GSM手機定位技術
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（1）雙曲線方式
與E－OTD計算相關的基本時間量有3個：
•OTD：即手機得到GSM網絡上兩個不同BTS發來脈沖的時間間隔。t1時得到BTS1的脈沖，t2
時
得到BTS2的脈沖，則OTD＝t2－t1。兩個脈沖同時得到，則OTD＝0。
•RTD：即GSM網上兩個BTS的相對同步時間差。若BTS1在t3時刻發送脈沖，BTS2在t4時刻發
送
脈沖，則RTD=t4-t3。若GSM網同步，則BTS在同一時刻發送，RTD不需要計算，此時RTD＝0。
• GTD（幾何時間差）：幾何距離不等，導致手機接收兩個不同BTS發來的脈沖存在時間差。
如果手機到BTS1的傳播距離為d1，BTS2到手機的距離為d2，則GTD＝（d2－d1）／C（C為電磁波
傳
播速度）。若兩個BTS到手機的距離相等，GTD=0。
上述參數之間的關系為：OTD＝ RTD＋GTD。
位置信息從GTD計算出來，由OTD和RTD可用前面的公式推導。手機 GTD中的d2－d1值為恒
量，
這時可能的位置信息為雙曲線。手機位置則位于由三個基站和兩個GTD得到的兩條雙曲線交界處。
測量結果存在誤差，灰色區域為OTD測量結果可能的位置。雙曲線交叉得到的黑色區域為手機的位
置。
（2）圓弧方式
圓弧方式不測量手機和 LMU接收不同 BTS信號的時間差值，只測量那些信號各自到達的時
間。以下參數與E－OTD圓弧方式相關：
•MOT：BTS信號到達手機的時間，以手機內部時鐘為準；
•LOT：BTS信號到達 LMU的時間，以 LMU內部時鐘為準。通常手機與LMU的內部時鐘之間有
一
個偏移量ε；
•DMB：手機與 BTS之間的幾何距離；
•DLB：LMU與BTS之間的幾何距離。
參數之間的關系：DMB－DLB=c，（MOT－LOT＋ε）（c為電磁波傳播速度）。
以手機和LMU同時觀察的BTS為圓心畫圓，交叉就可得到手機的位置。由于存在3個未知量，即
手機位置的X、Y坐標和偏移量ε，所以與雙曲線方式相同，至少需要3個BTS，才能得到手機的位
置和偏移量ε值。圓弧方式與雙曲線方式的主要區別在于手機測量誤差區和手機相對于BTS的幾何
位置，其它實現方式一致。
E－OTD計算與手機能收到足夠多的BTS信息密切相關。通常說來，GSM網覆蓋性能越好，定位
精度越高。手機在空閑和業務模式（通話時）下均可實現定位，且可選擇持續定位或單個定位。
持續定位更適合于手機自主方式，該方式不需要上行信令。若BTS能采用類似于短消息小區廣播
（SMS－CB）的功能來發送位置坐標和RTD信息，在空閑模式時手機就有足夠的信息計算自己的位
置。采用E－OTD定位方式時，LMU和BTS的比例為1：3到1：5之間。
2.3 A－GPS原理
GPS輔助定位方式實現步驟如下：GSM網收到GPS輔助信息；GSM網將輔助信息發送到手機；手
機得到GPS信息，計算并得出自身精確位置；手機將位置信息發送到GSM網。
該方式有手機輔助方式和手機自主方式兩種：
（1）手機輔助GPS定位方式
這種解決方案是將傳統GPS接收器的大部分功能轉移到網絡處理器上實現。該方式需要天線、
RF單元和數據處理器等設備。GSM網向手機發送一串極短的輔助信息，包括時間、可視衛星清單、
衛星信號多普勒參數和碼相位搜索窗口。這些參數有助于內置GP S模塊減少GPS信號獲得時間。輔
助數據來自經手機GPS模塊處理后產生的偽距離數據，且可持續數分鐘。收到這些偽距離數據后，
相應的網絡處理器或定位服務器能大致估算出手機的位置。GSM網增加必要的修正后，可提高定位
精度。
（2）手機自主GPS定位方式
這種手機包含一個全功能的GPS接收器，具有（1）方式中手機的所有功能，再加上衛星位置
和手機位置計算功能。運算開始時，需要的數據比手機輔助方式要多，這些數據能夠持續4小時以
上或根據需要進行更新，通常包括時間、參考位置、衛星星歷和時間校驗參數等。如果某些應用
需要更高的精度，則必須持續（間隔約30s）向手機發差分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于較寬的地域范圍。最終位置信息由手機本身
計算得到，若需要，此定位信息可發送到其它任何應用中。
3 3種定位方式比較
3.1TOA
（1）優點
•100％兼容現有手機。全球在用的數億個手機不必作任何改動就可一步到位實現定位，最大
限度保護現有手機用戶的利益，是當前情況下實現GSM手機定位的一種理想實現方式；
•支持漫游，各種接口標準統一；
•定位精度可單獨優化。通過提高LMU性能，可局部提高定位精度。
（2）缺點
初始投資高。整個網需要建立大量LMU，投資較大。現有GSM網要實現同步還需進行改造；
•業務量大時網絡負擔增加。當定位需求增多時，手機需頻繁強制執行切換命令，使GSM網的
信令傳輸量增加。
3.2 E-OTD
（1）優點
•LMU數量遠少于 TOA方式，可減少網絡初始投資；
•不需要增加手機的額外費用。現有手機無需增加硬件模塊和附件，只需要進行軟件更新。
（2）缺點
•現有手機不能適用于E－OTD定位方式，需要更新軟件或全部替換；
•精度低。由于同時受RTD和幾何距離參數的影響，定位精度較低。此外，多徑效應將影響
定位精度（尤其是城市區域）。
3.3 A-GPS
（1）優點
•網絡改動少。GSM網基本不用增加其它設備，無需建立LMU。網絡投資少，將受 GSM網運營
商的青睞；
•定位精度高。由于采用了GPS系統，定位精度較高，理論上可達到5～10m。
（2）缺點
•需更換手機。現有手機均不能實現A－GPS定位方式，必須更換；
•手機成本、體積和功率增加。手機中增加GP S定位功能，則必須增加相應的硬件，致使手
機成本增加。增加GPS的功能后，必然會增加功耗和體積。
•安全風險。由于GPS受美國政府控制，存在一定的安全風險。某些領域（如軍事、國家安
全等）的定位應用應避免選用A－GPS定位方式。本文引用地址：http://www.104case.com/article/156470.htm
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