无线定位系统的应用背景及其实现方法

王顺利　付嘉铭　洪强

摘 要 无线移动定位系统使一系列激动人心的无线应用成为可能，其影响十分广泛，将深入到日常生活的每个部分，例如娱乐、广告、导航、资产管理和地理信息访问等。充分利用定位信息还可以直接影响人们在途中及时做出决定，例如如何避免交通堵塞、意外事件或坏天气，以及选择中途目的地或使用当地资源，包括加油站、食品店、旅馆和出租车等。

关键词 无线定位 无线通信 无线局域网 卫星 无线测距

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A

1无线定位技术的发展历程

无线通信起源于年马可尼第一次展示的跨英格兰海峡的无线电通信试验。到上个世纪七十年代，由于晶体射频电路的迅猛发展，无线通信取得了迅猛的发展。无线通信的时代终于到来。随着数据信息服务迅速发展，现在无线通信系统也不再局限于语音通信。其中，无线定位在最近几年成为无线通信的热点之一。无线定位就是在有效的无线电覆盖范围内给移动用户提供自身位置的实时信息。无线定位技术最初是为了满足远程航海的导航等要求而产生的。无线定位技术在雷达，声纳定位，军事侦察，紧急救援，车辆自动定位导航，地震探测和生物医学等领域也有广泛的应用。美国曾经采纳了一份报告，并通过了一项法令来强制推行无线服务。该法令要求在区域性中的小无线运营商将主叫电话号码转发到蜂窝网络与宽带中，并且自动将呼叫合适的路由器，提供始发移动台的位置。对于基于手机的解决方案，要求无线运营商可以将紧急呼叫定位在规定的范围之内。该法规推动了美国全球定位服务的应用，同时也加快了各种无线定位技术的研究。

2无线定位系统的应用

一般来说，无线定位可以分为基于卫星的定位系统与基于无线局域网的定位系统，特殊的定位系统是基于公共定位系统基础之上的。美国的全球定位系统是一个典型的基于卫星的定位系统，有别于欧洲和俄罗斯的卫星定位系统。在定位原理与定位技术方面，由三个卫星定位终端的无线信号来计算卫星终端的定位位置，并建立起三个方程，解决了定位终端的位置。因为卫星移动速度本身很快，检测就会产生误差，信号的实时检测有多种方式，利用速度与时间的计算公式会导致定位终端位置的检测误差。在实际使用时，使用第四颗卫星提供了一个四维空间，时间误差為第四维度。目前，有许多方法来提高定位精度，建立基站观测，利用已知的基准站来精确坐标，与观测值进行比较，从而进行组校正，并对外发布。

无线局域网不仅用于定位和设计，它还成功地应用于室内定位，如医院中对一些特殊的病人进行跟踪，解说员通过展览大厅中的便携式音频设备对游客进行解说。根据无线局域网技术的不同类型可以使用多种定位，通过传动功率损失来检测信号，系统还能对小区域进行定位。

第一个特殊定位系统网络应用在车辆导航系统上，沿着公路系统，按一定间隔放置检测器，对交通对象进行检测，通过专用通信系统来对运动目标识别，将定位和其他信息发送到交通信息处理中心，从而实现移动定位。现在很多公路上都采用了多种无线定位技术来替换检测，有效提高定位精度和速度。

基于无线定位系统的公共无线通信系统是目前的一个热门话题，主要是因为在无线定位的基础上，公共无线通信系统的广泛应用，实现了通信信号最大程度的覆盖。CDMA，GSM（如图1所示，是GSM的系统结构图）作为国内第二代系统的代表，其信号覆盖面最广，数字移动通信系统的容量是最大的。无论是哪种定位系统，它都是由网络基站构成的。网络基站组使系统可以提供一些在无线定位基础上的商业增值服务。由于该定位系统已经发展得相当成熟，基于现有广阔的网络覆盖，使用价格低，终端设备高端，为成熟系统的发展带来了前所未有的好处。然而，它的缺点是明显的，虽然定位时间很长，但是其定位精度低，所能表现出的性能很一般，不能满足一些特定位置的需求，如对快速响应的车辆实时定位的需要等。

3无线测距的实现方法

有许多方法来实现无线测距。在雷达系统中常用脉冲位置调制与微波测距仪频率连续波来实现。然而，如果想获得测量距离精度高的方法，就必须使用载波相位测量，而不是使用调制信号来进行相位检测。

在测量需要大量可调反射望远镜的准确距离时，脉冲信号和调频连续波方法就没法实现。此时可以采用一种基于测距系统闭环相位同步的方法。发射信号时，精度可以达到，最远的距离可以达到甚至超过1KZ。

事实上，载波相位远程同步有众多的应用范围。例如，小卫星编队飞行中给卫星信号传送同步信号，该系统的使用将会有助于减轻重量。在雷达基地，提高两个雷达站之间的载体可以提高同步精度。

然而，幅度和相位同步的系统需要使用多个频段，虽然每个频带很窄，但还是会干扰到其他系统。同时，系统需要多天线，从而增加了系统的复杂度，提高了系统的实现难度。系统的稳定性也不高，易受天气的影响。

参考文献

[1] 谷静，毛永毅，李明远.？？无线定位技术[J]. 西安邮电学院学报，2002（03）.

[2] 宁月松.基于改进测距算法的无线定位系统研究与软件实现[D]. 西南交通大学，2011.