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移動(dòng)通信發(fā)展到今天，最能體現(xiàn)它勃勃生機(jī)的地方就是其豐富多彩的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)，而移動(dòng)定位業(yè)務(wù)正是其中的一種增值業(yè)務(wù)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2004年，在各種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)用戶(hù)數(shù)排名中，定位業(yè)務(wù)用戶(hù)數(shù)將僅次于語(yǔ)音業(yè)務(wù)位居第二，高于E-mail、移動(dòng)電子商務(wù)、移動(dòng)銀行等增值業(yè)務(wù)。因此，無(wú)線定位技術(shù)將成為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要支撐技術(shù)。
一、幾種常用的移動(dòng)定位技術(shù)
1． 起源蜂窩小區(qū)COO(Cell Of Origin)定位技術(shù)
起源蜂窩小區(qū)定位技術(shù)是最簡(jiǎn)單的一種定位方式，它根據(jù)移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)識(shí)別號(hào)ID來(lái)確定用戶(hù)的位置。移動(dòng)臺(tái)在當(dāng)前小區(qū)注冊(cè)后，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中就會(huì)有相對(duì)應(yīng)的小區(qū)ID號(hào)。只要系統(tǒng)能夠把該小區(qū)基站設(shè)置的中心位置（在當(dāng)?shù)氐貓D中的位置）和小區(qū)的覆蓋半徑廣播給小區(qū)范圍內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)，這些移動(dòng)臺(tái)就能知道自己處在什么地方，查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)即可獲取位置信息。起源蜂窩小區(qū)技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，它的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)進(jìn)行修改，響應(yīng)時(shí)間短。但是，由此導(dǎo)致的缺點(diǎn)是精度較差。
2． 角度到達(dá)AOA(Arrival Of Angle)定位技術(shù)
該技術(shù)根據(jù)信號(hào)到達(dá)的角度，確定移動(dòng)臺(tái)相對(duì)于基站的角度關(guān)系，只要測(cè)量一個(gè)移動(dòng)臺(tái)距兩個(gè)基站的信號(hào)到達(dá)角度，就可以確定出移動(dòng)臺(tái)的位置。信號(hào)到達(dá)角度測(cè)量需要定向天線，雖然理論上這種測(cè)量在基站和移動(dòng)臺(tái)都可以進(jìn)行，但為了保證輕便性，并不適宜在移動(dòng)終端上使用。角度到達(dá)定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，優(yōu)點(diǎn)是改善了天線增益模式和話(huà)音質(zhì)量，可以在話(huà)音信道上工作，不需要高精度的系統(tǒng)定時(shí)。但它的缺點(diǎn)是需要復(fù)雜的天線，易出現(xiàn)定位盲點(diǎn)，實(shí)施成本較高。
3． 抵達(dá)時(shí)間TOA(Time Of Arrival)定位技術(shù)
抵達(dá)時(shí)間定位方法是基于測(cè)量信號(hào)從移動(dòng)臺(tái)發(fā)送出去并到達(dá)消息測(cè)量單元（3個(gè)或更多）的時(shí)間來(lái)定位的。移動(dòng)臺(tái)位于以基站為圓心、移動(dòng)臺(tái)到基站的電波傳播距離為半徑的圓上。在多個(gè)基站進(jìn)行上述計(jì)算，則移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)可由3個(gè)圓的交點(diǎn)確定。這種定位技術(shù)要求接收信號(hào)的基站、移動(dòng)臺(tái)知道信號(hào)的開(kāi)始傳輸時(shí)刻，但是，與下面要介紹的增強(qiáng)型觀測(cè)時(shí)間差定位技術(shù)E-OTD不同的是，它沒(méi)有使用位置測(cè)量單元，因此，必須通過(guò)與在基站上安裝了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）或原子鐘的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的同步來(lái)實(shí)現(xiàn)。抵達(dá)時(shí)間定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，優(yōu)點(diǎn)是使用現(xiàn)有的CDMA網(wǎng)絡(luò)，在市區(qū)提供的定位精度較好。缺點(diǎn)是要求精確的時(shí)間同步，要用時(shí)間戳區(qū)分信號(hào)發(fā)出時(shí)間，且響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。
4． 抵達(dá)時(shí)間差異TDOA(Time Difference Of Ar*9鄄rival)定位技術(shù)
抵達(dá)時(shí)間差異定位技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站的時(shí)間差，而不是到達(dá)的絕對(duì)時(shí)間來(lái)確定移動(dòng)臺(tái)位置的，這降低了對(duì)時(shí)間的同步要求。移動(dòng)臺(tái)定位于以?xún)蓚�(gè)基站為焦點(diǎn)的雙曲線方程上。確定移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)需要建立兩個(gè)以上雙曲線方程，兩條雙曲線即為移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用最小均方誤差算法，通過(guò)使非線性誤差函數(shù)的平方和取得最小這一非線性最優(yōu)化來(lái)估計(jì)移動(dòng)臺(tái)位置。由于這種定位技術(shù)不要求移動(dòng)臺(tái)和基站之間的同步，因此在誤差環(huán)境下性能相對(duì)優(yōu)越，在蜂窩通信系統(tǒng)的定位技術(shù)中備受關(guān)注。它也是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，優(yōu)點(diǎn)是精度較高，實(shí)現(xiàn)容易。缺點(diǎn)是為了保證定時(shí)精度，需要改造基站設(shè)備。
5．增強(qiáng)型觀測(cè)時(shí)間差E-OTD(Enhanced-Ob*9鄄served Time Difference)定位技術(shù)
增強(qiáng)型觀測(cè)時(shí)間差定位技術(shù)是基于觀測(cè)時(shí)間差OTD技術(shù)發(fā)展出來(lái)的。其實(shí)現(xiàn)原理是，手機(jī)對(duì)服務(wù)小區(qū)基站和周?chē)鷰讉�(gè)基站進(jìn)行測(cè)量，算出測(cè)量數(shù)據(jù)之間的時(shí)間差，并用此計(jì)算用戶(hù)相對(duì)于基站的位置。觀測(cè)時(shí)間差OTD的測(cè)量方法可以用于同步、一般和偽同步網(wǎng)絡(luò)中。增強(qiáng)型觀察時(shí)間差定位技術(shù)在終端上實(shí)現(xiàn)定位，僅需要使用軟件計(jì)算而不需要增加任何硬件設(shè)備。為了在終端不處理呼叫（IDLE）模式和終端處理呼叫專(zhuān)用模式下運(yùn)行這種定位算法，終端必須有足夠的處理能力和存儲(chǔ)容量。增強(qiáng)型觀察時(shí)間差定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，是目前使用最多的技術(shù)，也是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織（ETSI）建議使用的主要技術(shù)，ETSI已經(jīng)對(duì)它做了相應(yīng)的規(guī)定。
6．輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)A-GPS（Assistant-Global Positioning System）定位技術(shù)
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是非常成熟的技術(shù)，它與通信網(wǎng)結(jié)合，將實(shí)現(xiàn)一種精度高、速度快的定位方式———輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它的基本思想是，建立一個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)參考網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信網(wǎng)相連，通信網(wǎng)的移動(dòng)臺(tái)內(nèi)置一個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)。通信網(wǎng)將GPS參考網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的輔助數(shù)據(jù)如差分校正數(shù)據(jù)、衛(wèi)星運(yùn)行狀況傳送給移動(dòng)臺(tái)，再將通信網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中移動(dòng)臺(tái)的近似位置或小區(qū)基站位置傳送給移動(dòng)臺(tái)。移動(dòng)臺(tái)得到這些信息后，根據(jù)自己所處的近似位置和當(dāng)前的衛(wèi)星狀況，可以很快地捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，時(shí)間可以縮短到幾秒，大大減少了定位響應(yīng)時(shí)間。輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是基于移動(dòng)臺(tái)的定位方案，在精度和響應(yīng)時(shí)間上都占有優(yōu)勢(shì)，因此應(yīng)用很廣泛。但它需要對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，需要新型的手機(jī)，網(wǎng)絡(luò)也要做相應(yīng)的調(diào)整，不適用緊急救援定位。
二、移動(dòng)定位的應(yīng)用
無(wú)線定位技術(shù)為移動(dòng)通信開(kāi)辟了更大的發(fā)展空間，提供了更多的商機(jī)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供的位置服務(wù)可以包括從安全服務(wù)到付賬、信息追蹤、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)/視頻集成產(chǎn)品等方方面面。目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)已進(jìn)入最后的開(kāi)發(fā)階段，蜂窩定位依靠第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和傳輸?shù)男畔?shí)體實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的位置估計(jì)，有著十分廣闊的應(yīng)用前景，具體可概括為以下幾個(gè)方面。
1． 安全方面———緊急救援和求助
移動(dòng)的不確定性給人們的安全帶來(lái)了一定的威脅。隨著活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，這種威脅也越來(lái)越大。因此，危險(xiǎn)情況下的緊急求援就顯得尤為重要。只要用戶(hù)的手機(jī)支持移動(dòng)定位業(yè)務(wù)，用戶(hù)就可以撥打救援中心的電話(huà)，如中國(guó)的110、美國(guó)的911、日本的411電話(huà)。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在將該緊急呼叫發(fā)送到救援中心的同時(shí)，會(huì)自動(dòng)支持移動(dòng)定位業(yè)務(wù)的網(wǎng)元，將該位置信息和用戶(hù)的語(yǔ)音信息一并傳送給救援中心。救援中心接到呼叫后，根據(jù)得到的位置信息，就能快速、高效地開(kāi)展救援活動(dòng)，大大提高成功率。按照美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的要求，美國(guó)所有基于網(wǎng)絡(luò)的定位業(yè)務(wù)在2002年10月1日前全部實(shí)現(xiàn)150m的精度。
2. 追蹤方面———汽車(chē)導(dǎo)航、車(chē)輛追蹤、艦隊(duì)追蹤
在人口密集的大城市里，交通阻塞的問(wèn)題急待解決，對(duì)車(chē)輛導(dǎo)航、智能交通的要求越來(lái)越迫切。為此發(fā)展出了智能交通系統(tǒng)ITS。而自動(dòng)車(chē)輛定位系統(tǒng)AVLS是智能交通系統(tǒng)的核心，將實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交通流分配、定位導(dǎo)航、事故應(yīng)急、安全防范、車(chē)輛追蹤、車(chē)輛調(diào)度等功能。利用蜂窩定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)車(chē)輛定位系統(tǒng)將定位、通信、計(jì)算機(jī)信息處理與控制等構(gòu)成一個(gè)有機(jī)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(yōu)勢(shì)。
3． 計(jì)費(fèi)方面———基于位置和事件的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)
基于用戶(hù)位置的靈活計(jì)費(fèi)系統(tǒng)將是未來(lái)移動(dòng)電話(huà)運(yùn)營(yíng)商拓展業(yè)務(wù)、吸引客戶(hù)的重要手段。現(xiàn)在常用的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)有兩種：一是按移動(dòng)電話(huà)使用的頻率收費(fèi)；二是按移動(dòng)電話(huà)使用的通信時(shí)段收費(fèi)。隨著移動(dòng)電話(huà)定位業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，又可以增加一種新型的收費(fèi)方式，即按移動(dòng)電話(huà)的使用位置收費(fèi)。用戶(hù)在家里或辦公室使用移動(dòng)電話(huà)，因?yàn)橐苿?dòng)性低，收取的費(fèi)用就低；在所屬城市或某一固定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)通話(huà)，收費(fèi)將接近于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)；而進(jìn)行大范圍漫游時(shí)，將要支付較高的費(fèi)用。
4． 網(wǎng)絡(luò)性能方面———移動(dòng)性管理及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
對(duì)于通信網(wǎng)本身來(lái)說(shuō)，移動(dòng)臺(tái)位置信息也是非常重要的。通信網(wǎng)的移動(dòng)性管理一直是網(wǎng)絡(luò)的難點(diǎn)問(wèn)題，主要原因是移動(dòng)臺(tái)位置的不確定性。如果網(wǎng)絡(luò)知道移動(dòng)臺(tái)的精確位置，進(jìn)行移動(dòng)性管理就變得相對(duì)簡(jiǎn)單了，同時(shí)也有助于對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行有效的信道分配，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)、智能分配，使無(wú)線資源的利用率更高。
5． 其他方面———移動(dòng)黃頁(yè)查詢(xún)、防止手機(jī)盜打
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動(dòng)定位業(yè)務(wù)相結(jié)合，可以輕而易舉地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)黃頁(yè)查詢(xún)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)首先定位出用戶(hù)所處的位置，然后再根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)提供的信息選出用戶(hù)所在地的相關(guān)信息，供用戶(hù)查詢(xún)。移動(dòng)電話(huà)定位業(yè)務(wù)的開(kāi)展，對(duì)制止移動(dòng)電話(huà)的盜打非常有利。電信運(yùn)營(yíng)部門(mén)在發(fā)現(xiàn)盜打號(hào)碼后，可以不必禁止移動(dòng)電話(huà)的使用，而利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)記錄盜打的準(zhǔn)確時(shí)間和地點(diǎn)，從而為司法部門(mén)執(zhí)法提供最有力的證據(jù)。
----《現(xiàn)代通信》
