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浅析无线蜂窝通信系统中的定位技术

时间:2015-09-21 09:19 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:田安红 杨华芬 点击次数:

  【论文关键词】无线蜂窝通信系统 角度到达定位 抵达时间差定位
 
  【论文摘 要】本文论述了无线蜂窝通信系统中的两种定位体制,并重点介绍基于移动网络定位技术的常用定位方法,即AOA、TOA、TDOA定位方法,同时分析各种定位方法的优缺点。
  要想获取到目标的具体位置信息,一般都是采用GPS定位信息,但当目标处在高楼耸立的城市之间,GPS的部分卫星信号处于遮挡状态,此时为了获得到目标的准确信息,可以考虑采取其他的辅助定位方式。比如说,利用伪卫星技术,该技术实质上就是指安置在地面上的地基发射站,它发射的信号与GPS的信号相类似,但该种技术需要架设额外的设施;采用DTV技术,由于大城市环境中,DTV设施资源也有限。此时可以考虑采用无线蜂窝通信系统,该系统在城市中应用成熟,基站信号好。因基站可以发射信号,目标可以利用基站的信号信息,确定目标的位置,即可以采用无线蜂窝通信系统来弥补GPS定位技术的不足,从而准确获取目标的位置信息。
  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[2](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。

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