(推薦下載)基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位探討

1、（完整word版）基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)走位探討編輯整理:尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心， 本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的， 發(fā)布之前我們 對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（完整word版）基于蜂窩 通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位探討）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您 的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改,如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱,最后祝您生活愉快業(yè)績(jī)進(jìn)步,以 下為（完整word版）基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位探討的全部?jī)?nèi)容。7基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位探討摘要：隨著信息技術(shù)的快速

2、進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān) 鍵定位技術(shù)，基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位已經(jīng)成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng) 采用的定位技術(shù)主要有GPS定位技術(shù)和蜂窩通信定位技術(shù)，本文就是對(duì)蜂窩通信定 位技術(shù)展開的研究。關(guān)鍵詞：蜂窩通信;物聯(lián)網(wǎng)；定位3、前言.3二、物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)簡(jiǎn)介.4三、蜂窩通信技術(shù).4四、基于蜂窩通信的物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)分析.5（一）.場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)6（二）.到達(dá)入射角的定位技術(shù)6（三）.到達(dá)時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差的定位技術(shù)6五、纟吉語(yǔ).7參考文獻(xiàn).71前言近年來(lái)，隨著蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，蜂窩無(wú)線定位技術(shù)越來(lái)越受到人們 的重視.這主要?dú)w因于政府的強(qiáng)制性要求和市場(chǎng)本身的驅(qū)動(dòng).FCC于19

3、96年10月頒 布了無(wú)線E9II呼叫應(yīng)急服務(wù)功能,其核心是要求所有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必須分階段的提 供緊急呼叫用戶的經(jīng)4緯度位置信息.針對(duì)E911定位需求的具體實(shí)施，各國(guó)主要大公 司均就GSM、IS95CDMA以及第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)開始制定各自的定位實(shí)施方案. 特別是3GPP和3GPP2上對(duì)定位的要求更加具體化，這也是對(duì)蜂窩無(wú)線定位市場(chǎng)潛 力的肯定。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)移動(dòng)定位業(yè)務(wù)的需求日益迫切。蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)線定位技術(shù)能夠 在物聯(lián)網(wǎng)處于空閑狀態(tài)或通話狀態(tài)的情況下獲取其地理位置等信息，利用物聯(lián)網(wǎng)的 定位信息，運(yùn)營(yíng)商可以為用戶提供各種增值業(yè)務(wù)，如位置環(huán)境信息查詢、緊急救援、 智能交通、廣告發(fā)布等等，同時(shí)還可

4、以作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)和管理的輔助 數(shù)據(jù)到目前為止，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線定位技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。 可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái)幾年內(nèi)，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)將得以迅猛的發(fā)展。二、物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)簡(jiǎn)介如果把現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)比作連接虛擬世界的信息網(wǎng)絡(luò)，那么完全可以把物聯(lián) 網(wǎng)比作通過(guò)虛擬世界連接網(wǎng)把物理世界相互連接起來(lái)的一種網(wǎng)絡(luò)換一種角度來(lái)說(shuō)， 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把“人”，或者說(shuō)計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備的使用者聯(lián)系到了一起，而物 聯(lián)網(wǎng)不僅把“人”，還把“物”,或者說(shuō)各種設(shè)備、設(shè)施、生產(chǎn)操作對(duì)象等物品，直接聯(lián)系到了一起?；趥鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的信息及服務(wù)要通過(guò)人的判斷及操作才能作用于目標(biāo)設(shè)備或物品，而物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想是目標(biāo)設(shè)

5、備或者物品直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收信息數(shù)據(jù)，自我判斷、自 我執(zhí)行.學(xué)者們認(rèn)為，在未來(lái)，由人工操作完成的信息數(shù)據(jù)收發(fā)將會(huì)大大減少，而由 物體或智能設(shè)備自主完成得信息數(shù)據(jù)收發(fā)將會(huì)大大增加.這更意味著，設(shè)備或物體 自主進(jìn)行的智能操作會(huì)替代更多的人工操作。在我國(guó)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知主要在“感 知”，因此大多數(shù)人將物聯(lián)網(wǎng)看作成了一種傳感網(wǎng)，認(rèn)為采集監(jiān)控是其主要功能然 而事實(shí)上，采集監(jiān)控僅僅是物聯(lián)網(wǎng)功能的一部分。雖然只是一部分，但卻是很重要 的一個(gè)環(huán)節(jié)。三、蜂窩通信技術(shù)蜂窩移動(dòng)通訊技術(shù)是一種比較籠統(tǒng)的說(shuō)法，我們現(xiàn)在的移動(dòng)通訊技術(shù)，都屬于蜂 窩移動(dòng)通訊。在移動(dòng)通訊中，為了對(duì)地面進(jìn)行無(wú)縫覆蓋，有很多種方法，比如用正 方形

6、的小區(qū)、三角形的小區(qū)或正六邊形的小區(qū)，但采用正六邊形的小區(qū)來(lái)進(jìn)行覆蓋, 有著頻率規(guī)劃容易，基站天線設(shè)定方便，綜合成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此一般移動(dòng)通 訊都采用正六邊形5的小區(qū)來(lái)進(jìn)行覆蓋規(guī)劃。因?yàn)橐粋€(gè)個(gè)正六邊形連接對(duì)地面形成無(wú) 縫覆蓋，類似于蜜蜂的蜂房，所以一般俗稱蜂窩移動(dòng)通訊?，F(xiàn)在的GSM、cdma 3G通訊,包括以前的模擬移動(dòng)通訊，都屬于蜂窩移動(dòng)通訊。 蜂窩通信是采用蜂窩無(wú)線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過(guò)無(wú)線通道連接起來(lái), 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶在活動(dòng)中可相互通信。其主要特征是終端的移動(dòng)性，并具有越區(qū)切換 和跨本地網(wǎng)自動(dòng)漫游功能。蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)是指經(jīng)過(guò)由基站子系統(tǒng)和移動(dòng)交換子 系統(tǒng)等設(shè)備組成蜂窩移動(dòng)

7、通信網(wǎng)提供的話音、 數(shù)據(jù)、 視頻圖像等業(yè)務(wù)。 蜂窩移動(dòng)通 信業(yè)務(wù)包括：900/1800MHzGSM第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)、800MHz CDMA第二 代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)、第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。蜂窩移動(dòng)通信已成為世界范圍內(nèi)的一項(xiàng)非凡成功之作， 其發(fā)展如此迅速以致業(yè) 務(wù)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了原先的預(yù)測(cè)。大多數(shù)情況下，經(jīng)營(yíng)者只限定在一個(gè)固定頻段上， 幾乎無(wú)望增加頻譜而原來(lái)的模擬技術(shù)也不能加以擴(kuò)展跟上需求的發(fā)展。較新的技術(shù) 具備了頻譜的更有效利用以及為用戶提供改善的安全性和更多的便利。即使如此， 分配給這些新技術(shù)的頻段常常與老技術(shù)所用的重疊，這使得轉(zhuǎn)移策略復(fù)雜起來(lái)。傳統(tǒng)上歐洲使用900MHz頻段

8、而北美使用800MHz頻段。多數(shù)亞洲國(guó)家同時(shí)使用 兩個(gè)頻段。歐洲900MHz分配頻率的主要模擬標(biāo)準(zhǔn)是全接入通信系統(tǒng)，雖然某些歐 洲國(guó)家使用其它標(biāo)準(zhǔn)GSM是900MHz頻段的一種數(shù)字系統(tǒng)，已為歐洲采用為共同標(biāo) 準(zhǔn)并在世界上許多其它國(guó)家使用， 提供了非常有用的漫游設(shè)備。 此外，GMS標(biāo)準(zhǔn)已 用于1800MHz （DCS 1800）o些國(guó)家正建立獨(dú)立的1800 MHz網(wǎng)而另一些正試圖用此 頻段增加其GSM容量。因?yàn)樵趦蓚€(gè)頻段上使用相同協(xié)議，現(xiàn)在越來(lái)越普遍使用GMS -900和GSM-1800這些術(shù)語(yǔ)而不用GSM和DCS1800.V基于蜂窩通信的物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)分析利用移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)定位的方法主要

9、有三類，（I）基于電波場(chǎng)強(qiáng)的定位 技術(shù)；（2）基于電波到達(dá)入射角（A0A）的定位技術(shù)；（3）基于電波到達(dá)時(shí)間（T0A）或到達(dá)時(shí)間差（TD0A）的定位技術(shù)。（-）場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)電波場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)接收的信號(hào)強(qiáng)度與物聯(lián)網(wǎng)至基站的距離成反比關(guān) 系，6通過(guò)測(cè)量接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值和已知信道衰落模型及發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值可以估算 出收發(fā)信機(jī)之間的距離，由多個(gè)距離測(cè)量值（至少三個(gè)）可以估算物聯(lián)網(wǎng)的位置。這 一技術(shù)的關(guān)鍵在于如何建立一個(gè)能夠準(zhǔn)確的反映服務(wù)傳播范圍內(nèi)的無(wú)線電波傳播模 型，這在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)除此之外，由于小區(qū)基站的扇形特性、天線有可能傾 斜、無(wú)線系統(tǒng)的不斷調(diào)整以及地理壞境、車輛等因素都會(huì)對(duì)定位精

10、度產(chǎn)生影響由 于移動(dòng)通信環(huán)境中電波傳播的復(fù)雜性，決定了這種技術(shù)在定位精度上的局限性，但 是由于該技術(shù)比較簡(jiǎn)單易行、在對(duì)精度要求不是很高的情況下仍被采用。為了改善 其性能，人們開始研究利用電波傳播中的射線跟蹤方法來(lái)逛一步提高定位的精度（二）到達(dá)入射角的定位技術(shù)電波到達(dá)入射角的定位技術(shù)利用基站的陣列天線來(lái)測(cè)出物聯(lián)網(wǎng)來(lái)波信號(hào)的人射 角、構(gòu)成從基站到物聯(lián)網(wǎng)的徑向連線，即測(cè)位線，這兩條連線的交點(diǎn)即為目標(biāo)物聯(lián) 網(wǎng)的位置。由于兩條直線只能相交于？點(diǎn)，這種方法不會(huì)產(chǎn)生定位模糊性。但是它 需要在每個(gè)小區(qū)基站上放置4? 12組的天線陣。這些天線陣?起工作，從而確定物聯(lián) 網(wǎng)發(fā)送信號(hào)相對(duì)于基站的角度當(dāng)有多個(gè)基站都發(fā)現(xiàn)

11、了該信號(hào)源時(shí)，那么它們分別從 基站引出射線，這些射線的交點(diǎn)就是物聯(lián)網(wǎng)的位置。AOA的優(yōu)點(diǎn)在于它僅需要兩個(gè) 基站參與便可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)定位，同時(shí)不存在物聯(lián)網(wǎng)位置的模糊性問(wèn)題。但是該技術(shù) 需要在現(xiàn)有的基站增加天線陣列，由此增加了大量的建設(shè)費(fèi)用。與此同時(shí)，電波到 達(dá)入射角估計(jì)會(huì)受到由多徑和其它壞境因素所引起的無(wú)線信號(hào)波陣面扭曲的影響, 物聯(lián)網(wǎng)距離基站較遠(yuǎn)時(shí)，基站定位角度的微小偏差也會(huì)導(dǎo)致定位距離的較大誤 差.（三）到達(dá)時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差的定位技術(shù)到達(dá)時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差的定位技術(shù)是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線定位系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛 的一項(xiàng)技術(shù)。到達(dá)時(shí)間定位技術(shù)通過(guò)測(cè)量從目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)出的信號(hào)以直線到達(dá)基站 的時(shí)間，根據(jù)電磁波

12、在空中的傳播速度可以得到物聯(lián)網(wǎng)與基站之間的距離。物聯(lián)網(wǎng) 即位于以基站為圓心，物聯(lián)網(wǎng)到基站的電波傳播距離為半徑的圓上。通過(guò)多個(gè)基站進(jìn)行上述測(cè)量計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)的二維位置坐標(biāo)可出三個(gè)圓的交點(diǎn)確定。到達(dá)時(shí)問(wèn)定位 技術(shù)要求接收信號(hào)的基站知道物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信號(hào)的時(shí)間，并要求基站有非常精確的時(shí) 鐘。為了7克服這一缺點(diǎn)，人們提出了到達(dá)時(shí)間差的定位技術(shù)，它是通過(guò)檢測(cè)物聯(lián)網(wǎng) 信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站的時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)定位的，而不是到達(dá)的絕對(duì)時(shí)間來(lái)確定物 聯(lián)網(wǎng)的位置，這就大大降低了對(duì)時(shí)間同步要求。很明顯，物聯(lián)網(wǎng)一定位于以兩個(gè)基 站為焦點(diǎn)的雙曲線上.所以通過(guò)建立兩個(gè)以上雙曲線方程，求解雙曲線的交點(diǎn)即可得 到物聯(lián)網(wǎng)的二維位置坐標(biāo)。

13、以上兩種基于時(shí)間的定位技術(shù)的只要求基站能夠從接收到的射頻信號(hào)中準(zhǔn)確的 提取時(shí)延估計(jì)值，而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加以大規(guī)模的改造就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng) 的高精度定位，因此成為了蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)線定位技術(shù)的研究重點(diǎn).TruePosition公司所 提供40米精度的定位業(yè)務(wù)就是采用了U-TD0A定位技術(shù)。五、結(jié)語(yǔ)隨著蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展，定位技術(shù)已應(yīng)用到各行各業(yè)，基于位置的服務(wù)種類也 更為廣泛，因此在研究基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位有很大的意義和價(jià)值。目前 的基于蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)還存在著很多問(wèn)題，除了要對(duì)現(xiàn)有的算法 進(jìn)行改進(jìn)，研究蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的定位性能，提高定位精度外，還要考慮各種算法對(duì) 網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的改動(dòng)，即算法的可行性等問(wèn)題。但隨著技術(shù)的發(fā)展，基于蜂窩通信 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)定位精度必然會(huì)大幅度提高，定位技術(shù)的應(yīng)