GSM网络的一种实用定位技术

GSM网络

开发与应用 计算机与信息技术 ·1·

GSM网络的一种实用定位技术

柴炜晨 毛京丽

（北京邮电大学 网络教育学院，北京 100876）

摘 要 随着移动通信系统的成熟，基站定位系统得到广泛的应用。本文提出一种实用GSM网络定位系统算法。该算

法基于TA和场强混合定位方式，辅助以数据预处理以及传播模型修正来提高定位精度。根据实验数据表明，该方法有较高的精度。

关键词 GSM；无线定位；TA；传播模型修正

1 引言

无线定位技术的研究始于20世纪60年代的自动车辆定位系统，随后该技术在公共交通、出租车调度以及公安追踪等范围内广泛应用。后来，随着人们对基于位置的信息服务的需求增多，无线定位技术得到更多研究者的关注，近年来，随着蜂窝移动系统的普及，定位技术开始应用于蜂窝系统设计、切换、服务区确定、交通监控等方面。

当前的蜂窝无线定位系统中，为了避免对移动终端增加额外开销，多采用的是基于网络的定位方案，由多个基站同时接收检测移动台发出的信号，根据测量到的参数由网络对移动台进行定位估计。本文依据现有技术，提出一种GSM网络下可行的基于网络定位算法。

台所在区域。结合临近的若干基站测得移动台信号场强[5]（下文中简称场强或Rx），确定若干条曲线，曲线交点或移动台所在区域内与曲线上点最近的位置即为移动台位置。此算法不需要额外增加基站硬件，但是需要设计优良的数据库支持。

该算法较之传统算法，有以下优点： （1）测量报告时域平滑。

（2）对于不同小区，使用路测数据重新拟合传播模型参数。

（3）考虑绕射因素，基站各个径向分别计算距离，以曲线代替圆周或双曲线。

（4）以最小二乘意义求曲线交点作为定位点。 所需要的TA以及场强可以从空中接口截取测量报告经处理后得。

由于无线信道自身的特性影响，测量报告的测量和传输过程中，很可能会出现差错以及噪声干扰，对此，先要对测量报告进行预处理。

传统的几何定位方法有圆周定位以及双曲线定位，但其都建立在信号在各个方向衰减一致的假设下，没有考虑到绕射。在实际中，很可能画不出三个标准圆周或者是两条标准图1 算法流程

双曲线，亦有可能没有交点而无法给出定位结果。本文对各传播方向分别计算，得出一系列点代替圆周以及双曲线，称其为约束点。

对于不同的小区，由于其地貌以及建筑不相同，如果使用相同的模型进行计算信号损耗，将会产生模型误差。因此对于每个小区，都使用实际路测数据对模型参数进行修正，以提高模型对小区的适应性。

最后根据最小二乘意义求定位点。即在所有候选点中找出与所有约束点距离和最小的候选点。

2 算法总体框架

本文着重于讨论算法，对于相关数据，测量报告的获取则不在讨论范围。算法总体思路为

TA+场强综合定位方式。

传统的无线定位算法大多基于时间量，分别为： 到达时间（TOA ）算法，例如泰勒TOA 算法；到达时间差（TDOA）算法，例如陈氏算法。上述算法至少需要3个或者4个时间量，才能对移动台进行定位。因此需要多个基站对移动台进行强制切换来获取足够数目的TA，对GSM网络设备造成很大的负担，不利于网络的运行和维护[1]。

本文算法使用移动台所在小区基站测得TA，以确定移动

GSM网络

·2· 计算机与信息技术 开发与应用 3 数据预处理

移动台每480ms上报一次测量报告，从连续的测量报告中提取需要的数据后得到：服务小区TA，服务小区测得移动台信号场强，多个邻区测得移动台信号场强等数据。

考虑到测量报告可能出现部分数据项缺失，首先检查完整性，如有数据项缺失，则采用拉格朗日线性插值公式在缺失的项插入估计值。

考虑到测量报告可能存在测量噪声和误差，采用突变提取算法对测量报告（TA，场强）进行滤波处理。

对于多条测量报告，根据来自于服务小区场强变化趋势，进行分段处理，使用累计与控制图查找拐点算法，计算得若干拐点，以此拐点为依据，将若干条测量报告分为一组，用一组算术平均值代替多组测量报告数据。 3.1 数据插补

首先检查测量报告各字段完整性，测量报告需要以不同移动台标识为依据，对于连续的测量报告如有字段缺失，使用拉格朗日线性插值多项式进行补全。

对于离散序列x1,x2,……,xn拉格朗日线性插值式为：

L(x)=y0l0(x)+y1l1(x) 式1 其中l(x)=x x10，l(x)=x x0x1

0 x1x1 x0

x为插值序号，x0为欲插值序号左边数值的序号，x1为

欲插值序号右边数值的序号，y0为欲插值序号左边数值，y1为欲插值序号右边数值。 3.2 突变提取

突变提取算法所处理的序列长度最少为5，若序列长度小于5，则不做处理。对序列x1,x2,……,xn(n>=5)，采取如下方法处理：

（1）对于需要处理的一定长度n的序列x1,x2,……,

xn(n>=5)，构造一个新序列：

x't=middle(xt 2,xt 1,xt,xt+1,xt+2) 式2

其中middle（）为取中位数函数。

（2）在序列X't的基础上，构造一 …… 此处隐藏：5580字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……