手機(jī)定位技術(shù)(概述)

1、XXX手機(jī)定位基本概念： 手機(jī)定位服務(wù)又叫做移動位置服務(wù)，它是通過電信商的網(wǎng)絡(luò)獲取手機(jī)用戶的位置信息，在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)，被全球各大運(yùn)營商公認(rèn)為繼短信息之后的新一輪革命。它是通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，對移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行精密計(jì)算，得出移動用戶的經(jīng)緯度坐標(biāo)，在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應(yīng)位置服務(wù)。GSM手機(jī)定位技術(shù)： GSM無線通信網(wǎng)是由許多像蜜蜂蜂窩一樣的小區(qū)構(gòu)建而成的，每個小區(qū)都有自己的編號，通過手機(jī)所在小區(qū)的識別號就可以知道手機(jī)所在區(qū)域。目前手機(jī)小區(qū)定位技術(shù)尚在完善之中，市區(qū)精度范圍大致在200米左右，郊區(qū)精度范圍大致在1000米2000米左右，隨

2、著移動公司技術(shù)的不斷發(fā)展，相信精度會進(jìn)一步提高到50米范圍內(nèi)。同時目前顯示的地標(biāo)名還在優(yōu)化之中，隨著進(jìn)一步優(yōu)化，地標(biāo)將更加準(zhǔn)確。 GSM手機(jī)定位方式通?？煞譃榛诰W(wǎng)絡(luò)方式和基于終端方式兩種。從技術(shù)上可分為到達(dá)時間 （TOA）、增強(qiáng)測量時間差（EOTD）和GPS輔助（AGPS）3種方式。 GSM手機(jī)定位技術(shù)TOA：TOA定位技術(shù) 1 TOA定位方式可在現(xiàn)有的任何手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，手機(jī)無需作任何改動。 （1）要定位的手機(jī)發(fā)出一已知信號，三個或多于三個LMU同時接收該信號，已知信號是手機(jī)執(zhí)行異步切換時發(fā)出的接入突發(fā)信號； （2）各LMU得到信號到達(dá)時的絕對GPS時間后，可得到相對時間差（RTD）； （3）

3、根據(jù)前兩步的信息，SMLC進(jìn)行兩兩比較，計(jì)算突發(fā)信號到達(dá)時間差（TDOA），得出精確位置， 并回到應(yīng)用中。要通過三角計(jì)算得出手機(jī)精確位置，必須知道另外兩個參數(shù)：LMU的地理位置和各 LMU之間的時間偏移量。例如各LMU必須提供的絕對GPS時間，或在已知位置的地點(diǎn)放置參考LMU可得到實(shí)際時間差（RTD）參數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)步驟： GSM手機(jī)定位技術(shù)TOA：TOA定位技術(shù) 1 LMU用接入突發(fā)信號確定TOA。當(dāng)定位請求發(fā)出時，LMU被選定，且配置正確的頻率，以便接收接入突發(fā)信號。此時，手機(jī)在業(yè)務(wù)信道（可能會處于跳頻方式）上，以特定功率發(fā)送達(dá)70個接入脈沖（時長320ms）。各LMU通過多種方式實(shí)現(xiàn)和改善

4、TOA的測量結(jié)果。利用收到的突發(fā)信號可提高測量成功概率和測量精度。采用分集技術(shù)（如天線分集和跳頻），可降低多徑效應(yīng)的影響，提高測量精度。當(dāng)某個應(yīng)用需要知曉手機(jī)位置時，該應(yīng)用向SMLC發(fā)出請求，同時告知手機(jī)號碼和定位精度要求。被測量的TOA參數(shù)及其誤差值一同被采集并發(fā)送到SMLC，根據(jù)該數(shù)據(jù)，SMLC可計(jì)算出應(yīng)用所需要的手機(jī)位置，再將位置信息和誤差范圍發(fā)送回應(yīng)用。 TOA定位方式需要附加硬件（LMU），以達(dá)到精確計(jì)算突發(fā)信號到達(dá)時間的目的。實(shí)現(xiàn)方式有多種：LMU既可集成在BTS內(nèi)，也可作為單獨(dú)設(shè)備。LMU作為單獨(dú)設(shè)備時，既可有單獨(dú)的天線，也可與 BTS共享天線，通過空中接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間通信。 GS

5、M手機(jī)定位技術(shù)EOTD：EOTD定位技術(shù) 2 EOTD定位方式是從測量時間差（OTD）發(fā)展而來的，OTD指測量所得的時間量，EOTD指測量的方式。手機(jī)無需附加任何硬件便可得到測量結(jié)果。對于同步網(wǎng)，手機(jī)測量幾個BTS信號的相對到達(dá)時間；對于非同步網(wǎng)，信號同時還需要被一個位置已知的LMU接收。確定了BTS到手機(jī)的信號傳輸時間，則可確定BTS與手機(jī)之間的幾何距離，然后再根據(jù) 此距離進(jìn)行計(jì)算，最終確定手機(jī)的位置。 （1） 手機(jī)收到各基站發(fā)來信號，得到TOA參數(shù)；LMU得到RTD參數(shù)； （2） 手機(jī)將TOA和RTD參數(shù) 傳送到GSM網(wǎng)。 具體實(shí)現(xiàn)步驟： GSM手機(jī)定位技術(shù)EOTD：EOTD定位技術(shù) 2

6、（3） OTD測量需要用同步、標(biāo)準(zhǔn)且模擬的脈沖。當(dāng)BTS發(fā)送的幀未被同步時，網(wǎng)絡(luò)需要測量BTS之間 的RTD。為了進(jìn)行精確的三角測量，OTD測量和RTD測量（非同步BTS時）均需要3個BTS。獲得OTD 參 數(shù)后，手機(jī)位置既可在網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算，也可在終端計(jì)算（要求手機(jī)具備各種必要信息）。前者稱為手 機(jī)輔助方式，后者稱為手機(jī)自主方式。通過手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)中的位置計(jì)算功能模塊，實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算。 總的來說： GSM手機(jī)定位技術(shù)A-GPS：AGPS定位技術(shù) 3 GPS輔助定位方式實(shí)現(xiàn)步驟如下：GSM網(wǎng)收到GPS輔助信息；GSM網(wǎng)將輔助信息發(fā)送到手機(jī)；手機(jī)得到GPS信息，計(jì)算并得出自身精確位置；手機(jī)將位置信息發(fā)送到

7、GSM網(wǎng)。 （1）手機(jī)輔助GPS定位方式 這種解決方案是將傳統(tǒng)GPS接收器的大部分功能轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)處理器上實(shí)現(xiàn)。該方式需要天線、 RF單元和數(shù)據(jù)處理器等設(shè)備。GSM網(wǎng)向手機(jī)發(fā)送一串極短的輔助信息，包括時間、可視衛(wèi)星清單、衛(wèi)星信號多普勒參數(shù)和碼相位搜索窗口。這些參數(shù)有助于內(nèi)置 GP S模塊減少GPS信號獲得時間。輔助數(shù)據(jù)來自經(jīng)手機(jī)GPS模塊處理后產(chǎn)生的偽距離數(shù)據(jù)，且可持續(xù)數(shù)分鐘。收到這些偽距離數(shù)據(jù)后，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)處理器或定位服務(wù)器能大致估算出手機(jī)的位置。GSM網(wǎng)增加必要的修正后，可提高定位精度。 該方式有手機(jī)輔助方式和手機(jī)自主方式兩種： GSM手機(jī)定位技術(shù)A-GPS：AGPS定位技術(shù) 3（2）手機(jī)自

8、主GPS定位方式 這種手機(jī)包含一個全功能的GPS接收器，具有（1）方式中手機(jī)的所有功能，再加上衛(wèi)星位置和手機(jī)位置計(jì)算功能。運(yùn)算開始時，需要的數(shù)據(jù)比手機(jī)輔助方式要多，這些數(shù)據(jù)能夠持續(xù)4小時以上或根據(jù)需要進(jìn)行更新，通常包括時間、參考位置、衛(wèi)星星歷和時間校驗(yàn)參數(shù)等。如果某些應(yīng)用 需要更高的精度，則必須持續(xù)（間隔約30s）向手機(jī)發(fā)差分GPS（DGPS）信號。DGPS信號在非常寬 的地域范圍有效，以一個參考接收器為中心可服務(wù)于較寬的地域范圍。最終位置信息由手機(jī)本身 計(jì)算得到，若需要，此定位信息可發(fā)送到其它任何應(yīng)用中。該方式有手機(jī)輔助方式和手機(jī)自主方式兩種： 三種GSM定位方式比較：（1）三種GSM定位方

9、式比較：（2）總結(jié)：手機(jī)定位的幾種方法優(yōu)點(diǎn)：更容易提供比較精確的用戶定位信息缺點(diǎn)：移動站上需要增加新的硬件，尺寸和成本需要考慮基于GPS+GPRS/WCDMA技術(shù)，通過聯(lián)通GPRS/WCDMA數(shù)據(jù)傳輸通道將GPS經(jīng)緯度信息傳送至管理平臺，主要實(shí)現(xiàn)對人員和車輛的跟蹤和調(diào)度指揮。特點(diǎn)是精度高、定位間隔時間短，但對終端有一定的要求，也容易受建筑物阻擋和惡劣天氣的影響總結(jié)：手機(jī)定位的幾種方法測量信號功率的定位技術(shù)、測量信號傳播時間特性(到達(dá)時間，簡稱 TOA；到達(dá)時間差，簡稱TDOA)的定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：可以兼容現(xiàn)有的終端設(shè)備缺點(diǎn)：精度不高且需要對現(xiàn)存的基站、交換中心作出改進(jìn)測量信號方向(信號的到達(dá)角度)

10、的定位技術(shù)總結(jié)：手機(jī)定位的幾種方法手機(jī)定位功能（終端）網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立定位功能 相對普通GPS定位，多數(shù)WCDMA終端可以支持A-GPS定位。A-GPS（Assisted GPS）是一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動臺進(jìn)行定位的技術(shù)。既利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，又利用移動基站，解決了GPS覆蓋的問題，可以在GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)中使用。由于借用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)定位，這樣的好處顯而易見，利用A-GPS，接收器不必再下載和解碼來自GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，因此可以有更多的時間和處理能力來跟蹤GPS信號，這樣能降低首次定位時間、增加靈敏度以及具有最大的可用性。GPS定位與手機(jī)定位之不同GPS定位和手機(jī)定位都是現(xiàn)代

11、科技的產(chǎn)物。而二者的原理也有不同，因而導(dǎo)致二者的定位精度及反應(yīng)時間也有一定的差距。 手機(jī)定位示意圖 其大致原理為：移動電話測量不同基站的下行導(dǎo)頻信號，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA(Time of Arrival，到達(dá)時刻)，根據(jù)該測量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，一般采用三角公式估計(jì)算法，就能夠計(jì)算出移動電話的位置。實(shí)際的位置估計(jì)算法需要考慮多基站(3個或3個以上)定位的情況，因此算法要復(fù)雜很多。一般而言，移動臺測量的基站數(shù)目越多，測量精度越高，定位性能改善越明顯。 GPS定位與手機(jī)定位之不同GPS定位和手機(jī)定位都是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物。而二者的原理也有不同，因而導(dǎo)致二者的定位精度及反應(yīng)時間也有一定的差距。

12、 GPS定位示意圖 包括三大部分：空間GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶GPS信號接收機(jī)。GPS定位的基本原理為：衛(wèi)星不斷的發(fā)射自身的星歷參數(shù)和時間信息，GPS信號接收機(jī)接收到信號后，根據(jù)三角公式計(jì)算可以得到接收機(jī)的位置，三顆衛(wèi)星可進(jìn)行2D定位（經(jīng)度、緯度），四顆衛(wèi)星則可進(jìn)行3D 定位（經(jīng)度、緯度及高度）。通過接收機(jī)不斷的更新接收信息，就可以計(jì)算出移動方向和速度。由于目前全球有24顆GPS導(dǎo)航衛(wèi)星分布在6條軌道上，在任意時刻在水平線以上最少有4顆衛(wèi)星，最多有11顆衛(wèi)星，所以GPS定位可以得到很好的保證。GPS信號接收機(jī)的作用則是捕獲衛(wèi)星信號，對信號進(jìn)行放大、處理， 實(shí)時計(jì)算出接收機(jī)的3D位置與

13、速度。 手機(jī)定位平臺主要功能：移動臺發(fā)起的OTA卡定位業(yè)務(wù) ：粗定位平臺有能力通過SGIP協(xié)議接收移動臺發(fā)起的OTA卡定位請求。粗定位平臺針對SP具有流量控制功能，可以對單個SP設(shè)置單位時間內(nèi)定位請求次數(shù)門限值。支持移動臺發(fā)起和網(wǎng)絡(luò)支持移動臺發(fā)起和網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的定位業(yè)務(wù)發(fā)起的定位業(yè)務(wù)123既支持單次定位，又支持既支持單次定位，又支持跟蹤型多次定位請求跟蹤型多次定位請求批量定位批量定位 4緩存定位緩存定位5流量控制流量控制兩次定位時間如較短可直接Cache讀取，要求時間是可以配置的。手機(jī)定位平臺主要功能：實(shí)時位置、實(shí)時軌跡、歷史軌跡、超速查詢、終端停留查詢、終實(shí)時位置、實(shí)時軌跡、歷史軌跡、超速查詢、

14、終端停留查詢、終端累計(jì)路程查詢等端累計(jì)路程查詢等6手機(jī)動定位平臺結(jié)構(gòu)圖：手機(jī)動定位平臺結(jié)構(gòu)圖：手機(jī)定位平臺組網(wǎng)及功能：Internet3SP服務(wù)器服務(wù)器短信服務(wù)器短信服務(wù)器定位服務(wù)器定位服務(wù)器個人筆記本電腦個人筆記本電腦車載車載PC蜂窩電話蜂窩電話個人手?jǐn)y式個人手?jǐn)y式PDA車載車載PDA任何人、任何時間、任何地點(diǎn)監(jiān)控中心服務(wù)器監(jiān)控中心服務(wù)器監(jiān)控終端監(jiān)控終端業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍： 政府需求政府需求 政府機(jī)構(gòu)（公檢法）：移動執(zhí)法、緊急救援、資源調(diào)度、監(jiān)獄管理地震、環(huán)保：野外定位、緊急救援。景區(qū)、林業(yè)：人員定位/調(diào)度、考勤登記。 企業(yè)需求企業(yè)需求 物流行業(yè)：車輛調(diào)度、貨物跟蹤、緊急救援。汽車制造業(yè)：汽車保養(yǎng)

15、、汽車追蹤。金融業(yè)：汽車車險定損。中小企業(yè)：人員定位/調(diào)度、考勤登記。交通運(yùn)輸業(yè)：車輛調(diào)度、汽車追蹤、船舶/集裝箱追蹤。郵政、快遞：郵件追蹤。政府需求應(yīng)用： 實(shí)現(xiàn)對人員、車輛等移動單位位置信息的即時上報，供指揮調(diào)度實(shí)現(xiàn)對人員、車輛等移動單位位置信息的即時上報，供指揮調(diào)度和決策人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)實(shí)際情況合理配置各種資源。和決策人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)實(shí)際情況合理配置各種資源。 通過通過GISGIS系統(tǒng)為一線提供區(qū)域向?qū)D，使民警可以迅速的對警情做系統(tǒng)為一線提供區(qū)域向?qū)D，使民警可以迅速的對警情做出判斷、減少出警時間、減少因地形不熟悉而造成的傷害和傷亡出判斷、減少出警時間、減少因地形不熟悉而造成

16、的傷害和傷亡、減少損失。監(jiān)獄監(jiān)外執(zhí)行人員的管理。、減少損失。監(jiān)獄監(jiān)外執(zhí)行人員的管理。警務(wù)通警務(wù)通消防通消防通司法通司法通政府需求應(yīng)用： 對工作人員的執(zhí)法路徑進(jìn)行全程監(jiān)控、調(diào)度和管理。對工作人員的執(zhí)法路徑進(jìn)行全程監(jiān)控、調(diào)度和管理。 自動分發(fā)工作調(diào)度單，并根據(jù)緊急程度，提醒現(xiàn)場執(zhí)法人員。自動分發(fā)工作調(diào)度單，并根據(jù)緊急程度，提醒現(xiàn)場執(zhí)法人員。 借助地理信息系統(tǒng)，轄區(qū)內(nèi)企業(yè)的相關(guān)信息，如位置、用工情況借助地理信息系統(tǒng)，轄區(qū)內(nèi)企業(yè)的相關(guān)信息，如位置、用工情況等，以圖形化的界面呈現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)上。執(zhí)法工作人員在前等，以圖形化的界面呈現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)上。執(zhí)法工作人員在前往目標(biāo)企業(yè)看展檢查工作時，利用手持終端內(nèi)嵌的地理信息系統(tǒng)往目標(biāo)企業(yè)看展檢查工作時，利用手持終端內(nèi)嵌的地理信息系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。進(jìn)行導(dǎo)航。 現(xiàn)場拍照圖片可以捆綁位置信息，保證信息的準(zhǔn)確及