288694$wangfang - n261$蜂窝无线定位技术的研究(5)

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图16-c 图16-d

站间距的增大而迅速增大。

结论:从仿真图可以看出，定位的精度随着误差角度的增大而增大，随着基AOA方法的主要误差来源有系统本身角度解析度造成的误差和多路径传播效应造成的误差，但最主要的误差来源是多路径传播效应。采用此方法在障碍物较少的地区可以得到较高的准确度，但是在障碍物较多的环境中，由于无线传输存在多径效应，则误差增大。 6.3.2 TOA

3个基站所确定的定位，基站的坐标分别为（0，0），（4000，8000），（8000，0）。每条曲线的相对时延分别为:到3个基站都为0.03(图17-a)；到1个基站为0.06，到另2个基站为0.03(图17-b)。仿真结果如下所示:

图17-a 图17-b

小，系统效能最优。

误差源可分为两部分[10]：

结论：从图中的仿真结果可以看出，当三基站均为LOS环境时，定位误差较

一是测量杂讯，可以使用平均值为零的某种随机变数来模型化，表示为: -αm≤n(t)≤αm。其中，-αm为测量杂讯的最大值，nm(t)表示时间t时基站m的测量杂讯；

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二是NLOS造成的误差，此部分是传播环境存在非视距所造成的，误差值为大于零的实数，可表示为：0≤NLOS(t)≤βm。其中βm为NLOS误差的最大值，NLOS(t)表示时间t时基站m的NLOS误差。

因此，当三基站均为LOS环境时误差来源只有测量杂讯，而测量杂讯均值为零，故定位较为准确。 6.3.3 TDOA

3个基站所确定的定位，基站的坐标分别为（0，0），（4000，8000），（8000，0）。每条曲线的相对时延分别为:到3各基站都为0.012（图18-a）；到1个基站为0.03，到另2个基站为0.0012（图18-b）；到1个基站为0.012，到另2个基站为0.03（图18-c）；到3个基站都为0.03（图18-d）。

图18-a 图18-b

图18-c 图18-d

结论：从仿真图可以看出，在只有一个基站为NLOS情况下，系统的效能反而较3个基站都为NLOS环境时效能差；但当2个基站或3个基站为NLOS环境时，造成误差值较小。出现这种现象的原因类同于TOA。 6.3.4 AOA、TOA、TDOA仿真结果与比较

比较三种仿真结果可以发现，同样基于距离定位的TDOA定位效能优于TOA，而基于方向定位的AOA在多径干扰较小的情况下效能要优于距离定位，但在多径干扰较严重时（基站之间距离较远时）定位效能很差。

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7 定位系统在蜂窝系统中的组成与应用过程

定位系统的组成主要包括:手机、蜂窝网络、短消息业务中心、应用服务器。见图19所示。

移动台 位置请求信息 蜂窝网 短消息业务中心 移动台 蜂窝网 短消息业务中心 位置信息 应用服务器 图19 定位过程原理图

其中应用服务器是系统的核心，负责与移动台交互、计算出移动台的经纬度坐标。

定位过程可以概括为以下几点:

1、移动台发出请求位置信息的短消息请求；

2、定位服务器通过与被定位目标的信息交互计算出经纬度坐标； 3、定位服务器把用户的个性化信息和经纬坐标与电子地图结合得出有意义的信息；

4、将此信息通过短消息回复给用户。

8 关于无线定位技术的几点想法

8.1 智能网解决方案

对于移动定位业务，没有任何一种技术是可以一统天下的，它们各有自己的特点和适用范围。针对不同的环境和情况，需要不同的技术。将这些技术和采用这些技术的不同系统互相合作，就需要引入智能网的解决方案。

智能网解决方案的原理是针对用户对于定位精度的不同需求以及现有技术的定位能力，如图20所示，用一个叫做移动定位中心的设备将定位技术的选择和应用的选择隔离起来。

用户需要的是基于无线定位技术的定位业务，能够满足他某些需要的业务就可以了。至于如何选择技术，则交由智能网决定。例如，当用户需要得到一项定位业务服务时，根据其对定位精度的要求和用户终端的能力，选择某项定位技术来满足用户的需要。这样，将有效地结合各种无线定位技术，共同为用户提供无

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线业务。

使用智能网方案，可以迅速地响应市场需求。网络运营商可以在以后逐渐地用一些先进的定位技术，而不必等待提供所有的新服务。 定位技术方案 GPS A—GPS COO CGI－TA 场强定位 TOA TDOA E—OTD AOA 指纹定位 移动定位中心 基于位置的应用 安全保障 未来新技术 图20 智能网解决方案原理

8.2运营商对于无线定位技术的考虑

随着各运营商之间数据业务的竞争日益激烈，在制定相应的技术策略时，应该考虑以下一些因素:

1、技术成熟度:技术的成熟意味着较低的技术风险，在一定程度上也意味着更有抢占市场的先机。在速度决定生命的今天，又稳又快的方案无疑最具有竞争力。

2、精确度:不同的应用需要不同水平的精度，该技术必须足够灵活，这样才能配合各种位置应用和服务。

3、配置代价:对于技术开发来讲，质量是很重要的，好的技术应该可以使现存网络上采用该技术变得相对容易和方便。

无线运营商若想制胜移动定位市场，恰当的技术选择十分重要。

9 无线定位技术的总结和展望

随着对应位置服务的需求增加，位置服务的开发和推广越来越受到人们的重视。目前，基于蜂窝网络的无线定位技术在国内外得到广泛研究，定位技术自身应用的重要性及对蜂窝网络设计和规划的有益促进作用得到了人们的认可。

基于蜂窝系统的无线定位技术在理论和实践中取得较大进展，但仍旧面临着很多新的问题。尤其在即将商用化的第三代移动通信系统中，如何实现高精度的定位，并将定位业务集成到网络中，已成为发展位置服务的一个崭新课题，有许多问题需要做进一步的研究。这方面的课题包括：无线定位方法研究；克服定位

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误差的方法的研究；针对不同系统的定位方案研究。

10 小结

在本文中，我通过查阅和学习一些无线定位技术的相关资料，较为深入研究了整个无线定位系统的原理，详细介绍了常用的蜂窝无线定位技术。同时，利用MATLAB工具，我编写仿真程序，对AOA、TOA、TDOA三种算法进行了仿真，并通过仿真结果比较它们的优劣性。这种用系统仿真的方法来检验理论、加深对理论理解的方法，相信对我以后的学习和工作会有很大的帮助。

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