GPS与CDMA的移动定位与服务

GPS与CDMA的移动定位与服务

陈伟

关键词：LBSGPSGPSone

空间信息服务是基于位置的服务(LocationBasedService，LBS)的一种实现，它使用各种定位手段，获得用户位置信息，通过移动通信网提供相应的服务。这种移动性和不确定性给移动通信带来市场和挑战的同时，也为位置服务的开展和扩大带来了无限商机。

1GPS定位技术和CDMA技术的现状

（1)基于网络的定位技术。在CDMA系统中，为了实现软切换，移动台在接收当前服务基站的信号的同时，需要不停地寻找来自其它基站的信号。如果发现来自其它基站的信号足够强，移动台需要确定来自不同基站信号的时间差，为合并两个信号做准备。移动台的这种能力为实现定位奠定了技术基础。定位操作平台可以通过CDMA网络获取到终端的这些信息(导频强度信息)进行定位。其它一些基于网络的技术能够提供更高的定位精度，例如测量移动台的环路时延、信号到达角度等，但这些技术都需要在基站上增加相应的测量设备，代价较高。

（2)辅助GPS技术(AGPS)。辅助GPS技术主要依靠GPS卫星完成定位操作。移动台需要接收至少4个GPS卫星的信号，根据这些信息完成定位计算，并将计算结果报告给网络。对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内搜索可以使用的GPS卫星。通常这种搜索需要很长的时间，所以不能满足快速移动定位的需要。在辅助GPS技术中，网络可以根据移动台当前所在的小区，确定所在小区上空的GPS卫星，将这些信息提供给移动台。移动台根据这些信息，缩小搜索范围、缩短搜索时间，更快地完成可用卫星的搜索过程。

（3)基于移动台的GPS定位。对于一些需要快速连续定位的LBS业务来说(例如实时动态汽车导航)，可能要求每隔几秒钟刷新终端位置信息。在这种情况下，AGPS方式就很难满足时间上的要求。因此，为了提高连续定位情况下的定位间隔时间，提出了基于移动台的GPS定位。与AGPS不同的是，基于移动台定位方式下，位置的计算全部由终端自己完成，终端始终处于GPS跟踪状态，减少了与网络的交互时间。但是初次定位时间(TTFF)基本上与AGPS方式下的相同，与AGPS一样，需要从网络侧获取GPS卫星的信息。但这些定位技术对于室内定位时都具有较大缺陷，定位精度太低，因此，本文提出了一种基于GPS/CDMA集成的移动定位与服务技术，来改善室内定位精度。

2GPS/CDMA集成的关键技术

基于GPS/CDMA集成的移动定位与服务技术是利用定位平台技术及终端芯片集成技术(将GPS定位功能及CDMA定位功能嵌入到终端芯片之中)将两种定位技术进行有机的融合。其工作原理是首选GPS定位技术，在GPS卫星视线被全部/部分阻挡的情况下全部/辅助采用CDMA三角定位技术进行辅助定位。这种GPS定位与CDMA三角运算的有机结合使两种定位技术在不同的定位环境中优劣势得到互补：在农村或郊外CDMA三角定位因无线基站稀少精度较差，而GPS定位技术在这些环境中正好充分发挥优势;反之，在地下停车场，高架桥下及高楼大厦林立等区域，GPS定位技术较为困难，而在这些区域由于CDMA基站往往分布较密，因此CDMA三角定位技术的优势得以充分发挥。

项目系统框架组成关键技术：①广域GPS卫星参考网络解决GPS终端需连续扫描GPS卫星问题，广域GPS卫星参考网络由多个高灵敏度GPS接收机组成，每个GPS接收机覆盖半径为500km，负责全天候监测覆盖区域上空所有GPS卫星的星历数据、多普勒频移等定位所需信息，动态刷新存储于定位平台中的GPS卫星数据库(卫星数据与地理位置对应关系)。②由定位平台的强大运算能力提高定位精度和灵敏度，借助定位服务器强大的运算能力，可以采用复杂的定位算法以降低诸如多径反射、接收信号弱等不利因素的影响从而提高定位精度和灵敏度。定位平台将经、纬度信息送到应用服务平台，或者通过无线网络送回终端。③在室外定位我们采用CDMA三角运算定位，而对于基站覆盖稀疏地区或者室内，我们采用接收信号强度(RSS)的测量来估计用户的位置。④在接收GPS信号时，因存在多路径影响，接收的信号分两类，即直接到达的信号和间接到达的信号，这些信号一起被接收，相互干涉而产生一个复合信号，影响码和相位的量测。多路径效应影响由间接信号的相对幅度、相位、相位速率和延迟所决定。采用移动平均方法在坐标域中有效地探测多路径效应。

3技术指标与可行性分析

GPS/CDMA集成系统将不可避免地增加移动终端和网络基站的复杂度。然而，由于CDMA网络和GPS卫星系统的一部分硬件具有互通性，因此移动终端所附加的硬件复杂度较为有限。同时，软件的复杂度也可以根据运行模式的不同加以简化。对于网络基站而言，所增加的设备复杂度也是可以承受的。技术指标如下：

①提供更好的、可用的位置服务。结合地面网络覆盖广和GPS定位准的优点，设计出一种GPS/CDMA集成的系统。②在室内提供的精度将达到10～20m，比现有的精度将提高一倍左右。③对于接收信号强度室内算法的模型进行改正，并将遮蔽因子的影响减至最小。④通过建立数学模型把多路径效应对定位精度的影响降到最小。

参考文献：

[1]周小林等.无线网络定位技术的研究与应用[J].计算机工程.2003，(5)

[2]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社.2003.8