王順利　付嘉銘　洪強

摘 要 無線移動定位系統(tǒng)使一系列激動人心的無線應(yīng)用成為可能，其影響十分廣泛，將深入到日常生活的每個部分，例如娛樂、廣告、導(dǎo)航、資產(chǎn)管理和地理信息訪問等。充分利用定位信息還可以直接影響人們在途中及時做出決定，例如如何避免交通堵塞、意外事件或壞天氣，以及選擇中途目的地或使用當?shù)刭Y源，包括加油站、食品店、旅館和出租車等。

關(guān)鍵詞 無線定位 無線通信 無線局域網(wǎng) 衛(wèi)星 無線測距

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A

1無線定位技術(shù)的發(fā)展歷程

無線通信起源于年馬可尼第一次展示的跨英格蘭海峽的無線電通信試驗。到上個世紀七十年代，由于晶體射頻電路的迅猛發(fā)展，無線通信取得了迅猛的發(fā)展。無線通信的時代終于到來。隨著數(shù)據(jù)信息服務(wù)迅速發(fā)展，現(xiàn)在無線通信系統(tǒng)也不再局限于語音通信。其中，無線定位在最近幾年成為無線通信的熱點之一。無線定位就是在有效的無線電覆蓋范圍內(nèi)給移動用戶提供自身位置的實時信息。無線定位技術(shù)最初是為了滿足遠程航海的導(dǎo)航等要求而產(chǎn)生的。無線定位技術(shù)在雷達，聲納定位，軍事偵察，緊急救援，車輛自動定位導(dǎo)航，地震探測和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。美國曾經(jīng)采納了一份報告，并通過了一項法令來強制推行無線服務(wù)。該法令要求在區(qū)域性中的小無線運營商將主叫電話號碼轉(zhuǎn)發(fā)到蜂窩網(wǎng)絡(luò)與寬帶中，并且自動將呼叫合適的路由器，提供始發(fā)移動臺的位置。對于基于手機的解決方案，要求無線運營商可以將緊急呼叫定位在規(guī)定的范圍之內(nèi)。該法規(guī)推動了美國全球定位服務(wù)的應(yīng)用，同時也加快了各種無線定位技術(shù)的研究。

2無線定位系統(tǒng)的應(yīng)用

一般來說，無線定位可以分為基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)與基于無線局域網(wǎng)的定位系統(tǒng)，特殊的定位系統(tǒng)是基于公共定位系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的。美國的全球定位系統(tǒng)是一個典型的基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，有別于歐洲和俄羅斯的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。在定位原理與定位技術(shù)方面，由三個衛(wèi)星定位終端的無線信號來計算衛(wèi)星終端的定位位置，并建立起三個方程，解決了定位終端的位置。因為衛(wèi)星移動速度本身很快，檢測就會產(chǎn)生誤差，信號的實時檢測有多種方式，利用速度與時間的計算公式會導(dǎo)致定位終端位置的檢測誤差。在實際使用時，使用第四顆衛(wèi)星提供了一個四維空間，時間誤差為第四維度。目前，有許多方法來提高定位精度，建立基站觀測，利用已知的基準站來精確坐標，與觀測值進行比較，從而進行組校正，并對外發(fā)布。

無線局域網(wǎng)不僅用于定位和設(shè)計，它還成功地應(yīng)用于室內(nèi)定位，如醫(yī)院中對一些特殊的病人進行跟蹤，解說員通過展覽大廳中的便攜式音頻設(shè)備對游客進行解說。根據(jù)無線局域網(wǎng)技術(shù)的不同類型可以使用多種定位，通過傳動功率損失來檢測信號，系統(tǒng)還能對小區(qū)域進行定位。

第一個特殊定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)上，沿著公路系統(tǒng)，按一定間隔放置檢測器，對交通對象進行檢測，通過專用通信系統(tǒng)來對運動目標識別，將定位和其他信息發(fā)送到交通信息處理中心，從而實現(xiàn)移動定位。現(xiàn)在很多公路上都采用了多種無線定位技術(shù)來替換檢測，有效提高定位精度和速度。

基于無線定位系統(tǒng)的公共無線通信系統(tǒng)是目前的一個熱門話題，主要是因為在無線定位的基礎(chǔ)上，公共無線通信系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了通信信號最大程度的覆蓋。CDMA，GSM（如圖1所示，是GSM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）作為國內(nèi)第二代系統(tǒng)的代表，其信號覆蓋面最廣，數(shù)字移動通信系統(tǒng)的容量是最大的。無論是哪種定位系統(tǒng)，它都是由網(wǎng)絡(luò)基站構(gòu)成的。網(wǎng)絡(luò)基站組使系統(tǒng)可以提供一些在無線定位基礎(chǔ)上的商業(yè)增值服務(wù)。由于該定位系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，基于現(xiàn)有廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使用價格低，終端設(shè)備高端，為成熟系統(tǒng)的發(fā)展帶來了前所未有的好處。然而，它的缺點是明顯的，雖然定位時間很長，但是其定位精度低，所能表現(xiàn)出的性能很一般，不能滿足一些特定位置的需求，如對快速響應(yīng)的車輛實時定位的需要等。

3無線測距的實現(xiàn)方法

有許多方法來實現(xiàn)無線測距。在雷達系統(tǒng)中常用脈沖位置調(diào)制與微波測距儀頻率連續(xù)波來實現(xiàn)。然而，如果想獲得測量距離精度高的方法，就必須使用載波相位測量，而不是使用調(diào)制信號來進行相位檢測。

在測量需要大量可調(diào)反射望遠鏡的準確距離時，脈沖信號和調(diào)頻連續(xù)波方法就沒法實現(xiàn)。此時可以采用一種基于測距系統(tǒng)閉環(huán)相位同步的方法。發(fā)射信號時，精度可以達到，最遠的距離可以達到甚至超過1KZ。

事實上，載波相位遠程同步有眾多的應(yīng)用范圍。例如，小衛(wèi)星編隊飛行中給衛(wèi)星信號傳送同步信號，該系統(tǒng)的使用將會有助于減輕重量。在雷達基地，提高兩個雷達站之間的載體可以提高同步精度。

然而，幅度和相位同步的系統(tǒng)需要使用多個頻段，雖然每個頻帶很窄，但還是會干擾到其他系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)需要多天線，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的實現(xiàn)難度。系統(tǒng)的穩(wěn)定性也不高，易受天氣的影響。

參考文獻

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