手机定位技术(概述)

——XXX手机定位基本概念：手机定位服务又叫做移动位置服务，它是通过电信商的网络获取手机用户的位置信息，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，被全球各大运营商公认为继短信息之后的新一轮革命。它是通过复杂的数学模型，对移动通信网络数据进行精密计算，得出移动用户的经纬度坐标，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应位置服务。GSM手机定位技术：GSM无线通信网是由许多像蜜蜂蜂窝一样的小区构建而成的，每个小区都有自己的编号，通过手机所在小区的识别号就可以知道手机所在区域。目前手机小区定位技术尚在完善之中，市区精度范围大致在200米左右，郊区精度范围大致在1000米~2000米左右，随着移动公司技术的不断发展，相信精度会进一步提高到50米范围内。同时目前显示的地标名还在优化之中，随着进一步优化，地标将更加准确。GSM手机定位方式通常可分为基于网络方式和基于终端方式两种。从技术上可分为到达时间（TOA）、增强测量时间差（E－OTD）和GPS辅助（A－GPS）3种方式。GSM手机定位技术——TOA：TOA定位技术1TOA定位方式可在现有的任何手机上实现，手机无需作任何改动。（1）要定位的手机发出一已知信号，三个或多于三个LMU同时接收该信号，已知信号是手机执行异步切换时发出的接入突发信号；（2）各LMU得到信号到达时的绝对GPS时间后，可得到相对时间差（RTD）；（3）根据前两步的信息，SMLC进行两两比较，计算突发信号到达时间差（TDOA），得出精确位置，并回到应用中。要通过三角计算得出手机精确位置，必须知道另外两个参数：LMU的地理位置和各LMU之间的时间偏移量。例如各LMU必须提供的绝对GPS时间，或在已知位置的地点放置参考LMU可得到实际时间差（RTD）参数。具体实现步骤：GSM手机定位技术——TOA：TOA定位技术1LMU用接入突发信号确定TOA。当定位请求发出时，LMU被选定，且配置正确的频率，以便接收接入突发信号。此时，手机在业务信道（可能会处于跳频方式）上，以特定功率发送达70个接入脉冲（时长320ms）。各LMU通过多种方式实现和改善TOA的测量结果。利用收到的突发信号可提高测量成功概率和测量精度。采用分集技术（如天线分集和跳频），可降低多径效应的影响，提高测量精度。当某个应用需要知晓手机位置时，该应用向SMLC发出请求，同时告知手机号码和定位精度要求。被测量的TOA参数及其误差值一同被采集并发送到SMLC，根据该数据，SMLC可计算出应用所需要的手机位置，再将位置信息和误差范围发送回应用。TOA定位方式需要附加硬件（LMU），以达到精确计算突发信号到达时间的目的。实现方式有多种：LMU既可集成在BTS内，也可作为单独设备。LMU作为单独设备时，既可有单独的天线，也可与BTS共享天线，通过空中接口实现网络间通信。GSM手机定位技术——E－OTD：E－OTD定位技术2E－OTD定位方式是从测量时间差（OTD）发展而来的，OTD指测量所得的时间量，E－OTD指测量的方式。手机无需附加任何硬件便可得到测量结果。对于同步网，手机测量几个BTS信号的相对到达时间；对于非同步网，信号同时还需要被一个位置已知的LMU接收。确定了BTS到手机的信号传输时间，则可确定BTS与手机之间的几何距离，然后再根据此距离进行计算，最终确定手机的位置。（1）手机收到各基站发来信号，得到TOA参数；LMU得到RTD参数；（2）手机将TOA和RTD参数传送到GSM网。具体实现步骤：GSM手机定位技术——E－OTD：E－OTD定位技术2（3）OTD测量需要用同步、标准且模拟的脉冲。当BTS发送的帧未被同步时，网络需要测量BTS之间的RTD。为了进行精确的三角测量，OTD测量和RTD测量（非同步BTS时）均需要3个BTS。获得OTD参数后，手机位置既可在网络中计算，也可在终端计算（要求手机具备各种必要信息）。前者称为手机辅助方式，后者称为手机自主方式。通过手机或网络中的位置计算功能模块，实现位置计算。总的来说：GSM手机定位技术——A-GPS：A－GPS定位技术3GPS辅助定位方式实现步骤如下：GSM网收到GPS辅助信息；GSM网将辅助信息发送到手机；手机得到GPS信息，计算并得出自身精确位置；手机将位置信息发送到GSM网。（1）手机辅助GPS定位方式这种解决方案是将传统GPS接收器的大部分功能转移到网络处理器上实现。该方式需要天线、RF单元和数据处理器等设备。GSM网向手机发送一串极短的辅助信息，包括时间、可视卫星清单、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口。这些参数有助于内置GPS模块减少GPS信号获得时间。辅助数据来自经手机GPS模块处理后产生的伪距离数据，且可持续数分钟。收到这些伪距离数据后，相应的网络处理器或定位服务器能大致估算出手机的位置。GSM网增加必要的修正后，可提高定位精度。该方式有手机辅助方式和手机自主方式两种：GSM手机定位技术——A-GPS：A－GPS定位技术3（2）手机自主GPS定位方式这种手机包含一个全功能的GPS接收器，具有（1）方式中手机的所有功能，再加上卫星位置和手机位置计算功能。运算开始时，需要的数据比手机辅助方式要多，这些数据能够持续4小时以上或根据需要进行更新，通常包括时间、参考位置、卫星星历和时间校验参数等。如果某些应用需要更高的精度，则必须持续（间隔约30s）向手机发差分GPS（DGPS）信号。DGPS信号在非常宽的地域范围有效，以一个参考接收器为中心可服务于较宽的地域范围。最终位置信息由手机本身计算得到，若需要，此定位信息可发送到其它任何应用中。该方式有手机辅助方式和手机自主方式两种：三种GSM定位方式比较：（1）GSM手机定位技术分类TOA定位技术E-OTD定位技术A－GPS定位技术优点1、100%兼容现有手机。2、支持漫游，各种接口标准统一。3、定位精度可单独优化。1、lmu数量远少于OTD方式，可减少网络初始投资；2、不需要增加手机的额外费用。现有手机无需增加硬件模块和附件，只需要进行软件更新。1、网络改动少，网络投资少。2、定位精度高。采用了A－GPS系统，定位精度较高，理论上可达到5～10m。缺点1、初始投资高。整个网需要建立大量lmu，投资较大。现有GSM网要实现同步还需进行改造。2、业务量大时网络负担增加。1、现有手机不能适用于E-OTD定位方式，需要更新软件或全部替换。2、精度低。此外，多径效应将影响定位精度（尤其是城市区域）。1、需更换手机。2、手机成本、体积和功率增加。3、安全风险。由于GPS受美国政府控制，存在一定的安全风险。三种GSM定位方式比较：（2）技术方案计算机（网络/终端）设备改动费用定位地区精度/m耗时/hTOA网络网络添加LMU高乡村收到限制50-20010E-ODA网络网络终端都需要改动中乡村收到限制50-4005A-GPS辅助定位，网络完成大部分计算网络终端都需要改动中市区、市内受到限制51自主定位，终端完成所有计算总结：手机定位的几种方法优点：更容易提供比较精确的用户定位信息缺点：移动站上需要增加新的硬件，尺寸和成本需要考虑基于GPS+GPRS/WCDMA技术，通过联通GPRS/WCDMA数据传输通道将GPS经纬度信息传送至管理平台，主要实现对人员和车辆的跟踪和调度指挥。特点是精度高、定位间隔时间短，但对终端有一定的要求，也容易受建筑物阻挡和恶劣天气的影响总结：手机定位的几种方法测量信号功率的定位技术、测量信号传播时间特性(到达时间，简称TOA；到达时间差，简称TDOA)的定位技术优点：可以兼容现有的终端设备缺点：精度不高且需要对现存的基站、交换中心作出改进测量信号方向(信号的到达角度)的定位技术总结：手机定位的几种方法手机定位功能（终端）网络独立定位功能相对普通GPS定位，多数WCDMA终端可以支持A-GPS定位。A-GPS（AssistedGPS）是一种结合网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术。既利用全球卫星定位系统GPS，又利用移动基站，解决了GPS覆盖的问题，可以在GSM/WCDMA网络中使用。由于借用网络数据定位，这样的好处显而易见，利用A-GPS，接收器不必再下载和解码来自GPS卫星的导航数据，因此可以有更多的时间和处理能力来跟踪GPS信号，这样能降低首次定位时间、增加灵敏度以及具有最大的可用性。GPS定位与手机定位之不同GPS定位和手机定位都是现代科技的产物。而二者的原理也有不同，因而导致二者的定位精度及反应时间也有一定的差距。手机定位示意图其大致原理为：移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA(TimeofArrival，到达时刻)，根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电话的位置。实际的位置估计算法需要考虑多基站(3个或3个以上)定位的情况，因此算法要复杂很多。一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。GPS定位与手机定位之不同GPS定位和手机定位都是现代科技的产物。而二者的原理也有不同，因而导致二者的定位精度及反应时间也有一定的差距。GPS定位示意图包括三大部分：空间GPS卫星星座、地面监控系统、用户GPS信号接收机。GPS定位的基本原理为：卫星不断的发射自身的星历参数和时间信息，GPS信号接收机接收到信号后，根据三角公式计算可以得到接收机的位置，三颗卫星可进行2D定位（经度、纬度），四颗卫星则可进行3D定位（经度、纬度及高度）。通过接收机不断的更新接收信息，就可以计算出移动方向和速度。由于目前全球有24颗GPS导航卫星分布在6条轨道上，在任意时刻在水平线以上最少有4颗卫星，最多有11颗卫星，所以GPS定位可以得到很好的保证。GPS信号接收机的作用则是捕获卫星信号，对信号进行放大、处理，实时计算出接收机的3D位置与速度。手机定位平台主要功能：移动台发起的OTA卡定位业务：粗定位平台有能力通过SGIP协议接收移动台发起的OTA卡定位请求。粗定位平台针对SP具有流量控制功能，可以对单个SP设置单位时间内定位请求次数门限值。支持移动台发起和网络发起的定位业务123既支持单次定位，又支持跟踪型多次定位请求批量定位4缓存定位5流量控制两次定位时间如较短可直接Cache读取，要求时间是可以配置的。手机定位平台主要功能：实时位置、实时轨迹、历史轨迹、超速查询、终端停留查询、终端累计路程查询等6手机动定位平台结构图：终端2M总部LCS平台Ethernet公共IP网ArcGIS服务器接入服务器业务能力服务器（Web、WebServices、Socket等）GGSNSMGUSSDG公众用户手机数据库服务器DBLCSProxy服务器企业用户现有运营支撑系统运营支撑服务器VASPCRMPRM手机定位平台组网及功能：Internet3SP服务器短信服务器定位服务器个人笔记本电脑车载PC蜂窝电话个人手携式PDA车载PDA任何人、任何时间、任何地点监控中心服务器监控终端业务应用范围：政府需求政府机构（公检法）：移动执法、紧急救援、资源调度、监狱管理地震、环保：野外定位、紧急救援。景区、林业：人员定位/调度、考勤登记。企业需求物流行业：车辆调度、货物跟踪、紧急救援。汽车制造业：汽车保养、汽车追踪。金融业：汽车车险定损。中小企业：人员定位/调度、考勤登记。交通运输业：车辆调度、汽车追踪、船舶/集装箱追踪。邮政、快递：邮件追踪。商务人员internet内部车辆物流车辆客户端PC手机LBS定位服务器定位之星服务器笔记本基站政府需求应用：实现对人员、车辆等移动单位位置信息的即时上报，供指挥调度和决策人员进行统计分析，根据实际情况合理配置各种资源。通过GIS系统为一线提供区域向导图，使民警可以迅速的对警情做出判断、减少出警时间、减少因地形不熟悉而造成的伤害和伤亡、减少损失。监狱监外执行人员的管理。警务通消防通司法通政府需求应用：对工作人员的执法路径进行全程监控、调度和管理。自动分发工作调度单，并根据紧急程度，提醒现场执法人员。借助地理信息系统，辖区