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蜂窝系统移动定位技术

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作者：熊瑾煜; 王巍; 朱中梁
蜂窝网络基础设施的完善、移动终端功能的增强、互联网内容的丰富及无线应用的推广正在充实人们的日常生活，也逐渐改变人们的生活方式和消费习惯 。
1; 移动定位技术的发展及应用
无线电定位技术的起源可以追溯到上世纪初，第二次世界大战的军事需求和80年代末开始推广的数字蜂窝移动通信系统分别推动了该项技术在军事和民用领域的发展 。GPS和LORANC系统是典型的定位系统，它们采用无线电定位方法满足不同的定位精度要求 。随着CDMA等原属于军事应用的领域的先进技术快速民用化及蜂窝网络的迅猛发展，国外早已开始研究蜂窝移动通信系统定位技术 。1996年，美国FCC制定的E911规范要求所有的移动运营商必须以67%的概率提供紧急救援服务，从而加速了该技术的进步及基于无线电定位技术的位置服务(LCS)在全球的发展 。
快速增长的中国移动通信市场为开展和普及移动定位系统在中国的建设奠定了坚实的基础 。北京移动采用摩托罗拉公司的LCS解决方案，在移动网中为个人和企业用户提供各种位置服务，主要包括亲友位置查询、用户位置授权及城市信息查询 。从2001年初开始，福建移动、山西和云南的移动运营商先后与诺基亚签订了移动定位商用合同 。最近，联通国脉与日本闻名的位置服务内容解决方案提供商Navitime签定合作协议，共同开发基于cdma20001x的位置服务 。
2; 移动定位技术
采用适当的定位技术获得位置信息是实现位置服务的必要前提，根据不同的划分准则，蜂窝网络定位技术有以下几种分类方法：
(1)根据定位系统所处的空间位置不同，可分为空基定位系统(GPS)、地基定位系统及混合定位系统三种 。GPS系统以高精度、全天候等特点在全球广泛应用，在车辆调度治理中发挥重要作用 。传统的广域无线电测向定位系统属于地基定位系统 。A-GPS系统是GPS与蜂窝网络结合的产物，定位精度高，克服了GPS在建筑物内和市区存在盲区的缺点，是未来蜂窝定位技术标准最有力的竞争者 。
(2)根据定位参数测量位置不同，可分为基于网络的定位及基于终端的定位两种 。基于小区标识的CELL_ID技术已经成熟应用 。到达时间差(TDOA)与CDMA系统相结合能提供50m以内的定位，是当前发展最迅速的定位技术 。增强观测时间定位技术(E-OTD)是目前GSM系统中最有发展潜力的基于终端的蜂窝定位技术，但采用该技术需要改变终端的软硬结构，因此目前还没有广泛应用 。
(3)根据定位所用参数不同，可分为场强测量法(SSOA)、增强型场强测量法/多径指纹法(ESSOA/FingerPrint)、到达角度测量法(AOA)、到达时间/时间差测量法(TOA/TDOA)及混合参数定位法等 。
2.1CELL_ID技术
定位系统根据用户在网络内所处的小区或基站，标识终端位置 。终端有可能在小区内的任何位置，因此定位精度完全取决于小区的大小 。目前国内GSM网基站密度很大，CELL_ID小区定位的精度可高达100-150m，这样级别的精度足以满足大部分应用服务的要求 。郊区和农村地区的小区半径远大于城区的小区半径，因此城区CELL_ID的定位精度要远远高于郊区和农村 。CDMA系统不需要设置密集的基站，市内小区半径一般在1-2km左右，此时CELL_ID的精度不会优于500m，这样的精度远远不能满足大部分用户的要求 。因此在CELL_ID基础上，出现了一些改进技术，如CELL_ID SECTOR-ID、CELL_ID TA及CELL_ID RTT技术，虽然这些技术可在一定程度上提高定位精度，但改善效果并不明显 。
CELL_ID及其改进技术是实现蜂窝网终端定位最简单的方法，所需投入的财力、人力和物力资源少，占用网络资源少，实施方便，响应时间短，可用于所有蜂窝网络，并得到GSM/GPRS/WCDMA/cdma2000等各种技术的定位较低，随地理位置的不同定位精度有很大差异，一般将其作为辅助定位手段，为精确定位提供辅助信息，实现初始定位 。

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