基于GSM网络的定位系统的实现与研究

毕业设计（论文）专业无线电技术班次11612姓名刘敦峰指导老师唐挺成都工业学院二0一四年I基于GSM网络的定位系统的实现与研究摘要：自20世纪90年代以来,电子信息技术越来越多地渗入人类生活的各个方面,尤其是随着GSM蜂窝移动通信技术在中国特别是东南沿海地区的迅速普及,这为一些基于GSM网络的功能开发提供了很大的发展空间。同时GPS全球卫星定位系统的民用化进程日益加快,特别是2001年5月1日,国外宣布从午夜开始停止SA(SELECTIVEAVAILABILITY)政策,即停止人为降低全球定位系统信号有效性的技术政策,民用定位精度可比以前提高10倍以上,这为GPS的广泛应用开拓了更广阔的前景。如何将这两种看似不相关的成熟技术结合起来,以解决GPS在应用中手持机中的定位数据只能留在自己手中,通过利用现代非常先进的GSM网络进行传输,让定位信息既能在手持和系统中主动显示或传输,又能被有权访问者随时随地访问,以达到移动目标的定位信息无论远近都可看、可访、可存、可查的目的,这将在很大程度上扩大它的应用领域。本文主要针对基于GSM网络的定位系统进行了简单的理论分析,设计出实用可行的系统方案,建立了具体实施模型,描述了实现流程。[关键词]GSM网络；定位技术II目录第1章绪论................................................................................................................1第2章GSM通信系统简介.........................................................................................32.1GSM通信系统的发展史.................................................................................32.2GSM的系统功能.............................................................................................42.3GSM网络系统构成.........................................................................................5第3章无线网络定位技术简介................................................................................83.1定位基本概念................................................................................................83.2定位性能指标................................................................................................83.3定位技术分类................................................................................................93.3.1三角/双曲线关系..............................................................................93.3.2基于距离测量的定位技术................................................................93.3.3基于角度测量的定位技术..............................................................103.3.4基于场景（信号指纹）分析的定位技术......................................103.3.5基于临近关系的定位技术..............................................................103.4定位策略......................................................................................................103.5无线网络定位技术......................................................................................103.5.1蜂窝网络定位技术..........................................................................113.5.2CellID定位技术...........................................................................133.5.3UTOA/UTDOA定位技术.....................................................................143.5.4E-OTD定位技术...............................................................................143.5.5智能天线AOA定位技术..................................................................143.5.6TOA/TDOA定位技术.........................................................................153.5.7AFLT定位技术.................................................................................153.5.8WA-GPS定位技术.............................................................................153.6主流定位技术小结......................................................................................153.7结合无线传播模型的融合定位..................................................................16第4章GSM网络的定位技术...................................................................................184.1GSM移动定位技术.......................................................................................184.2系统原理和方案..........................................................................................204.2.1基于网络参数的定位技术..............................................................204.2.2系统方案..........................................................................................214.2.3算法总体框架..................................................................................234.2.4数据预处理......................................................................................244.2.5计算候选点与约束点......................................................................25结语......................................................................................................................29参考文献......................................................................................................................30成都工业学院通信工程系毕业设计论文1第1章绪论1.1研究背景目前国内移动网络覆盖了绝大多数地区，手机用户已经超过3亿，很多情况下，紧急救助是通过手机发出的。由于普通的手机还没有定位功能，如果求助方本身不能说出其所在的具体位置，将会耽误救援工作。方便快捷地向移动目标提供与目标所处位置相关的信息，具有巨大的市场价值。随着社会的快速发展，城市交通、公安指挥、物流网络等系统的规模越来越大，其综合性和复杂程度也越来越高，对系统资源进行高效、快捷、方便的调度，是达到高效经营和有效管理的必需手段。定位系统的综合指标主要体现在系统功能、系统投入成本以及运行费用这三个方面。GPS定位系统的特点是：系统功能强大，定位精度高，但由于系统的投入大，故其应用难以大面积推广。如果将GPS功能集成到移动平台上，则需全面更改设备和网络，增加成本；且用户同时持有移动电话和GPS手机很不方便。所以直接通过移动台实现定位，具有很大的开发价值，移动通信的迅猛发展，也为实现系统功能和系统成本之间的平衡提供了很好的技术支持。为了满足对通信通信个人化及高速数据业务的迫切需要，第三代移动通信通信系统的标准（IMT-2000）制定和产品开发已成为全世界通信领域的热点，实现移动终端的无线定位则是IMT-2000中一个重要研究课题。根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，到2001年10月，所有蜂窝电话、个人通信系统、专用移动无线电的移动网络许可运营商将以可定位概率67%，误差为125m的精度要求为请求E-911的移动用户提供位置信息[1]。利用第三代移动通信系统将进一步提高定位精度。目前蜂窝网无线定位技术就算法来说已经较为完善，目前的研究热点主要集中在以下几个方面：（1）基于3GPP协议的定位结构的设计。在第三代移动通信系统网络全面铺开后，基于3GPP协议，采用何种网络结构进行定位既能保证定位精度，又能尽可能少的改动网络结构的研究成为热点。（2）定位参数的提取。由于受多径传播、非视距传播和多址干扰的影响，使得精确的定位参数提取比较困难。目前已提出的多种算法对以上3种误差进行抑制，但在建筑物较多的繁华市区定位精度仍不理想。（3）对移动台跟踪服务研究。当移动台处于移动状态时，分次单独定位容易出现各次定位计算结构相差较大，运动轨迹不连续。因此对移动台跟踪定位的研究显得非常迫切。1.2国内外研究现状成都工业学院通信工程系毕业设计论