摘 要：無線定位作為無線技術的一項重要應用，近年來發(fā)展迅猛被廣泛應用于導航、虛擬實現(xiàn)和軍事目標定位等方面。本文重點對幾種常用的無線定位技術進行了深入分析和討論。　　關鍵詞：無線定位、GPS、TDOA

1. 什么是無線定位技術

無線定位技術是利用WiFi技術的射頻識別和傳感器等設備，通過測量接收到的無線電波的時間、幅度、相位等參數(shù)，根據(jù)相關算法判斷被測物體的位置，實現(xiàn)定位、監(jiān)測和追蹤特定目標位置，廣泛應用于導航、機器人跟蹤、虛擬實現(xiàn)和軍事目標定位等方面。

2. 常用的無線定位技術

無線定位主要包括GPS、移動定位、超聲波、UWB、 RFID、WiFi等幾種定位方式。其中GPS和移動定位主要應用在室外環(huán)境適合廣域定位，其余幾種主要應用在室內(nèi)環(huán)境，適合短距離定位。下面本文將重點討論幾種常用的無線定位技術。

2.1 GPS定位技術

GPS包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星，均勻分布在6個軌道上。地面的接收機會接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號，從而獲取導航和定位信息及觀測量，并經(jīng)過簡單數(shù)據(jù)處理獲取到達時間(TOA)信息，再結合衛(wèi)星廣播的星歷信息實現(xiàn)實時導航和定位。GPS定位系統(tǒng)在開闊地定位精度高，具有良好的抗干擾和保密性，可應用于室外車輛定位導航。但由于衛(wèi)星信號容易被建筑物、金屬覆蓋物、濃密樹林阻擋，往往無法精確定位。目前比較實用的是A-GPS即輔助GPS技術。它利用通信網(wǎng)絡基站從遠程定位服務器獲取當前衛(wèi)星的星圖、俯仰角等信息，從而提高 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的性能和速度。

2.2Cell-ID定位技術

Cell-ID即小區(qū)識別號，在移動網(wǎng)絡中每個小區(qū)都有一個唯一的利用移動終端所在Cell對應的小區(qū)識別號。只要系統(tǒng)能夠把該小區(qū)基站設置的中心位置和小區(qū)的覆蓋半徑發(fā)送給移動終端，就可以粗略確定移動終端的位置。Cell-ID定位實現(xiàn)簡單，響應速度快，不需改動網(wǎng)絡和移動終端，有良好的覆蓋性和可靠性。但是定位精度比較差且依賴于基站覆蓋范圍的大小，如果在基站分布較少的地區(qū)則很難精確定位，通常需與其他定位結合使用。

2.3智能天線AOA

AOA技術在兩個以上的位置點放置4至12組天線陣列，以確定移動臺發(fā)送信號相對于基站的角度，以此構成基站到移動臺的直接連線，兩線的交匯處即為待定位移動臺的位置。AOA系統(tǒng)結構簡單，只需2個基站即可實現(xiàn)定位；但要求天線陣具有高度靈敏度和高空間分辨率。在障礙物較少的開闊地區(qū)可以獲得較高的定位精度，但在建筑物物密集的環(huán)境中，受多徑傳輸效應的影響，定位精度下降。同時隨著終端和基站距離的增加，定位精度也會受影響而逐漸降低。為了減小多徑干擾的影響，AOA技術必需使用智能方向天線?；趯崿F(xiàn)復雜和設備成本的原因，AOA技術尚未在城市蜂窩定位系統(tǒng)中廣泛應用。

2.4超聲波無線定位

超聲波定位系統(tǒng)可由若干個應答器和一個主測距器組成，其定位原理主要是采用基于到達時間差的定位(TDOA)方法，精度高可達cm級。TDOA是通過檢測信號到達兩個基站的時間差，來確定移動臺的位置。若有三個不同的基站可以測到兩個TDOA，則需分別建立兩個以基站位置為焦點的雙曲線方程，求解雙曲線的交點即可得知移動臺的位置。倒車雷達使用的就是超聲波技術，但需要專有設備，且受多徑效應和非視距傳播影響很大，在室內(nèi)應用受限。

2.5 RFID射頻識別定位

射頻識別RFID的定位技術是通過無線電信號識別標簽進行自動身份辨認的技術。RFID可以采用位置感知和基于接收信號強度指示(RSSI)方式來實現(xiàn)定位。在位置感知方式下，可以通過對跟蹤對象安裝RFID標簽，然后部署RFID標簽讀取器的位置，當跟蹤對象進入到感知范圍內(nèi)時，即可檢測到跟蹤對象的位置。基于RSSI方式是通過接收到的信號強弱測定信號點與接收點的距離，根據(jù)相應數(shù)據(jù)進行定位計算。RFID標簽成本低，目前廣泛應用在商品物流、人員定位及物聯(lián)網(wǎng)領域。但需要部署多個讀寫器構建定位基礎設施，標簽和部署方式不同以及參考標簽數(shù)量的多少都會影響定位精度，因此很難大規(guī)模部署。

2.5 WiFi定位技術

WiFi定位技術是基于現(xiàn)有WLAN網(wǎng)絡，采用接收信號強度方式進行定位?，F(xiàn)在很多辦公樓、商場、機場都有無線路由器，這個就是WiFi熱點。定位端比如手機只要偵聽一下附近都有哪些熱點，檢測一下每個熱點的信號強弱，然后把這些信息發(fā)送給遠程服務器。服務器根據(jù)這些信息，查詢每個熱點在數(shù)據(jù)庫里記錄的坐標，進行運算即可實現(xiàn)定位。顯然所收到的熱點越多，定位也就越準確。WiFi定位比較方便，成本也低，但是信號易受環(huán)境干擾，定位精度和準確度較差，不適于高精度實時跟蹤場景。

2.6 UWB技術

超寬帶(UWB，Ultra-Wideband)，是利用發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖信號進行高速無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩坛掏ㄐ偶夹g。UWB技術具有帶寬極寬、發(fā)送功率低、抗干擾能力強、保密性好等優(yōu)點?；赨WB的定位主要采用TDOA方式來實現(xiàn)，定位精度可以達到厘米級。UWB可用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置定位、機器人運動跟蹤等。

3. 結語

不管是室外定位還是室內(nèi)定位都有其優(yōu)勢也有其局限性，未來定位技術的發(fā)展一定是廣域定位和短距離定位相結合，既能提高響應速度，又可以覆蓋較廣的范圍，實現(xiàn)無縫的、高精確定位。

參考文獻

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4.孫利輝.無線定位技術在無線網(wǎng)管中的應用.IP領航.2011年02月

總結

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