移动通信网络的移动台定位技术及应用

2016-11-07杨宗宇

中国管理信息化 2016年20期

关键词：电波场强基站

黄平，谢彬，杨宗宇

（西华师范大学计算机学院，四川南充 637000）

移动通信网络的移动台定位技术及应用

黄平，谢彬，杨宗宇

（西华师范大学计算机学院，四川南充 637000）

用户对移动通信网络定位业务的需求数量不断增加，使无线定位技术越来越受人们的重视，无线定位技术也在很多领域与行业中得到了广泛的应用，为人们的生产及生活提供了很多便利。本文对无线定位技术进行了分类和分析，探讨了移动定位技术的实际应用。

移动；通信网络；移动台定位技术

0　引言

现阶段，我国移动通信技术取得了快速的发展，无线定位技术逐渐地被更多人所关注。在移动通信网络快速发展的过程中，其数据业务以及增值业务逐渐的丰富，而移动定位正是移动通信网络增值业务中的一种。在移动定位出现时，很多学者都将此技术称为是通信领域中对通信方式最大的改革。现阶段移，动通信业务的用户中，使用移动定位增值业务的用户数量列居前三，要比使用移动银行、E-mail等业务的用户多很多。所以，移动定位技术已经发展成了移动通信网络中非常关键的支撑技术。

1　移动通信网络中的定位技术

1.1场强定位技术

场强定位技术是依照移动台所收到的通信信号强度，和其距离信号发射基站的距离值呈现反比例关联，对移动台接收到的通信信号场强进行测试，得出相应的场强值，再结合已知的通信信号衰落函数和基站发射通信信号的强度大小，就能够算得发射信号与接收信号两点的距离值。而经过对不同距离测量数值大小，就能够算出移动台所处坐标。采用此项技术手段，其核心是怎样构建可以较为精准的计算出位于信号传播距离之内的信号衰落函数，此项工作在现实的应用中非常的困难。并且，因为小区设置的通信基站具有扇形特征，通信信号发射天线通常会存在一定的倾斜，并且基站天线通信系统也会进行调整，加之基站周围的环境、车辆等多种因素均能影响到移动台定位的精确性。移动通信过程中，电波的传播过程是非常复杂的，因此采用场强定位技术所具有的精确度会受多方面因素的影响，使其使用具有较大的局限性。不过，场强定位技术相对操作便捷、易于实现，如果定位的精确性没有较高的要求，则可以采用此种定位技术。而为了使场强定位技术拥有更优良的性能，目前逐渐的探讨利用射线跟踪的手段，以使移动台定位的精确性得到提升。

1.2基于电波传播时间和传播时间差的定位法

此种定位技术是依托于移动通信网络的天线定位系统，在移动台定位应用中最为广泛，此技术测量通信信号由被定位移动台发出在直线传播的情况下传输到相应基站所需的时间值，依照电波所拥有的传输速率大小，能够计算出移动台和相应基站所具有距离值。移动台则以基站为圆心，以相应电波传输距离值为半径的圆上。而经由不同的基站对以上过程多此测量，可得到以不同移动台为圆心的圆。而不同圆的交点（三个圆以上）则是移动台所在的二维空间位置，如图1所示。此技术需要相应的基站可以获取到移动台发射通信信号的时间点，同时也需要基站设置精度较高的时钟，这样才可以使测量数据更加精准。此后，又逐渐发展了基于传播时间差的定位技术。利用移动台发出的通信信号到达两不同基站所具有的时间差来完成定位，如此便对时间同步的要求降低很多。

图1　基于电波传播时间的定位法

1.3基于电波入射角（AOA）的定位法

电波入射角定位技术是通过基站中设置的阵列天线，并测量不同天线接收通信信号的入射角大小，建立移动台和基站之间的径向连线，而不同径向连线交叉的位置则是移动台所在的坐标位置，如图2所示。因为两个直线发生交叉时，仅有一个交点位置。所以，采用此种定位技术时相对精准。此定位技术要求相应的基站中要设置4～12组天线阵列，并且天线阵列要求同时工作，以测量出从移动台所发出通信信号到基站天线位置的角度值。不过，当基站和移动台之间的距离很远时，对信号进行角度测量，很小的误差就极可能使定位变得不精准。

图2　基于电波入射角（AOA）的定位法

1.4混合定位技术

混合定位技术把两种或者多种移动台定位技术结合在一起，从而增加了定位的准确度，一般是通过A-GPS与其他定位技术相结合的方式。在站点密度不高区域，网络通信性能和服务相对较差，不过GPS接收的信号却相对要好。而在密集的市中区，GPS无法接受较多的信号，但用户能够接受多个基站的信号。所以，A-GPS和其他定位技术相互结合后，能够将信号盲区更好的覆盖，提升定位的准确性。

2　移动定位的应用

2.1安全方面的应用：紧急救援和求助

人们的活动范围逐步的扩大，使安全威胁问题也更为突出。所以，当遇到危险时，救援变得非常关键。当用户使用的手机具有移动定位功能，用户拨打求救电话时，移动通信网络会把用户所占的位置以及通话信息同时发送至救援中心，这样就可以确保救援人员可以更加快速、精确地进行救援任务，使救援工作的成功概率极大提升。

2.2追踪方面的应用：汽车导航、车辆追踪

随着城镇化进程不断加快，城市中的人口密度急剧增加，城市交通压力也尤为突显。随之，对车辆导航的功能及性能要求也不断提高。所以，城市逐步的开发了智能交通系统。在智能交通系统中，车辆定位技术是整个系统的关键。利用此项技术，可以实现对交通的动态管理、定位导航、车辆追踪以及交通调度等功能。通过定位技术，把定位通信以及信息处理等有机地融合在一起，使信息的覆盖与管理更加的具有优势。

2.3计费方面的应用：基于位置和事件的计费系统

目前移动通信网络运营企业为了拓宽自身的业务、吸纳更多的用户，逐步开展了基于用户位置的计费体系。现阶段，计费系统一般采取两种收费方式：其一，依照使用频率进行收费；其二，是依照使用的时段进行收费。而移动网络定位业务不断发展过程中，使收费的标准又有增加，即依照使用位置进行收费。用户在家中或办公区域进行通话，由于不具有较大的移动性，相应的收费标准较低。在特定的区域中进行通话，收费的标准会稍高。用户如果处于漫游状态时，需收取相对高的费用。

2.4其他方面的应用：移动黄页查询、防止手机被盗打

通过互联网和移动定位的有机结合，能够很好地完成移动黄页查询。移动通信网络可以随时对用户位置进行定位，再依照互联网中包含的信息数据，筛选出用户位置周围的相关数据信息，并将这些信息提供给用户，用户可以实时进行查询。而当移动通信公司发现用户电话被盗打之后，在不禁止通话功能的基础上，可以通过无线网络来收集盗打电话的时间及位置，让司法部门的执法工作拥有更直接的证据，避免用户遭受较大的经济损失。