移动定位技术

关键词： 定位 移动 技术 系统

移动定位技术（精选十篇）

移动定位技术 篇1

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。

3 结语

用户对移动定位业务的需求数量不断增加,使无线定位技术所发挥的作用越来越凸显。移动台定位技术不仅能提供定位服务,同时也可以对通信网络的维护及管理起到很好的辅助作用。人们能预见,在未来移动通信网络定位技术定会得到快速的发展。

参考文献

[1]殷燕南.移动通信系统中的无线定位技术及其应用[J].科技与创新,2016(3).

[2]邢茂柱.Mc LTE无线通信技术及其在应急通信系统中的应用[J].网络安全技术与应用,2015(4).

移动定位技术 篇2

目前常用的定位方式有：GPS定位、基站定位、wifi定位、IP定位、RFID/二维码等标签识别定位、蓝牙定位、声波定位、场景识别定位。技术上可以采取以下一种或多种混合。

关于GPS与A-GPS定位：

常见的GPS定位的原理可以简单这样理解：由24颗工作卫星组成，使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星, 测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。在整个天空范围内寻找卫星是很低效的，因此通过 GPS 进行定位时，第一次启动可能需要数分钟的时间。这也是为啥我们在使用地图的时候经常会出现先出现一个大的圈，之后才会精确到某一个点的原因。不过，如果我们在进行定位之前能够事先知道我们的粗略位置，查找卫星的速度就可以大大缩短。

GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。民用精度约为10米，军用精度约为1米。GPS的优点在于无辐射，但是穿透力很弱，无法穿透钢筋水泥。通常要在室外看得到天的状态下才行。信号被遮挡或者削减时，GPS定位会出现漂移，在室内或者较为封闭的空间无法使用。

正是由于GPS的这种缺点，所以经常需要辅助定位系统帮助完成定位，就是我们说的A-GPS。

例如 iPhone 就使用了 A-GPS，即基站或 WiFi AP 初步定位后，根据机器内存储的 GPS 卫星表来快速寻星，然后进行 GPS 定位。例如在民用的车载导航设备领域，目前比较成熟的是 GPS + 加速度传感器补正算法定位。在日本的车载导航市场是由 Sony 的便携式车载导航系统 Nav-U1 首先引入量产，

例如在增加了三轴陀螺仪的iphone4里可以利用三轴陀螺仪来辅助完成定位，具体可以参见这篇文章的介绍，不过三轴陀螺仪定位的误差会随着时间逐渐积累。

关于基站定位(cell ID定位)：

小区识别码(Cell ID)通过识别网络中哪一个小区传输用户呼叫并将该信息翻译成纬度和经度来确定用户位置。Cell ID实现定位的基本原理：即无线网络上报终端所处的小区号(根据服务的基站来估计)，位置业务平台把小区号翻译成经纬度坐标。

基本定位流程：设备先从基站获得当前位置(Cell ID)。(第一次定位)—— > 设备通过网络将位置传送给agps位置服务器 —— > Agps服务器根据位置查询区域内当前可用的卫星信息，并返回设备。 —— > 设备中的GPS接收器根据可用卫星，快速查找可用的GPS卫星，并返回GPS定位信息。

关于Wifi AP定位：

设备只要侦听一下附近都有哪些热点，检测一下每个热点的信号强弱，然后把这些信息发送给网络上的服务端。服务器根据这些信息，查询每个热点在数据库里记录的坐标，然后进行运算，就能知道客户端的具体位置了。一次成功的定位需要两个先决条件：客户端能上网 ，侦听到的热点的坐标在数据库里有

PS：苹果用的WIFI定位服务www.skyhookwireless.com/;这个网站可以通过MAC地址取得位置信息samy.pl/mapxss/

关于FRID、二维码定位：

通过设置一定数量的读卡器和架设天线，根据读卡器接收信号的强弱、到达时间、角度来定位。目前无法做到精准定位，布设读卡器和天线需要有大量的工程实践经验难度大，另外从成本上来讲WIFI经济实用些。

移动定位技术 篇3

随着移动通信技术的迅猛发展，对于移动台的定位需求也越来越受到人们的普遍重视。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日起移动通信网络必须能对发出紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，而且满足此定位精度的概率应不低于67%。1999年FCC对定位精度提出新的要求：对基于网络定位要求提供精度为100m内的定位的概率应不低于67%， 精度为300m内的定位概率应不低95%；对基于移动台的定位为精度50m内的概率应不低于67%，精度150m以内的定位的概率应不低于95%。欧洲同样也提出了相应的E112规定，规定提供定位服务应为移动通信网络的基本功能之一。随着移动通信技术的不断发展，很多安全部门以及移动用户为了保证安全和便捷，都要求移动通信系统提供无线定位业务，这也是第三代移动通信中的一个核心技术。无线定位技术有着重要意义，主要体现在灵活收费、智能交通系统、增强网络性能、个人定位服务等方面。网络管理中心和计算费用时会根据移动用户所在的地理位置进行判断；当蜂窝中提供了网络无线定位技术后，智能交通系统就会利用这个功能替代传统的AVL系统，即时的提供路况信息或旅客位置等；通过对移动台的精确定位可以更好的对蜂窝进行分配，决定小区间的切换；在人们出外游玩时，可以通过服务中心获得游玩地点附近的宾馆信息，并通过MS对特定的移动目标进行定位跟踪监视。

1.无线定位的技术原理

2.1SKT方法

SKT属于开发增值业务的命令，是一种应用范围较小的编程语言，它可以让SIM卡无阻碍的运行自身应用软件。SKT技术的核心优势在于它为SIM卡的增值业务提供了一个简便易操作的开发平台。一般的SIM卡手机只有电话簿等基本功能，让手机中插入STK的SIM卡时，功能性能得到极大提升，手机中可以提供信息点播、位置服务、手机银行等多种增值服务。

在GSM移动通信网络中的移动台，会对服务对象小区以及附近的小区进行测量，并生成报告。报告中包括服务对象小区以及相邻6个小区的CGI码和接受场强，这些信息是移动台进行无限定位的信息基础。根据相关技术，可以让移动台将测量报告通过短消息的形式发送，在接收到数据后进行分析处理，并在数据库中进行比对，最终确定位置。根据目前我国各个城市的基站数量，市区内的基站较为密集，移动台完全可以覆盖一个小区。但是这种方法也有一定的缺点，就是精确度难以保证。为了提高定位的精确度，可以通过路测获取效应的数据，并建立实际路测数据库，将测量后的报告和数据库中的数据进行比对，这样得出的移动台位置较为精确，市区内一般误差在150米之内。

2.2电波传播时间定位法

电波传播时间定位法的原理是电磁波以光速在空间中传播，将移动台和接收基站A、B、C，分别将其之间电磁波的传输时间设备ta、tb、tc。得出以下公式：

（xa-x）2+（ya-y）2-cta=0

（xb-x）2+（yb-y）2-ctb=0

（xc-x）2+（yc-y）2-ctc=0

公式中（xa，ya）、（xb，yb）、（xc，yc）分别是A、B、C基站的坐标。三个基站结合可以产生三个圆，而移动台就处于三个圆的交点位置。电波传播时间定位法是对其技术改进产生的，原理是根据多个不同基站所接受到的移动台发射电磁波所耗费的相对时间来确定移动台的位置。此技术测量要求较高，要保证MS发射和全部BTS的接收保证同步，一旦出现失误，将会出现较大的误差。并且在发射信号时，还要进行时间标记，便于当信号到达接收基站后确定传播距离。

在该测量方法中，主要的对象是传播的时间差，而不是传播时间，因此在MS和BTS之间不需要精确同步，在进行时间信号发射时也不需要进行标记等操作。因此在MS的定位方面，该测量方法起到了重要作用，和SKT方法相比，精确度更高，但是回应时间较慢。另一方面，该方法还有着一定局限性，在基站较多的市区中，精确度不一定比SKT更高，而且应答时间更长，再加上GSM网络成本较高，因此要根据实际情况进行选择。

2.3电波入射角定位法

该方法目前在雷达追踪、车辆导航系统中被广泛运用，其原理是根据接收基站对电磁波的方法进行判定，从而确定移动台的位置，通过两个接收基站就能进行定位。这种方法的主要问题在于，想要检测出信号传播的方法，必须要在接收基站上配备方向性较强的监测天线排列，需要对现有的基站进行一定程度的改善。

2.4混合定位法

每个测量值都能确定目标的一条轨迹，通过多个测量值，对轨迹交点进行分析，就能确定移动台的位置。如何难以获得足够多的参数测量值，轨迹的交点就较为繁杂，定位点难以确定，要通过一些方法进行改善。例如通过移动目标运动轨迹的连续性或额外测量点确定定位等。

2.5场强定位法

信号场强（signal strength）定位法通过检测接收信号的场强值，利用已知的信道衰落模型及发射信号的场强值可以估算出收发信机之间的距离，通过求解收发信机之间的距离方程组，即能确定目标移动台位置。对于基于信号场强的定位，主要的误差源是多径衰落和阴影效应。此外，由于在CDMA网络采用的功率控制技术来消除远近效应，TDMA系统中采用功率控制以增强电池使用时间，因而信号强度定位系统必须知道MS的发送功率，并且需要合理的精度控制。

3.无线定位技术的两种应用方案

根据定位估计的位置以及数据用途的不同，可以分为两种定位方案：基于移动台的定位系统。这种系统时移动台的自主定位系统，也叫前向定位系统。通过MS接收到BTS的信息，进行信号参数测量，通过测量值分析出MS的位置；另一种是基于网络的定位系统。目前移动通信网络中的无线定位技术主要就是这种。和前者相比，后者有着多种特点：第一，不需要对现存的设备进行改动，大多数附加设备都可以在网络上完成，用户通过移动终端便能获取定位信息；第二，网络运营部门可以对移动用户进行监督，便于实施移动终端盗打防范以及网络资源的管理；第三，可以对特定的地区进行话务统计，为网络的更新和设计奠定基础。

4.无线定位技术中的误差因素

无线定位技术受到环境的影响较大，导致在定位时精确度存在较大问题，其中的影响因素较多，主要是多径传播、NLOS传播和多址干扰。

多径传播是误差出现的主要原因。多径可能会使对来波的方向判断失误，在时间定位法上，会产生较大的误差。可以通过高阶谱估计、最小均仿估计等多种方法解决。

NLOS传播是是干扰精确度的另一原因。无论是何种测量方式，视距信号都是确定位置的前提。收到衰落以及阴影效应等多种因素的影响，基站接收到的视距信号可能较差。因此如何降低NLOS的影响是提高精确度的核心问题。可以将NLOS的测量值调整到接近视距信号的测量值，并在LS算法中，降低NLOS测量值的权重，增加约束项。

受多址干扰影响最大是CDMA系统。系统中的用户所使用的是统一频段，因此和基站距离较远的用户信号会受到距离较近用户的干扰，导致用户信号难以被检测到。可以通过改进软切换方式、抗远近效应延时估计器等方法。

5.结语

基于移动通信网络的无限定位技术已经收到了人们的认可，为人们的生产生活带来了较大的改善。但是目前还有大量的问题需要解决，除了要对移动台和网络进行改善之外，还要对蜂窝系统的定位功能进行完善，提高其精确度。

（作者单位：中国联合网络通信有限公司天津市分公司）

作者简介

基于GSM系统的移动定位技术 篇4

关键词：GSM,移动定位,TA定位法

混合定位法 (TOA—AOA定位法)

该方法是在系统中同时利用不同类型的信号特征测量值, 如综合AOA和TOA的定位技术方法叫TOA—AOA定位法。用由移动台的服务基站测量移动台发射信号到达移动台的时间和角度的方法是其基本思想。发射信号中也要包含发射时间标记的方式是与TOA定位法相同;通过基站的同步信道来实现移动台时间和服务基站时间同步, 并且不要求网络的基站时间同步。若想知道移动台的位置, 用TOA—AOA定位法只需要一个基站参数测量即可。

移动台定位仿真系统总体结构

本章介绍了移动通信系统中的各个环节, 包括通信信号发射之前经过的扩展频谱处理和数字调制处理、信号定位过程、信号定位后检测信号和对移动台的位置估计。定位信道模型、信号检测模块及定位估计模块、基站信号发射、是组成仿真系统的四个部分。其中信号的扩频、加扰、成型滤波功能是由信号发射模块完成的;不同环境下的定位信道模型由信道部分完成;信号接收测量部分完成多径搜索以及TA参数估计;位置估计模块根据测量结果估计出移动台当前位置。

基站信号发射模块

π/4—DQPSK是一种线性调制, 它具有较高的频谱利用率但包络不稳定。若在发射中采用非线性功率放大器, 将会使已调信号的频谱展宽, 从而降低了频谱利用率。不能满足对相邻信道干扰功率电平比本信道的功率电平低60~70d B的要求;若采用线性功率放大器, 则其功率效率较差。为改善功率放大器的动态范围, π/4—DQPSK的发射机结构采用笛卡尔坐标负反馈控制和AB类功率放大器。

无限信号测量

所谓的多径传播是由无线信号经过无线信道时受到障碍物的作用而产生反射、衍射、散射等现象从而产生的;同时每一径又会产生所谓的小尺度衰落是由于移动台的运动 (或无线环境的变化) 所产生的;我们称为无线传播为NLOS (Non—Line o sight) 传播是发射机与接收机之间不存在可视的路径, 移动台定位测量中误差的主要来源由以上这三个因素一起构成, 因此, 移动台定位技术研究中的另一个研究重点是如何从如此恶劣的无线环境中准确地测出无线信号的传播时延, 以此来估计发射机和接收机之间的距离 (或距离差) 。

位置估计模块

获得移动台的当前地理位置是移动定位要解决的根本问题就。通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量, 然后根据特定的算法来判断出移动台当前的位置;测量参数一般包括传输时间、幅度、相位、和到达角度等。由于移动台和蜂窝移动通信系统的固定设施之间采用无线通信, 所以解决这一问题普遍的方法为无线定位。

无线定位的应用技术

蜂窝系统具有多种功能, 一种是实现对移动台的定位功能E—911定位需求, 还有具有多种用途, 另外还有可为企业提供商业机会。

移动通信从产生到现在的历史并不长, 然而移动通信的发展却比人们的预料要超出很多, 特别是近来十年, 移动通信设备在质量、使用方面和可靠性等方面通过计算机和软件工程和微电子技术的发展, 都达到了日新月异的境地。

通过移动通信发展历程, 三个阶段可把当代移动通信描述出来:

(1) 以模拟调频、频分多址为第一代移动通信主体, 包括公用移动通信系统以蜂窝系统为代表、专用移动通信系统以及无绳电话以集群系统为代表。

(3) 以数字传输、时分多址或码分多址为第二代移动通信主体技术, 称之为数字移动通信。包括数字无绳电话系统、数字蜂窝系统、和数字集群系统等。

(2) 以世界范围的个人通信为第三代的移动通信目标。

美国是最早使用移动台定位的, 美国军方耗巨资建立了全球卫星定位系统 (GPS) , 就是为了增强美国及其盟国军事力量。人们随着科学技术的发展尤其是通信网络的迅猛发展以及人们生活水平的提高的同时, 也希望通过各种高科技手段来为自己服务从而提高生活的质量。在这种情况背景下, 以移动台位置信息为特征的移动台定位服务的需求成为人们的热门。

本文的主要内容及工作:

对移动台定位的一些基本概念进行系统的叙述;

分析和讨论了对GSM系统中得移动台定位技术, 其中有GSM系统中的移动台定位体系结构、各种标准的定位方法以及定位流程, 分析了GSM系统中的四种标准定位技术的优缺点, 并移动台定位技术进行了分析和总结;

移动定位技术 篇5

黄健铭（微信号iamdaote）2013-12-05 18:00

12月4日4G终于发了第一批牌照，工信部对于三个视如己出的运营商兄弟，毫无悬念地给了三张TD-LTE牌照，让3G时代的各一张不同的牌照成为了历史。4G时代正式到来，2014年的移动互联网，又是一片全新的光景。

手机游戏重度化

现在市场上主流的手游分为两个类型。第一类型是以植物大战僵尸、愤怒的小鸟、捕鱼达人、天天酷跑为代表的这类休闲型的轻度游戏，它们通常以玩局数、短时间为特点，不需要玩家长时间在线，适合利用坐车、排队等碎片化的时间来玩；第二类型是以逆转三国、我叫MT、大掌门、百万亚瑟王、炉石传说这类的卡牌游戏为主，卡牌游戏顾名思义以卡片的手机兑换，合成交换，升级为主，以更好的卡牌提升自身的战斗力，进行任务或者对战，适合有端游、页游游戏基础的用户玩，对游戏合成系统认知较高，每次玩的时间较长，需要多次重复地进行战斗，获得更好的卡牌。

这两种类型的手游都有共同点就是花费的手机流量较少，需要的时间较少，很多情况下是一种单机的操作，在完成一局或者一次战斗以后需要上传数据到服务器的时候才会消耗流量，适应于2G,3G时代。也因为这样，在端游市场上大放光彩的重度游戏，ARPG，DOTA这些类型的游戏，由于实时性较强，互动性较强，目前推出的几款游戏中，大部分都需要在WIFI环境中进行，网络环境的制约也使得这些游戏不能够在移动环境下大规模地流行起来。而4G网络的出现，恰恰为手机游戏的重度化带来了基础，最高达100M的带宽，比起现有的电信ADSL的拨号上网有过之而无不及，即便是目前在青岛、广州几个地方测试的“低速”下载，也能够达到4-6M，这样的速度对于重度游戏来说非常适合。

网络流传的一张图片，在去年就广泛传播的魔兽世界的手机版本，目前看来在4G环境中会越来越接近现实，试想大家的副本衍生到手机的情况下，一堆拿着手机的人在咖啡厅里大声呼喊，“把怪拉住拉住，DPS全力输出伊利丹！！奶上奶上！”相对于网吧来说，任何地方都能成为手机重度游戏玩家的聚集地，如果最终能实现端游手游互通的话，会让游戏这块蛋糕越做越大！

视频app的高清化

目前市面上几款视频类型的app，不论是腾讯的微视，还是传统的9158、六间房、YY的移动客户端，还有一些美女直播之类的，以微视频为卖点的视频类的app，都存在模糊不清、画面卡、声音不清晰的问题，用户体验非常不好。如果是视频交友的app，连你连交友的样子都看不清楚的话，我估计很多人就此已打消这个念头了。在4G时代，随着带宽的大幅度的增加，视频的高清化、高质化、长时间化成为必然。在移动设备上，不必再通过下载才能看到高清的视频，而是在更多的交友视频软件中能够清晰可见到对方毛孔的高清视频，让交友更加真实，人与人的距离更进一步的拉近，视频对话将取代语音对话成为主流，随时随地查看你的爱人身处的环境，随时随地了解你父母的现状，随时随地进行视频拍摄对话。4G时代，让交流不再冷冰冰，用真实的感觉，增加人与人之间的温暖。推而广之的话，如果你在一个三线城市，只要也是普及了4G的话，实际上看病都不用来北京了，到时你不是挂协和的号了，而是下载一个协和的app即可看病，这样想想是不是很美好！

定位app的精准化、实景化

现有的网络定位经常在距离真正目的地有50米左右就已经无法再精准的定位，而且2G、3G网络速度较慢，在很多遮挡物的环境中经常造成信号的丢失而无法定位，这也造成很多概念性的产品无法实现。例如之前某品牌推出的儿童保护产品，在一些密集的居民楼，比如城中村地区进行定位的话，定位距离可能会相差50米，而在50米范围内可能就意味着4栋的居民楼，每栋居民楼有10层，想在这么密集的人群中找到你的孩子，完全是天方夜谭！

当4G网络覆盖的情况下，定位可以更精准，可以通过更多的数据来进行定位操作，让误差降低到几米之内，让之前一个段子里面的两人相距125px成为现实。当然这个也不能全依赖网络，和硬件的功能以及我们伟大的北斗也有一定关系。所以想提前实现更精准的定位，可以采取加入实景图片，在定位过程中每隔一定距离自动调用摄像头拍摄一张实景的照片，然后与数据云里面的图片进行比对，自动调整定位距离，并且上传图片，方便查看人工的位置。

这种场景之下，对于一些路痴、路盲或者对在陌生环境中要进行定位的人来说，是一件非常有用的事情，无论你在哪里，只要你开通了软件，都能准确快捷地找到你，让路彻底整合在手机里，能大大方便了出游，保证老人小孩的安全以及O2O的餐饮服务商店全方位的应用。

多说一句展望的话，玩过极品飞车的朋友，是否可以大胆想像一下，和你的高中同学玩的时候，路线直接从高德地图上选取实景，比如是从高中的学校到你们一起呆过的公园，既玩游戏又重温一下当年的时光，so high!

里斯：移动互联时代的定位逻辑 篇6

2013年，随着用户行为方式的重大变化，相应的商业创新也将大为提速。而诞生新品牌最为活跃的土壤，将是基于移动互联网的创新。

但是，移动互联网也给企业带来不小的困惑。比如：在移动互联网上“拷贝”传统网络广告，难之又难。这既是因为移动终端屏幕的限制（使广告位受到很大限制），又源于用户在移动终端上的使用习惯不同（以即时通讯、社交网络居多）。

那么，这片创新频繁又扑朔迷离的领域，该如何厘清其中的营销逻辑？在2013年到来之际，《中外管理》特别对“定位之父”艾·里斯先生进行了专访。

美国的互联网危机

《中外管理》：您认为移动互联网时代会不会成为一个公关崛起和广告没落的重要时期？

艾·里斯：互联网上充斥各种广告，但其实这些广告的效果从未被真正清晰地验证过。现在的美国，很多公司实际上在缩减互联网广告支出而将其中一部分预算重新放到电视上。由于移动设备的屏幕限制，很多公司对移动互联网广告的效果也存在质疑。

而美国在互联网广告上的最新趋势，被众多企业称做“内容营销”。什么是内容？从根本上说，内容就是公关，或者说是吸引消费者的文章或信息。所以，公关在互联网和移动互联网时代同样重要。

“逼迫”营销聚焦

《中外管理》：移动互联网的快速兴起，正对美国企业的营销活动产生怎样的影响？

艾·里斯：传统互联网与移动互联网最大的区别是什么？很明显，由于移动终端的屏幕限制，企业必须精简自己想传达的信息，以真正达到在移动互联网上获得传播的目的。

而这正是定位理论背后的思想精髓。定位的目的就是“在心智中占据一个字眼”，而不是一长串的优势。

营销人总是在说定位，但他们很少真正去制订并执行一项营销计划以试图“在心智中占据一个字眼”。例如：凭借“为了行动派（For those who do）”这样的口号在美国传播，联想想占据的字眼是什么？

从字面上理解，这句口号想说其他的电脑制造商如苹果、惠普、戴尔等都是“为了非行动派（for those who don’t）”

联想并不是一个特例。大部分企业都用类似策略。惠普的口号是“使之重要（Make important）”。它想要占据什么字眼？

在企业考虑如何在移动互联网上推广一个有效的营销活动前，它首先需要聚集所有的营销资源在一个字眼或者概念上。营销人花了太多时间思考用什么媒体，而他们应该更多地想想自己要传达什么信息，尤其在移动互联网时代。移动终端要求企业有一个聚焦的信息。换句话说，即用一个词语或者概念表达的“定位”。

新品牌诞生的新土壤

《中外管理》：您认为移动互联网兴起给企业营销带来的最大机会是什么？

艾·里斯：企业在移动互联网时代最大的机会就是能够打造新的品牌。

每一种新媒介的兴起都孕育着推出新品牌的机会。在美国，伴随着互联网的兴起诞生了如Google、Amazon、eBay、Facebook、Yahoo等强大的品牌。同样的故事也在中国发生。

企业应该把移动终端看做一种全新的媒介，而不仅仅是又一种连上互联网的方式。与传统互联网不同，移动终端所特有的GPS定位功能让广告主能够根据其实际所在地点来定义目标客户。

我们马上就会看到很多基于移动互联网诞生的新品牌。这其中之一就是Intragram，一款照片共享的应用软件。仅仅创立8个月之后，这家企业就被Facebook以10亿美金收购。

移动互联会提供许多机会，进而孵化出更多像Intragram一样的品牌。

《中外管理》：如同传统企业向互联网进行品牌延伸一样，移动互联网时代也有大量传统互联网企业并没有以新品牌进入新领域，而是向移动互联网进行品牌延伸，您对此怎样评价？

艾·里斯：具体情况需要具体分析。有的互联网企业应该将品牌延伸到移动互联网，而有的应该启用独立的移动互联网品牌。

现在的问题是：很多企业几乎没有考虑过启用新品牌的问题，他们总是不假思索就将现有品牌延伸到移动互联网领域。

《中外管理》：在中国，有些传统互联网企业在移动互联网上的品牌延伸获得成功，如百度搜索、360杀毒。而一些早定位在移动互联网上的新品牌没有成功，比如网秦杀毒等，这是否意味着一些在移动互联网上的创新不一定是在创造新品类，而只是一种功能的延伸？

艾·里斯：现在下结论为时尚早。长期来看，我相信在移动互联网里会诞生很多新品牌，但它们可能不会很快出现（新品牌的成长需要时间）。

以个人电脑行业为例，短期里，IBM这个主机品牌的延伸产品线在个人电脑品类里获得巨大成功。在行业发展的头几年，IBM在个人电脑市场占有超过50%的市场份额。随后，聚焦的品牌如戴尔和惠普进入这个市场，并逐渐超越IBM。IBM在将个人电脑业务卖给联想之前，它的市场份额甚至下降到7%。

可见，短期内可行的从长远来看并不一定有效。移动互联网对很多企业来说都是值得探索的新领域。而保证未来长期获得持续成功的方法之一，就是启用一个独立的移动互联网品牌。

定位主导媒介，而被非媒介主导！

《中外管理》：以您的观察，企业在移动互联网时代进行创新或重新定位时，有哪些失误之处？

艾·里斯：虽然移动终端是一种很有力的媒介，它并不适用于所有品牌。企业不该一上来就制定出一个移动终端传播策略。他们真正应该制定的是营销战略，然后再问问自己：什么是执行这个战略最好的媒介选择？

而很多时候，企业却在用相反的方式思考。现在很多公司都将自己20%甚至更大比例的营销资源花在互联网上，但互联网（包括移动互联网）对很多企业来说并不是一个好的选择。

比如：可口可乐。我找不到任何真正有力的理由，支持它在互联网或者移动互联网上做大量传播。然而这家企业还是选择将大量的精力和金钱投在这上面。

（本文译者系里斯伙伴（中国）品牌战略咨询公司总经理）

责任编辑：焦晶

移动定位技术 篇7

移动通信终端的定位技术主要有三种:一是基于GPS的定位,其原理是利用手机上的GPS定位模块,自行搜索、捕获卫星,进而完成位置解算。这种方式定位精度较高,但是在室内或者楼群等遮蔽环境下,定位精度很差,有时甚至不能使用。二是基于移动网络基站的定位,其原理是利用基站对移动终端的测算距离来确定的移动终端位置。这种方法的定位精度很大程度依赖于基站分布以及覆盖范围的大小,定位误差较大。三是将前两种手段综合利用,称之为混合定位技术。该技术综合了两种技术的优点,使定位功能的可用性和精确度得以提升。

目前,国内移动通信终端所采用的定位技术都是对国外的技术加以借鉴和利用,在一定程度上受制于人,因此,我国应该发展自主可控的终端定位技术,保证用户信息的安全性。

2 常用的终端定位技术

2.1 GPS导航定位技术

在美国,由于FCC法案的存在,要求手机必须具备定位功能。GPS模块成本很低,大约1美元不到。用户可以下载一些应用程序来使用GPS功能,这样的应用程序很多,可以在不同操作系统下使用。移动终端中集成的GPS模块,因为受到手机本身体积的局限性,搜索和捕获卫星信号的能力会有所下降,但对GPS定位精度不会产生太大影响。

2.2 网络基站定位技术

基于网络的定位是由多个基站(BS)同时接收移动终端(MS)发射的信号,通过处理各接收信号中携带的与移动终端位置有关的特征信号,计算出移动终端的位置。由于受非视距、蜂窝结构、各种干扰噪声和多路径效应的影响,定位精度不能得到保证。常用的定位技术有:蜂窝小区标识(CELL-ID)、到达角/到达方向定位(AOA/DOA,Angle of Arrival/Direction Of Arrival)、达到时间/到达时间差(TOA/TDOA,Time of Arrival)等[2]。

2.2.1 CELL-ID

CELL-ID技术是目前最简单的定位技术,它能被现有蜂窝网络支持。其原理是网络通过移动终端当前的服务基站,获得其所在的蜂窝小区ID,结合小区覆盖范围来定位移动终端的位置,提供给用户。小区分为全向小区和扇形小区,全向小区是以服务基站为中心,半径为小区覆盖半径的一个圆;扇形小区则是以服务基站为中心,半径为小区覆盖半径的扇形区域。CELL-ID技术对终端和网络不需任何修改,不需要移动终端提供任何定位测量信息,只要在网络增加简单的定位流程处理即可,因而最容易实现。目前这种技术己经在各移动网络中广泛采用,但这种技术只能将移动终端定位在服务小区的范围内,定位精度较低,精度随着覆盖半径的减小而精确。

2.2.2 DOA/AOA

DOA/AOA技术是利用多天线阵元来测量移动终端发出的信号的到达角,移动终端的位置必然处于该测得的DOA直线上。如果从两处不同位置的天线上测得至少两个DOA值,那么移动终端的位置就一定处于这两个天线所在的两条直线的交点上。在通常情况下,利用多个测的DOA值来提供冗余信息可以达到提高定位精度的目的。

通过两个或两个以上的基站,就可得到一组方程组,他们的交点即为待定移动终端的位置,如图1所示。DOA定位方法的精度主要受限于基站天线/阵列的方向性,定位误差较大,而且误差随着距离增加而增大,主要用于粗定位。

2.2.3 TOA

TOA技术是先测量出从移动终端发出的信号到达基站i的时间ti,继而算出移动终端与基站i之间的距离ci=cti。在利用到达时间进行定位的方法中,移动终端位置坐标和基站位置坐标之间存在如下关系:

从上式可以看出,移动终端的轨迹为一个以基站i为圆心,以距离ci为半径的圆。只要能够得到移动终端发出的信号分别到达三个不同基站的时间,就能确定三个这样的圆。它们的交点就是移动终端所在的位置,通过联立求解方程组就能得到移动终端的位置坐标,如图2所示。

TOA技术要求基站在时间上精确同步,否则定位精度将大大降低。当基站间存在1微秒的误差时,距离上会产生300米的误差。

2.2.4 TDOA

TDOA技术是通过测量移动终端发出的信号到达多个接收基站的时间差来对移动终端进行定位,即各接收基站对来自同一移动终端的信号作到达时间TOA的测量,然后将各TOA值传送到定位处理中心,中心根据TOA求出各基站间的TDOA并计算出移动终端的位置坐标。TDOA定位技术的基本原理是一组TDOA测量值确定一对双曲线,该双曲线以参与该TDOA测量的两个接收基站为焦点,需要定位的移动终端就在这对双曲线的某一条分支上。因此,通过求由两组TDAO值确定的两对双曲线的交点就可以得到移动终端的精确位置。如图3所示。

TDOA定位适用于多种通信体制(CDMA,AMPS,GSM等),不需要对蜂窝通信的标准进行修改,精度不受距离影响,抗多径效应和市区遮蔽效应强,延时时间小,但是系统精度的提升与时间精度有着极大的关联性,而且必须保证三个基站接收手机信号。

2.2.5 AFLT

AFLT (Advanced Forward Link Trilateration)技术是运用于CDMA系统中的一种基于前向链路的定位方法。在进行定位操作时,移动终端同时监听多个基站(至少3个基站)的导频信息。利用码片时延来确定移动终端到附近基站的距离,最后用三角定位法算出移动终端的位置。

AFLT需要移动终端软件升级,而且根据获得导频信息方式的不同决定移动终端是否需要支持IS-801协议和网络一侧是否需要支持IS-801协议。定位算法可以放在移动终端一侧或者网络一侧,定位精度一般在200～400m,最高可达到100m。影响精度的主要因素是基站密度和地形环境。在大城市基站密集的地方,由于基站密度高,定位精度相对高。

2.3 混合定位技术

2.3.1 AGPS

AGPS (Assisted GPS)技术是一种GPS的运行方式。它是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动终端进行定位的技术,可以在GSM/GPRS,WCDMA,CDMA2000网络中使用。该技术需要在移动终端内增加GPS接收机模块,并改造手机天线。移动终端发送定位请求时,通过移动无线网路得知属于哪个基站,然后在所属范围内定位服务器开始搜星。搜到的星历、辅助参数下传给移动终端,移动终端借助这些数据开始信号测量和计算。

AGPS室外定位可达10米左右,而且大大缩小了GPS芯片捕获GPS信号的时间,一般只需要几秒。但是AGPS要占用大量的空中通信资源,需要无线网络,多则可达六次单向传输。

2.3.2 GPSONE

GPSONE定位技术是将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合,实现高精度、高可用性和较快速定位。由网络一侧的定位服务器与终端相互配合完成定位工作,就是将卫星搜索及定位运算等最为繁重的工作从移动终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。由于CDMA是惟一全网同步(通过GPS)网络,因此定位精度很高。

采用了GPSONE技术的移动终端,同时从GPS卫星和移动网络收集测量数据,然后通过组合这些数据生成精确的三维定位。在GPS卫星信号和无线网络信号都无法单独完成定位的情形下,GPSONE系统会组合这两种信息源,只要有一颗卫星和一个小区站点就可以完成定位,解决了传统方案无法解决的问题。另外,GPSONE系统的基础设施辅助设备还提供了比传统GPS定位高出20dB的灵敏度,性能的改善使GPSONE混合式定位方式可以在现建筑物的内部深处或市区的楼群间正常工作,而传统GPS方案在这些地方通常是无法正常工作的。

3 自主可控分析

对于基于GPS的定位方式而言,由于GPS系统受美国政府控制,因此存在着自主可控弱的隐患,美国政府可以在任意时间关闭我国领土范围内的GPS功能。对于基于网络基站的定位方式而言,由于网络的基础设施属于我国自主建设,因此具有自主可控性上的优势,但是定位精度不高是其应用发展的一大难题。对于混合定位方式而言,由于加入了GPS功能,使得混合定位方式同样存在缺乏自主可控性。

我国应根据现有的技术手段,研发出具有自主知识产权的终端定位技术才能从根本上把握自主可控的主动权。从前面介绍中可以发现,混合定位技术具有适应性强、定位精度较高等优势,因此,我国的通信终端定位技术也应走混合定位技术之路。为了发展终端定位技术的自主可控,应发展我国自主的导航定位系统来替代GPS系统。可喜的是,我国政府早已发现这一问题并启动了北斗导航系统工程。北斗导航系统是全球惟一具备通信功能的无源导航定位系统[3]。2004年8月31日批准立项,工程研制与建设分为两个阶段:第一阶段建立区域卫星导航系统;第二阶段建立全球卫星导航系统。2012年12月27日,北斗导航定位系统向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时和短报文等服务。系统的最终目标是完成由GEO,IGSO,MEO的35颗卫星组成混合星座。

4 下一步发展建议

可以预见,未来我国终端定位领域的发展趋势必然是弱化GPS应用而增加对北斗导航系统的利用度。这样才能从根本上把握自主可控权。为了解决GPS带来的弱自主可控性问题,可采用以下两种解决方案:

第一种方案,在现有网络基站和移动终端不变的前提下,设立一些功能基站。这些功能基站的作用是接收GPS和北斗的导航信号,将获得的导航信息进行融合,再以GPS信号的格式发送出去。由于功能基站与移动终端较近,因此信号功率较强。在移动终端处设置信号功率接收门限,则终端可以正确的选择融合信号而不是GPS信号。这样在特殊时期,即使GPS卫星服务关闭,也不会对移动终端定位带来很大的影响。这些功能基站的作用类似于在地球表面上布置的GPS伪卫星。此种方法中导航信息融合的算法和程度将成为关键技术,同时需要建立很多的功能基站,数目巨大。功能基站网络布置的合理性需要大量的研究和规划,这将牵扯诸多的政府部门,协调难度大。

第二种方案,对现有网络基站和移动终端进行改进。这里存在两种方式:第一种是单一替换,即在网络基站用北斗导航接收机替换GPS导航接收机,在移动终端用北斗导航手机套片替换GPS套片;另一种是采用双模模式,即在网络中采用北斗/GPS双模接收机,在移动终端采用北斗/GPS双模套片。此种方法的好处在于接近商业化运作,无需协调诸多的政府部门,只需要运营商和芯片厂商参与其中。但存在着技术方面的难题,目前北斗导航芯片的价格较高,我国系统集成技术有待发展,另外,网络基站中接收机的替换需要对内部传输协议和标准进行修改,同样需要研究和规划。

基于北斗的混合定位技术将从根本上解决我国终端定位领域中的自主可控性问题。同时,还将有利于解决时钟同步、授时校准等领域的自主可控性问题,后者的问题同样是依赖于GPS而产生的。

摘要：移动通信终端的位置信息是通信用户的重要隐私信息。尤其在国防通信系统中,位置信息更是涉及到安全性和保密性问题,因此,移动终端定位技术的自主可控性显得更为重要。本文介绍了目前常用的移动终端定位技术,分析了各种技术自主可控性,结合我国现状,对移动终端定位技术的自主可控性提出了发展建议。

关键词：移动通信,移动终端,定位技术

参考文献

[1]J.J.Spilker Jr.Fundamentals of Signal Tracking Theory in Global Positioning System:Theory and Application[M],Vol.I,B.Parkingson,etc,American Institute of Aeronautics and Astronautics,1996.

[2]聂颖,张德民.基于蜂窝网络的单基站定位技术[C].北京:电子工业出版社,2004.

移动定位技术 篇8

LTE系统为了提供位置业务, 引入了定位特性, 且同时支持控制面定位和用户面定位。控制面的定位由3GPP负责标准化, 主要是通过控制信令来定位相关的信息传输;用户面的定位则由OMA (Open Mobile Alliance) 组织进行标准化, 是指对OMA SUPL (Secure User Plane Location) 协议的支持, 即定位相关信息可以通过OMA SUPL协议进行传输, 该信息在用户面传输。

LTE的定位架构如图1所示。主要涉及的实体如下:

E-SMLC:演进的服务移动位置中心, 将客户端请求的位置要求转化为相应的UTRAN参数, 并选择定位方法。对返回的位置估计计算最终结果和精度。

LCS Client:定位服务客户端。

MME:为LCS业务提供移动性管理功能, 包括向E-SMLC/GMLC通报UE的移动。

SLP:SUPL Location Platform, SUPL服务器, 使用SUPL协议与UE进行定位及相关信息的交互。

该架构同时支持控制面定位和用户面定位。控制面定位的网络侧服务器为E-SMLC, 由用户终端 (UE) 和/或基站 (e NB) 的接入层参与 (提供辅助数据或者测量结果等) , 共同完成对终端的定位功能。UE和定位计算中心之间的定位协议是LPP (LTE Positioning Protocol) ;基站和定位计算中心之间的定位协议是LPPa (LTE Position Protocol A) 。用户面定位是运行在应用层上的, 使用用户面定位时并不要求终端支持控制面定位。网络侧的服务器为SLP, 使用SUPL协议与UE进行定位及相关信息的交互。

2 控制面定位方案

2.1 联合时延及波达角估计定位技术

移动通信基站一般采用固定架设的方法, 因此一个小区对应一个固定的地理位置。小区ID定位方法是基于小区覆盖的定位方法, 采用已知的服务小区地理信息, 估计目标UE的位置。该服务小区信息可以通过寻呼和跟踪区 (Tracking Area) 更新等方式获得。在小区ID定位方法的基础上考虑定时提前量 (TA) 以及来波方向的因素, 可以达到更精确的定位目的, 此方案中称为TA+Ao A增强小区ID定位方法。

方案的工作原理如下:在LTE中, TA的获得可以通过专用随机接入过程由e NB测量得到。TA乘以光速除以2, 表示了UE同e NB之间的距离, UE就处于以e NB为圆心、UE和e NB距离为半径的圆周上。这时额外根据Ao A的角度信息就可以获得终端的位置信息, 如图2所示。

使用TA+AOA的方法主要涉及以下流程:获得终端的测量能力, 定位服务器决定所需的测量, 基站启动相关测量, 基站上报相关测量结果和位置信息, 定位服务器进行位置计算。

该过程如图3包括如下步骤:

步骤1:某个定位服务的客户端 (LCS Client) 向MME发起定位请求, 请求获取某个UE的位置信息, 该UE可以是支持定位业务的终端也可以是不支持定位业务的终端。

步骤2:MME向E-SMLC发起定位请求。

步骤3a/3b:E-SMLC查询并获取UE的定位能力信息;如果该UE不支持定位, 则该步骤省略。

步骤4a/4b/4c:E-SMLC获取基站的相关测量结果以及服务小区的信息。

步骤5a/5b:根据E-SMLC的请求, 基站通过PDCCH命令通知UE发起非竞争随机接入过程获得TA, 同时触发物理层Ao A的测量。

步骤6:E-SMLC根据基站的测量结果以及其它各方面的输入, 计算出UE的位置信息。

步骤7:E-SMLC将定位结果 (位置信息) 发给MME。

步骤8:MME将定位结果发给MME。

步骤9:MME将定位结果发给LCS Client, 不排除LCS Client就是被定位的用户本身的可能性。

2.2 到达时间差定位法

到达时间差定位法 (OTDOA) 通过检测3个不同基站信号到达的时间差来确定UE位置。确定UE位置需要基站发送的时间差及各基站的位置坐标作为辅助数据, 这些数据由OAM直接配置给E-SMLC, 若需要动态更新, E-SMLC可以通过LPPa获得这些辅助数据信息。为了获得精确定位, OT-DOA方法要求同时有三个以上的基站参与定位参数RSTD (Reference Signal Time Difference) 的测量。考虑到UE使用公共参考信号下行检测邻基站信号性能不一定好, LTE系统中引入了定位参考信号 (PRS, Positioning Reference Signalling) , 专用于OTDOA定位方法中UE测量基站信号。

E-SMLC获得各测量小区的PRS子帧配置的方式同其它辅助数据一样, 一般通过OAM直接进行配置。而UE在OTDOA定位过程中, 可以通过LPP的辅助数据传输功能, 从E-SMLC获得测量小区集的PRS子帧配置。

现有的OTDOA定位只支持UE辅助的OTDOA的定位方法, 即最终的位置计算是在定位计算中心进行的。定位过程的基本流程是:网络获取UE的定位能力, 网络提供辅助数据, UE提供定位测量结果, 定位结果计算。

网络侧触发定位请求的流程图如图4所示:

步骤1:定位需求方 (LCS Client) 向MME发起一个定位请求, 希望获取UE的位置信息。

步骤2:MME向E-SMLC发起定位请求。

步骤3a/3b:E-SMLC查询并获取UE的定位能力信息。

步骤4a/4b:UE请求并获得E-SMLC提供辅助数据。

步骤5a/5b:E-SMLC请求并获得UE的位置信息, 主要包括相关的测量结果。

步骤6:E-SMLC根据UE的测量结果以及其它的各方面输入, 计算出UE的位置信息。

步骤7:E-SMLC将定位结果 (位置信息) 发给MME。

步骤8:MME将定位结果 (位置信息) 发给UE。

3 用户面定位

OMA基于用户层面的定位标准中定位的相关信息被封装成IP包在移动网络中传输, 其优点是无需改动移动通信网络中的网元, 并且OMA的移动定位网络可以同时为2G/2.5G/3G/LTE网络服务, 网络部署比较灵活。但它的缺点是定位实现的可靠性依赖于IP网络, 时延较大, 适用于对定位时延要求不高的业务中。

OMA基于用户面的定位过程可以简单描述为:当LCS Client向定位系统中的LCS Manager发定位请求, LCS Manager随后向被定位UE所处的Positioning Server发起定位请求, LCS Manager收到响应后向UE发送目前为该UE服务的定位服务器地址, 以供UE与定位服务器之间建立IP连接传输定位消息, 定位服务器计算出用户的经纬度信息后返回定位报告, 最后由LCS Client对经纬度信息进行处理后以合适的形式 (如MMS、WAP PUSH等) 返回给用户。

4 方案优缺点比较

LTE控制面的定位方案的优势是定位消息交互通过网络的信令交互完成, 定位可靠、安全, 速度快。OTDOA定位方法的精度取决于基站部署的密度, 以及网络对天线位置以及它们传输时刻准确性的掌握程度。小区ID的定位方法可实现对UE位置较好的估计, 特别在密集基站部署的都市环境中。如果使用适当的天线阵列以及对无线环境中UE进行测量, 能够进一步提高对UE位置估计的准确性。

用户面的定位方案的优势是定位消息交互通过网络的数据域完成, 定位与承载网络无关, 对网元、接口、协议等改造要求不大。不足之处是定位速度没有控制面快, 定位实现的可靠性依赖于IP网络, 时延较大, 仅适用于对定位时延要求不高的业务。

参考文献

[1]SPIRENT, “An overview of LTE positioning”, White paper, Feb., 2012.

移动定位技术 篇9

移动定位技术是一种通过对无线网络中信号的参数、信息进行测量, 并根据特定的算法测定移动终端地理位置的技术, 可为移动终端用户提供相关的位置信息服务, 或进行实时监测和跟踪。按照工作原理, 移动定位大致可分为两类:基于移动网络的定位技术和基于移动终端的定位技术, 还有的把这两者的混合定位作为第三种定位技术。

1.1 基于移动网络的定位技术

该定位技术的原理是:移动终端向基站发射信号, 基站接收到这些信号后将其转换为终端与本基站之间的几何位置关系, 并提交后台根据相关算法对终端位置进行定位估算。

目前已提出的基于移动网络的定位技术主要包括:基于小区标识 (Cell-ID) 的定位技术、到达时间 (Time of Arrival, TOA) 定位技术、到达时间差 (Time Difference o f A r r i v a l, T D O A) 定位技术、增强型观测时间差 (Enhanced-Observed Time Difference, E-OTD) 定位技术、角度达到 (Arrival of Angle, AOA) 定位技术等。

这种技术需要建立专门的无线网络系统, 定位范围限定在无线网络覆盖范围以内, 建网成本高, 而且精度不高。

1.2 基于移动终端的定位技术

该定位技术的原理是:多个已知位置的基站发射信号, 所发射信号携带有与基站位置有关的特征信息, 当移动终端接收到这些信号后, 确定其与各基站之间的几何位置关系, 并根据相关算法对其自身位置进行定位估算, 从而得到自身的位置信息。具有较高的定位精度, 但定位信息要借助另外的通信网络实现上传。

目前已提出的基于移动终端的定位技术主要包括:下行链路观测到达时间差 (OTDOA) 方法、基于卫星的定位技术等。OTDOA方法需要在地面部署大功率、高密度基站, 而且信号受地形、天气等干扰较大, 而卫星定位因其大覆盖、低成本、高精度, 已成为移动定位的主流技术。

目前卫星定位技术主要采用差分定位法, 其原理是:在地面设立基准接收机 (差分站) , 对自己实施定位, 得到的定位结果与自己确知的地理位置相比较得到差值, 该差值被用作公共误差修正值, 对与基准接收处于同一区域且共用4颗 (及以上) 卫星进行定位的移动终端来说, 它们显然具有相同的公共误差。因此借助公共误差修正值可以修正移动终端的定位结果, 从而提高定位精度。

目前世界上投入应用的卫星定位系统有4家, 分别是美国的GPS卫星定位系统、欧洲的伽利略卫星定位系统、俄罗斯的俄罗斯格洛纳斯卫星定位系统和中国的北斗卫星定位系统。美国的GPS系统是目前应用最广泛的定位系统, 而中国的北斗系统逐步扩展为全球卫星导航系统, 已成为我国国家战略发展的重要组成部分。

2 铁路生产对移动定位技术的需求分析

铁路生产是一项以保障列车安全运动为中心任务的生产系列活动, 既有大量移动设备在线路上同时运行, 也有大量人员在铁路沿线开展规定的生产活动。如能通过先进的移动定位和通信、信息处理技术, 使得指挥机关能及时准确地掌握铁路沿线设备设施的运行情况、人员的位置分布等信息, 将在优化运输组织、提高指挥精度、加快救援速度等许多方面都有极大的促进作用。

2.1 铁路移动设备的定位需求分析

移动设备指在铁路线路上运行的列车, 保障列车安全高效地运行是铁路生产的核心所在。每列列车的位置、运行速度是列车调度员必须掌握的信息, 只有基于此信息才能作出最有力的调度决策, 既保障所有列车的安全, 又保证运输效率。

多年来, 列车位置的获取都是通过铁路信号系统实现, 其基本原理是列车压上接通某段区间轨道电路后反应出列车占用信息, 速度信息无法直接获取。基于此的列车调度策略就必须要求后车与前车至少保持两个区间的距离以保证行车安全, 这个距离多半远远大于两车的安全距离, 而且与两车的相对速度并没有关系, 无疑对运输效率有较大影响。

如果每列列车精确的位置和速度数据能实时传送到列车调度指挥, 列车调度完全可以安排后车以安全范围内的最高速度运行, 即列车动态追踪可以大大提高运输效率, 所以列车移动定位很有可能引发铁路运输生产组织的革命性变化, 具有广阔的应用前景。由于铁路列车运行速度快, 而且涉及国家安全, 所以系统建设对实时性、安全性的要求非常高。

2.2 铁路工作人员的定位需求分析

在铁路生产活动中, 每时每刻都会有大量人员在铁路沿线开展工作以保障运输的安全畅通。大部分工作要求人员在规定时间到达指定位置, 因而会产生移动定位的需求, 例如巡检、施工防护等。这种需求对实时性、精度要求不高, 但要求稳定可靠, 可促进管理水平的提高。

3 铁路移动定位系统的结构设计

铁路移动定位系统应由以下几部分构成:

(1) 定位信号源:即产生定位信号的设备装置, 作为应用一般采用既有系统, 如GPS、北斗等卫星定位系统, 没有必要自己建造。

(2) 定位终端:接收定位信号实现定位的设备装置, 可根据应用需要研制开发或采用现成产品。

(3) 通信网络:定位终端与后台设备通信的网络, 可以是铁路专网, 也可以是民用网络。

(4) 数据交互安全平台:控制对终端数据的收集、分析、整理和对终端指令的下达等数据交互工作。如果数据需要通过民用网络 (外网) 和铁路专用网 (内网) 交互, 则按照规定必须设置内外网交互安全平台。

(5) 系统中心 (分中心) 管理平台:设置通信、地图、Web发布、数据库等服务器实现数据的收集入库、分析发布等功能。

(6) 基于生产网的应用软件:相关用户可根据自己的权限通过铁路生产网使用系统, 查看管理指定范围内的数据。

系统结构示意见图1。

4 铁路移动定位系统的关键技术

铁路生产具有点多线长、地形复杂、列车速度快等特点, 所以它对移动定位的技术要求与其他民用定位系统会有很大的不同。

4.1 数据通信技术

无论采用哪种定位技术, 都需要一个稳定的无线通信网才能将定位数据传送到上端设备, 某些实时性要求较高的应用对传输速度有较高要求。但铁路沿线的无线通信建设还很落后, 只有电台对讲系统实现了全路覆盖, GSM-R技术只在部分线路投入运营, 速率带宽也很低, 所以沿线无线通信的滞后是目前制约铁路移动定位系统建设的一个瓶颈;实时性要求不高的一般应用, 如人员定位可租用民用通道, 但要实现列车定位必须考虑建设配套的无线通信系统。

4.2 定位盲区的数据处理技术

铁路沿线地形复杂, 经过许多山区、隧道, 无论哪种定位技术都可能产生定位盲区。加建信号基站实现盲区覆盖是一种方法, 但投资大, 效果未必好, 所以应当考虑应用的特点, 结合定位盲区既有设备、移动终端行进特性等设计合适的“惯导”处理算法。

4.3 数据安全技术

铁路是国民经济的大动脉, 铁路生产是半军事化的, 所以生产中的数据安全要求极高。移动定位都是在无线环境下实现, 而且可能要租用民用线路通道, 所以必须采用多级加密、稳定可靠的数据安全技术, 才能使系统数据安全符合铁路部门的规定。

4.4 专用地图的制作技术

目前市场上免费地图由于各种原因根本无法满足铁路生产对移动定位的要求, 某些所谓的付费地图数据也并不准确, 所以如果希望移动定位系统达到较高的精度, 必须按照应用要求制作专用地图, 实现经纬度座标与线路里程对应, 所有的距离计算应基于线路里程进行。

5 广铁工务巡检系统的实现技术

广铁工务巡检系统是广州铁路 (集团) 公司根据铁路工务巡检工作特点, 由广州铁路 (集团) 公司工务处、科研所、信息所、海华电子企业 (中国) 有限公司共同建设开发。系统遵循“统一系统、统一设备、耐用便管”的原则, 采用图1所示的结构, 并在开发过程中着重解决专用终端、行业地图、数据安全等关键技术, 满足了工务巡检工作的需求。

5.1 定位信号源

采用GPS卫星定位方式。

5.2 定位终端

按照业务部门对终端设备提出的“耐用便管”要求开发了专门的定位终端, 采用GPS+GSM/GPRS方式实现定位及通信, 主要实现了迹记录及补偿、设备自检及状态提示、通信备份、低功耗模式及低电压保护、远程参数设置和程序升级、远程关机控制等功能, 主要技术指标见表1。

5.3 通信网络

采用中国移动GSM/GPRS网络。

5.4 数据交互安全平台

系统在广州铁路 (集团) 公司信息机房外网防火墙内、安全平台外部署了两台服务器, 一台可称为“系统外网数据服务器”, 部署系统本身的数据处理软件, 通过中国移动GSM/GPRS网络与定位终端通信, 并通过“系统安全平台服务器”的软件与内网服务器通信;另一台可称为“系统安全平台服务器”, 部署由广州铁路 (集团) 公司信息所开发的通过铁路信息安全平台软件, 将系统数据组织成符合要求的格式通过铁路信息安全平台, 达到了铁路信息安全的要求。

5.5 系统中心 (分中心) 管理平台

系统在广州铁路 (集团) 公司信息机房设置了两台服务器作为系统的应用及数据中心, 其中一台为虚拟服务器, 实现数据通信、地图、Web发布、数据入库和分发等功能;另一台为系统的数据库服务器。在每个工务段设置一台服务器, 接收中心服务器分发的数据, 部署本段的地图及统一的Web应用, 使本段人员可以在段网内使用系统, 尽量减少网速慢对系统的影响。

5.6 基于生产网的应用软件

针对铁路巡检工作的要求, 开发的行业专用地图 (见图2) , 实现了座标到里程的自动转换、作业区间地点的标注等, 为直观准确地反映巡检作业过程奠定了基础。

系统的应用软件采用B/S架构、.Net技术开发, 在铁路内网中运行。

系统根据业务要求建立了广州铁路 (集团) 公司 (工务处) 、工务段、车间、工区的四级监管模式, 实现了“上级监管下级, 同级数据保密”的功能, 用者可根据自己的权限通过铁路生产网使用系统, 查看管理指定范围内的数据;为方便检查, 系统预设了各种违章条件 (超速、偏离等) , 结合作业规定, 把可能违章的点自动、直观地呈现给检查者, 大大方便了用户。工务巡检系统实时监控界面见图3, 工务巡检系统结合巡回图的考核界面见图4。

该系统利用多项现代信息技术, 提高了铁路巡检工作质量, 对降低安全隐患、减少事故发生有良好的促进作用。

6 结束语

移动定位技术 篇10

1 移动机器人概述

移动机器人与传统工业机器人 (机器人操作臂) 相比, 具有移动功能, 在代替人从事危险、恶劣 (如辐射、有毒等) 环境下作业和人所不及的 (如宇宙空间、水下等) 环境作业方面, 比一般机器人有更大的机动性、灵活性。

移动机器人随其应用环境和移动方式的不同, 研究内容也有很大差别。其共同的基本技术有传感器技术、移动技术、操作器、控制技术、人工智能等方面。它有相当于人的眼、耳、皮肤的视觉传感器、听觉传感器和触觉传感器。移动机构有轮式 (如四轮式、两轮式、全方向式、履带式) 、足式 (如六足、四足、两足) 、混合式 (用轮子和足) 、特殊式 (如吸附式、轨道式、蛇式) 等类型。轮子适于平坦的路面, 足式移动机构适于山岳地带和凹凸不平的环境。移动机器人的控制方式从遥控、监控向自治控制发展, 目前多综合应用机器视觉、问题求解、专家系统等人工智能技术研制自治型移动机器人。

2 移动机器人的定位技术

定位技术使得移动机器人了解其任意时刻相对环境的所处位置。为实现这个目标, 人们采用传感器来测量机器人状态及其环境的相关变量。由于传感器存在累积误差及含噪量测值问题, 目前有大量研究集中于利用卡尔曼滤波技术, 集成多个传感器量测值以改善位置估计的问题。定位技术可分为局部定位与全局定位。最简单的方式是逐步修正起始位置相对值的局部定位。相对的, 全局定位则不需要机器人的初始位置。全局定位的定位过程可基于环境中已知其定位的路标传感识别, 或者是基于环境地图、环境模型, 并识别已建模环境中的特征元素。后一种情况中, 概率方法常被用来解决传感信息中的不确定性问题。

现有文献中的定位算法全都来源于贝叶斯滤波器。其主要思想在于, 利用迭代方程, 根据量测模型和运动模型估计机器人的位置。问题在于贝叶斯滤波器的计算效率不高, 于是不同在开关柜触头及母排温度监测中应用[J]低压电器, 2010, (16) .

[4]张志伟, 武志芳, 郭俊杰.一种测量溶液浓度的光纤传感器[J]华北工学院学报, 2005, (03) .

[5]张燕君, 王海宝, 陈泽贵.光纤光栅毛细钢管封简化策略就催生了不同的定位算法。依据机器人的位置信度, 算法主要分为两大类。当机器人的位置信度由多元高斯密度函数来建模时, 一般采用基于卡尔曼滤波器的方法;当机器人的位置信度由多模密度函数来建模时, 一般采用马尔可夫定位算法。由单模密度函数建模的机器人位置信度只对局部定位有效, 基于卡尔曼滤波器的技术可有效跟踪此类机器人的位置。

马尔可夫定位算法的具体操作策略依状态空间所用的离散化方法不同而不同。由于低分辨率的原因, 这类方法只对基于路标的机器人定位有效。为了在高分辨率情况下处理多模概率密度函数, 状态空间中有意义的部分将被离散化, 并用以逼近机器人的位置信度。例如, 可采用分段常函数展开的方式进行离散化。这类方法中, 常用的是基于栅格的马尔可夫定位算法。虽然这种算法对全局定位十分有效, 但其计算量非常大。最后, 机器人的位置信度可由一系列带有权值的机器人位置随机样本 (或粒子) , 以及基于观测变量的约束条件来表达。快速采样及其表示任意概率密度函数的能力使得高效的全局定位成为可能, 这就引出了蒙特卡洛方法等粒子滤波技术。粒子滤波技术是移动机器人的定位领域比较热点的方法之一。

3 移动机器人的地图构建

基于地图的机器人定位技术和机器人的地图构建技术二者相互依赖。自1990年以来, 很多研究者致力于同时解决这两个问题。机器人的地图构建技术被分为几何方法和拓扑方法两类。几何地图捕捉环境的几何特性, 而拓扑地图用节点图描述不同空间位置的联系性。几何地图 (特征地图) 利用有关的几何特征 (如点、直线、面) 表示环境。基于空间位置的概率特性, 几何地图可被离散化。由此产生的地图构建方法就是栅格地图构建法。实际应用中, 几何地图比拓扑地图更加细致, 但其高分辨率的优势是用高计算量的代价换取的。

机器人地图构建技术通常被称为SLAM (同步定位和地图构建) 。常用的两类方法包括增量方法、基于卡尔曼滤波器的扩展算法和基于期望最大化算法。增量方法利用卡尔曼滤波器来估计地图和机器人位置, 并产生用以描述地标、指向标、或判别物位置的地图, 可完成实时操作。基于卡尔曼滤波器的扩展算法包括Fast SLAM, Lu/Milios算法, 以及近年来出现的以反向扩展卡尔曼滤波器为基础的稀疏扩展信息滤波器。另一类方法是基于期望最大化算法, 它装工艺及其传感特性研究[J]激光与红外, 2009,

[6]张伟刚, 李红民, 开桂云, 董孝义.轮辐式温度自动补偿型光纤光栅测力传感器[J]中国激光,

试图采用迭代算法来找到最可信的地图, 它较好地解决了传感器测量和真实世界之间的一致性问题。

近来, 有研究者对动态环境的地图构建问题展开讨论。因为许多机器人的现实应用都在非静态的环境中进行, 故此问题极具研究价值。采用随时间变化缓慢移动路标的假设, 卡尔曼滤波器方法可被用来构建动态环境的地图;相似的, 用随时间变化逐渐减少栅格的方法, 也是动态环境中地图构建问题的一种探索。目前已有多种算法考虑了环境的动态性, 然而仍有许多问题有待解决, 例如, 如何区分环境的动态部分和静态部分, 如何在地图上表示这些信息等。

目前, 移动机器人正在由实验样机逐步走向实际应用。移动机器人最直接的服务应用领域包括清洁、家居服务等。例如, 自动真空吸尘器和割草机利用移动导航领域的所有研究来从事家务劳动, 展现了可观的市场前景。移动机器人同样显示了作为博物馆导游, 以及作为办公室、医院和其它公共场馆工作助手的潜能。这一类的移动机器人注重动态环境中的智能导航、固定环境中的智能导航、短期人机交互、远端临场等智能功能。监控是移动机器人技术的另一个潜在应用领域, 个人安保公司也对守卫机器人产生了浓厚的兴趣。

4 小结

导航是人工智能应用于机器人技术的重要方面, 在非结构环境或动态环境下, 机器人必须学会如何导航, 它将包含学习、推理的问题决策等各个环节, 其主要研究集中于机器人定位和地图构建两个方面, 因此全面总结和着力发展移动机器人的定位和地图构建技术将推动服务机器人产业化发展的进程, 具有重要意义

[7]金龙, 张伟刚, 刘波, 开桂云.光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究[J]纳米技术与精密工程

摘要：在非结构环境或动态环境下, 移动机器人必须学会如何导航。目前相关的研究主要集中于机器人定位和地图构建两个方面。本文介绍了移动机器人的主要特征和发展概况, 分析了移动机器人定位技术的研究动态, 总结了移动机器人地图构建的主流技术和发展趋势, 为进一步的研究工作建立了基础平台。

关键词：移动机器人,定位,地图构建

参考文献

[1]J.Leonard and H.Durrant-White, Directed Sonar Sensing for Mobile Robot Navigation.Norwell, MA:Kluwer, 1992.