基于GSM系统的定位技术研究

摘要

直接利用移动台进行定位已研究多年,近年来,由于对移动台用户定位的需求增加,进一步推动了无线定位的研究.1996年美国联邦通信委员会(FCC)颁布了E-911法规,要求2001年10月1日起蜂窝网络必须能对发出紧急呼叫的移动台提供精度在125m内、准确率达到67﹪的位置服务.1998年又提出了定位精度为400m、准确率不低于90﹪的服务要求.1999年FCC对定位精度提出新的要求:对基于网络定位的精度为100m、准确率达67﹪,精度300m、准确率达95﹪；对基于移动台的定位为精度50m、准确率67﹪,精度150m、准确率95﹪.FCC的规定大大推动了蜂窝无线定位技术的发展.在蜂窝系统中实现对移动台的定位除了满足E-911定位需求外,还具有以下重要用途:(1)基于移动台位置的灵活计费,可根据移动台所在不同位置采取不同的收费标准.(2)智能交通系统(ITS),ITS系统可以方便提供车辆及旅客位置、车辆调度、追踪等服务.(3)优化网络与资源管理,精确监测移动台,使网络更好决定进行小区切换的最佳时刻.同时,根据其位置动态分配信道,提高频谱利用率,对网络资源进行有效管理.(4)信息服务,对移动台和旅行者定位并向其提供所在区域的信息及其它服务. 自E-911法规颁布以来,由于政府的强制性要求和市场利益的驱动,对提供定位服务的研究日益得到重视,无线定位受到人们的广泛关注,各大通信公司、许多大学和研究所均投入了对此项技术的研究. 本文在深入研究了无线蜂窝通信系统的定位技术基础上,综述了在蜂窝移动网络中实现无线定位的基本原理、定位方法、应用特点.针对该技术的发展,通过对无线信道中路径损耗模型的讨论和外场测试实验,给出了一种利用接收信号功率强度实现定位的方法,并开发出一个基于GSM通信网络的定位演示系统.结合演示系统的实际工作情况还给出了一个利用现有GSM通信网络提供的资源实现定位服务的方案.最后,针对在移动过程中实施定位存在一定的误差,本文还讨论了一种移动台定位跟踪方法.

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1无线蜂窝定位技术的发展和应用

1.1.1无线蜂窝定位技术的发展

1.1.2无线蜂窝定位技术的应用前景

1.2国内外研究动态及所需解决的问题

1.3论文章节安排

第二章无线蜂窝系统各种定位方法及分析

2.1基本定位方法

2.1.1圆周定位方法

2.1.2双曲线定位

2.1.3方向角度定位

2.2数据融合定位方法

2.2.1圆周直线定位方法

2.2.2双曲线直线定位方法

2.3其他定位方法

2.3.1信标辅助定位

2.3.2电子地图辅助定位

2.3.3 GPS辅助定位

2.3.4推算定位

2.3.5 CELL-ID定位

2.3.6指纹定位(FPT)

2.4定位方法性能指标及比较

2.4.1定位精度

2.4.2实现复杂度和适用范围

2.4.3常用几种定位方法的仿真比较

第三章GSM通信系统移动台定位常用信道路径功率损耗模型及定位算法分析

3.1常用信道功率损耗模型分析

3.1.1自由空间传播模型

3.1.2宏小区路径损耗模型

3.1.3微小区路径损耗模型

3.2定位算法

第四章基于GSM网络定位演示系统的实现

4.1定位演示系统

4.1.1系统架构

4.1.2手机红外通信接口部分

4.1.3定位演示系统各功能模块

4.2定位演示系统测试结果及分析

4.2.1定位测试情况

4.2.2定位测试结果分析

4.2.3采取的解决方案

4.3基于GSM系统的定位实现方案

4.3.1系统概述

4.3.2系统工作流程

第五章移动台定位跟踪技术研究

5.1定位跟踪算法的提出

5.2移动台定位跟踪算法

5.1.1定位跟踪算法描述

5.1.2算法分析

5.3仿真结果

第六章全文总结

致谢

参考文献

在学期间的研究成果