位法是指利用目标与基站的角度关系确定位置的方法，基站的接收天线阵列可测量目标发射电磁波的到达角度，从而得出目标和基站的方位线，多个方位线的交点即目标的可能位置，如图3所示。
        1.2 具体应用
        1.2.1 在移动电话盗打中的应用
        移动电话盗打是指用户的电话卡被不法分子复制，并恶意盗打，使用户在不知情的情况下产生了高额的话费。当出现该情况时，用户会质疑通信公司在乱扣费，甚至怀疑通信公司的内部人员在盗打用户电话，这严重影响了通信公司与用户的关系。而利用无线定位技术可定位盗打人员的位置，从而为公安机关提供破案线索，抑制电话盗打现象的发生。
        1.2.2 在移动黄页中的应用
        通过无线定位技术，移动黄页可迅速定位用户位置，从而根据用户位置筛选出相应的信息供用户查询。在此情况下，不仅可以满足用户快速查询相关信息的需求，还能进一步扩大移动业务的范围，从而为移动通信行业创造了可观的经济效益。
        1.2.3 在紧急救援中的应用
        将无线定位技术应用到紧急救援中是移动通信工程的重大突破，它使紧急救援的成功率得到了巨大的提升。在紧急救援中，时间是第一要素。通常情况下，人们在报警时都需要向警方提供详细的位置，以便警方快速实施救援。然而，在一些特殊情况下，报警人因精神过度紧张、时间紧迫或对所处环境不熟悉等，无法向警方提供自身的具体位置。此时，通过用户电话内置的位置服务功能，警方能快速确定用户的位置，从而在第一时间开展救援工作。
        1.2.4 在智能交通系统和车辆导航中的应用
        在智能交通系统中，需要定位大量车辆的位置。以往，使用AVL系统定位车辆的位置。然而，AVL系统需要大量的硬件投资，且会占用宝贵的频带资源。而移动通信系统中的位置服务功能可有效解决上述问题。具体而言，在需要导航和跟踪的汽车上安装移动车载台，通过通信基站和车载台，车辆的位置信息会实时传输至交通管理调度中心，从而使交通管理调度中心与车辆建立起协调的导航管理。
        2 无线通讯系统定位技术应用举例
        如今，在人们的生活中，手机已经越来越普及，移动通信技术的发展不但促进了人与人之间的交流与联系更加紧密，也极大的便利了人们的生活。如今，移动网络通讯产品丰富多样，手机就是非常常见的一类，手机通讯定位技术不断成熟和发展，带来了人类生活极大的变革。
        2.1 无线定位技术分类及应用
        无线定位可以分为卫星无线定位和地面无线定位，而在卫星定位技术中，最为人所熟知的就是全球定位系统，即GPS定位技术，GPS技术利用卫星系统实现移动目标三维定位，其准确度得到了一致认可与肯定，因而应用相当广泛。而另一种地面无线定位，其原理则是通过测量无线电波的传播时间、信号场强度以及相位等参数来实现对移动通信设备的定位的。对于人们使用最为广泛的移动通信设备——手机，它所使用的定位技术就属于地面无线定位系统。无线定位技术的应用可以说已经涵盖到了人类生活的各个领域，在军事上，无线定位技术就常常被用来锁定敌对目标的住置。在抢险救生任务当中，也必须要充分利用定位技术来迅速锁定目标对象的位置，以更加快速的完成抢险救生的任务；在公共安全任务方面，例如警方在处理一些歹徒绑架案件的时候，能够通过定位技术在很快的时间之内确定使用手机的绑匪的实时位置，在病人突发疾病求救时，救援人员也可以通过手机通讯工具的定位技术快速锁定其位置，在外迷路也可以通过定位技术寻找正确的方向……总之，无线定位技术在日常生活中发挥着非常广泛的作用，其实用价值是不可忽视的。

图1 SOA定位法

图2 TDOA定位法

        图3 AOA定位法
        2.2 关于移动通讯设备——手机的定位技术
        手机作为人们日常生活中使用最为广泛，应该说不可或缺的一种移动通讯设备，其定位形式是各种各样的，而人们的各种各样的定位业务需求对于定位精准度的要求也有所不同。众所周知，当我们的手机处在外地漫游状态时，其通话费的计算就另有标准，那么这种定位所需的技术相对而言比较简单。移动通信网络系统有很多基站，每个基站覆盖的区域范围都是一定的，在这个区域内的手机通过与基站发生通信联系之后，就能对其大概位置有所确定。但是，手机距离基站越远，所接收的信号强度就会越低，还可以通过对移动通信设备所接收信号的场强数据以及相关参数的测量来对手机同基站之问的距离进行估量。一般而言，如果具有三个测量数据值就可以估算出手机的位置。城市环境比较复杂，导致其无线电波的传播有很多的不确定性，因此这一种定位技术其精确度还是有待提升的。手机发出的信号到达基站需要一定的时间，这个时间的长短就是信号的传播速度，借此也可以算出手机与基站之间的距离，现在已经可以通过信号发出与接收的时间差来对手机位置进行确定。
        结束语:
        随着我国社会经济的发展，人们的生活水平在不断提高，其在生活品质上也有了更高的要求。各大移动运营商应紧跟时代发展的步伐，不断更新、改造旧的产品，并不断研发新产品，从而吸引用户。本文介绍了无线定位技术的计算方法及其在移动通信系统中的应用，以期消除定位误差，不断改进和完善无线定位技术，使之能更好地为移动通信系统服务，更好地为人们的生活服务。
        参考文献:
        [1]李孟霖. 刘洋. 移动通信的无线定位技术探析[J].黑龙江科技信息，2015（06）.
        [2]邢茂柱. McLTE无线通信技术及其在应急通信系统中的应用[J].网络安全技术与应用，2015（04）.