gsm定位技術論文

　　隨著中國的科技與經濟地不斷發展，gsm定位技術也在不斷地提升。學習啦小編整理了gsm定位技術論文，有興趣的親可以來閱讀一下!

　　gsm定位技術論文篇一

　　基于城市GSM移動通信系統的定位算法的分析

　　摘要GSM移動系統是我國數字蜂窩移動通信系統中重要增值業務之一，因此對移動定位技術的研究十分必要。本篇論文重點研究了TDOA定位算法中的3種常見算法：Chan算法、泰勒序列展開算法和球面差值SI算法，利用Matlab軟件對它們進行了仿真，并在不同條件下對它們的定位精度和優缺點作出了分析比較，評估了各自的定位性能，總結出這三種算法的特點。

　　關鍵字：無線定位;全球移動通信系統;到達時間差

　　中圖分類號： P228.1 文獻標識碼： A

　　1.基于GSM系統的TDOA定位技術原理

　　TDOA即到達時間差。TDOA定位法是通過測量移動臺到基站的距離來定位，通過數學公式的變化，移動臺發射電磁波到達兩個固定基站的距離差也可以得到一個位置方程，兩組位置差方程就可以求解移動臺位置的平面坐標;這里不需要測量電磁波到達基站的絕對時間，而是測量電磁波到達不同基站的時間差。這樣也就不需要要求移動臺和基站間的時間同步，而只需要實現定位基站間的時間同步即可，在工程上基站間的時間同步也常用通過對基站安裝全球定位接收機來實現受時同步。測量裝置需要在每個基站處安裝一個時間測量單元。根據TDOA定位法常規示意圖可知，采用三個不同的基站可以測到兩個時間差數據，可以確定移動臺的位置信息。其中BTS 1、BTS 2、BTS 3為基站，X為移動臺。設T12和T13分別為測出的移動臺X的發射信號到達基站BTS1、BTS2的時間差和發射信號到達基站BTS1、BTS3的時間差，其中T12和T13區分正負。C為無線電波在空氣中的傳播速度定值，己知三個基站BTS1、BTS2、BTS3的坐標分別為(XI，YI)、(X2，Y2)、(X3，Y3)，假設移動臺X的坐標為(X,Y)，則有如下位置關系表達式：

　　(1-1)

　　(1-2)

　　式(1-1)和式(1-2)這是一個關于(X，Y)的非線性方程組，可以計算求得唯一解。

　　基于TDOA的算法有球面插值(SI)算法、Fang算法、泰勒序列展開算法以及Chan算法。TDOA定位法的各種算法為本論文主要研究對象。

　　2.定位算法的仿真及性能分析

　　本仿真程序首先利用Matlab將Chan算法、泰勒序列展開算法和球面插值算法的數學模型編寫成為m文件，然后利用NetworkTop函數生成蜂窩網絡拓撲，小區數為3至7個。再由MSPosition函數在1/12小區區域內隨機產生MS的位置，MS位置服從均勻分布。3個定位算法程序在不同的測量誤差條件下運行之后得到均方根誤差(RMSE)值，并與無偏估計的理論下界(CRLB)進行比較。

　　假定測量設備造成的TDOA測量誤差滿足均值為0，標準差分別為30m、60m、90m、150m、210m和300m的高斯分布?；景霃綖?000m。移動臺在服務小區內均勻分布，參加定位的基站為服務基站和鄰近數個基站，數目分別為7個、6個、5個和4個。不考慮非視距誤差(NLOS)。

　　下面將程序運行結果(RMSE值，單位為m)列為表格，如表1-1 ,表1-2 ,表1-3,所示(橫向為測量誤差標準差，縱向為基站數目)：

　　表1-1 Chan 算法程序運行結果

　　表1-2Taylor 算法程序運行結果

　　表1-3SI算法程序運行結果

　　表1-4CRLB結果

　　為了判斷定位估計器準確率，RMSE通常與基于理論上CRLB的RMSE進行比較。CRLB為任何無偏差參數估計器的方差設置了一個下界，通常適用于存在平穩高斯噪聲的平穩高斯信號的估計問題。在仿真圖中“x”型線為CRLB的RMSR值，以它為參照來評估各算法在測量誤差服從高斯分布時的定位精度。除圖3-3中(參與定位基站數為4)泰勒序列展開算法表現優于Chan算法外，其它各圖中Chan算法都是精度最高的，泰勒序列展開法次之，SI算法最差。不同基站數目的情況下SI算法定位精度差別非常大，而Chan算法和泰勒序列展開法較之則變化小得多，故Chan算法和泰勒序列展開法這兩種算法對基站的個數的敏感性不是很強，它們可以利用所有的TDOA信息，得出比較精確的解，因此能適應不同測量環境。

　　總結

　　之所以出現上述結果，主要是因為Chan氏算法的推導過程中我們假設TDOA噪聲服從零均值的高斯分布，但實際信道模型往往是非高斯環境，因而可以預測，在實際信道中Chan算法的性能將有所下降，而對Taylor算法的影響則不會很大，因而在實際信道中，尤其是在有非視距干擾的情況下，泰勒序列展開法的性能將優于Chan算法，這一結論與大多數文獻中相符。而對于SI算法定位精度最差這一結果是在情理之中的，因為它所得到的本來就是次優解。

　　由于泰勒序列展開算法需要考慮收斂問題和初值問題，并且是一種遞歸算法，計算復雜，而Chan氏算法在無論多差的環境下都可以給出一個確定的解，且不需要考慮初值問題，計算也相對簡單一些，因而Chan算法可以作為初始算法來為泰勒序列展開法提供初值，二者相結合可以大大提高定位精度。雖然在實際信道中泰勒序列展開算法有更好的精度，但在實際應用過程中我們還是應該根據情況選擇合適的算法。

　　參考文獻

　　[1]朱良學.一種高效率、高精度GSM移動臺定位算法. 高技術通信,2002.10

　　[2]鄧平,劉林. 蜂窩無線定位技術. 北京,電子工業出版社,2005

　　[3]計征宇，皮亦鳴，舒金表.蜂窩網移動定位場強法的研究與應用【J】.全球定位系統，2005(4)

　　gsm定位技術論文篇二

　　基于GSM技術與GPS技術的車輛定位系統

　　摘 要： 主要進行單片機攻擊技術及解密手段等方面的研究。

　　關鍵詞： GSM;GPS;車載臺

　　中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597(2012)0210038-01

　　0 前言

　　由于現在經濟的快速發展，私家車的數量急速增加，車輛盜竊的情況也日益加重。為了有效的保護車輛的安全，本文設計一種能夠隨時反映目前車輛所在位置的設備，用戶可以通過此設備追蹤車輛所在位置。

　　1 GSM測量追蹤系統的結構

　　整個系統的總體結構包括三大部分：安裝在移動車輛上的車載部分車載臺，監控中心，車載臺與監控中心之間的通信網絡。系統通過車載臺上的GPS模塊接收車輛的經緯度信息，然后通過GSM網絡將處理后的信息發送到監控手機上，使監控人可以隨時得到車輛的具體位置和狀態;反過來監控人也可以通過GSM網絡把控制車輛運行的信號發送到車載臺的GSM模塊內，車載臺的信息處理模塊通過信息要求對車輛運行做出處理(如發動機熄火，報警等)。

　　1.1 車載臺的組成及功能

　　車載臺主要由三大模塊組成：① 定位模塊，它是由一個12通道的GPS接收模塊構成。② 數據處理和控制模塊，它是一個由8位單片機8051構成的單片機系統。③ 通信模塊，我們采用的是GSM通信模塊。

　　1)GPS模塊即GPS接收機，它是GPS(Global Positioning System)全球定位系統的用戶終端，是全球定位系統的三大組成部分之一。車載臺就是通過它來實現定位功能的。在不同的應用領域里，GPS接收機的性能、結構是不同的，就民用而言，定位精度要求不是很高的，因此民用GPS接收機一般體積小、成本低、使用簡單，我們的GPS/GSM車輛測量追蹤系統就是使用民用GPS接收機。2)通信模塊是車載臺的一個重要的組成部分，它負責車載臺與監控中心之間的通信，車載臺通過通信模塊把GPS模塊所接收到的位置信息傳送到監控中心，讓監控中心知道車輛的具體位置和狀態。通信模塊是通過與一定通信網絡聯接來完成通信功能的，因此不同的通信網絡所用的通信模塊也不同，對于我們車輛測量追蹤系統，我們采用 GSM移動通信系統，選用TC35模塊。3)信息處理和控制模塊是車載臺的核心控制部件，它是一個51系列單片機的單片機系統，它的主要功能是進行信息處理和控制車載臺的各組成部分按照通信協議的要求執行響應的操作。該系統包括CPU、存儲器、I/O接口以及各種報警控制邏輯電路等。4)LED顯示模塊是車載臺中僅有的一個顯示部件，它除了可以顯示字符和數字外，還可以顯示漢字。通過它可以向用戶指明車載臺所處的狀態和各項操作的執行結果。5)電源模塊是車載臺中的供電部件，它是以汽車上的直流電源為輸入的，經過變壓、調整后向車載臺的各個部件供電，此外，它還能夠有選擇的控制各部件的供電情況，以達到降低功耗、節約電能的目的。

　　車載臺的功能是測量出車輛的經緯度，并處理測量到的結果，然后通過車載臺的GSM模塊進行發送。工作原理是：通過GPS定位原理把車輛的經緯度測量出來，然后把數據送到車載臺的信息處理和控制模塊，對數據進行處理，最后將數據分別送到LED顯示模塊和GSM通信模塊，顯示和發送車輛的經緯度。

　　1.2 監控部分的組成及功能

　　監控部分的主要組成是一部手機，是用來收發短信息，監視控制汽車狀態。用戶手機是這個雙向系統的控制端，手機在這個系統中承擔了監視與控制兩種功能。當系統正常工作時，當用戶離車后車載系統負責檢測汽車的異常情況，一旦汽車在此狀態受到侵害，車載系統就將情況以短信息的形式發送給用戶手機，如車門打開時傳送“車門開啟”;啟動時發送“汽車啟動”短信。系統還可以實現定位功能，在行駛時系統能夠時刻顯示GPS定位信息，顯示出汽車的經緯度;當用戶離車后或者車輛失竊時，用戶可以通過短信息的形式來查詢汽車的位置，正常工作時用戶發送短信息“查詢位置”給車載系統，車載系統鑒別處理后從GPS接收模塊(GARMIN GPS25-LVS)接收位置信息并以短信息的形式將這些信息傳送到用戶的手機上。由于車載系統與手機二者之間的通訊是借助了移動的全球通GSM網絡，這樣不管距離多遠用戶都可以查詢出汽車的大體位置;一旦車輛失竊，只要車輛沒有脫離GSM網絡的服務范圍車主可以通過這個系統很快查詢到汽車的位置而找到汽車，為用戶挽回損失。

　　2 系統的軟件設計

　　1)信號接收部分的軟件設計

　　系統的工作原理是：先由車載臺的GPS模塊接收車輛的經緯度信息，將信息送到車載臺的處理模塊內，處理之后再由GSM模塊把信息發送到監控手機上。監控人通過發送過來的數據對車輛的狀態進行分析，發送信息到車載臺，對車輛進行控制。

　　下面分別來介紹GPS部分和GSM部分的軟件設計。

　　GPS25-LVS的信號輸出：

　　本設計采用GPS25-LVS模塊，其通信頻率默認值為4800，1個起始位，8個數據位，1個停止位，無奇偶校驗。通常使用NMEA-0183格式輸出，數據代碼為ASCII碼字符。傳送的經緯度，海拔高度等信息：

　　簡易GPS定位信息顯示系統的時間為原子鐘，因此非常精確，而定位經緯度的誤差是由OEM板的性能所決定，GPS25-LVS系列方位定位精度可達到10m左右，能滿足一般應用項目的使用[3、11]。

　　2)GSM通信部分的軟件設計

　　SMS和PDU格式：

　　短消息(SMS)，由ETSI(Europe Telecommunication Standard Institute)指定，最多可達160個字符，其中每一個字符都為7位。它也可以發送8位的數據(但非常不尋常)：在這種情況下，只允許最多140個字符。大部分的手機默認的是發送7位的數據格式，并且在短消息中通常駐是了位格式的字母因為這樣能更好的利用空間。8位的空間格式幾乎不用，只有在簡單的文本格式下才使用。另一方面，也會有一些不能用7位來表示的字符。怎么用7位表示8位的字符是一個編碼的問題。

　　對SMS的控制共有三種實現途徑：Block模式、Text模式和PDU模式。第一種現在基本不用了，Text模式比較簡單，很多諾基亞手機支持該模式，但缺點是不能收發中文短信。發送和接收中文或中/英文混合的短信息必須采用PDU模式，PDU模式是發送或接收手機短信的一種方法，短信息正文經過十六進制編碼后被傳送。在本設計要實現中文短消息的傳送和接收處理，因此采用PDU模式來發送接收短信息。

　　3 結束語

　　基于GSM的測量追蹤系統在現在的汽車防盜系統中占有廣泛的市場。該產品可以讓用戶隨時知道汽車的位置和狀態，其性價比高，具有較高的經濟效益和實用價值。

　　參考文獻：

　　[1]吳冰，基于GPS+GSM的車輛監控系統的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2005：3-40.

　　[2]李迎春，基于TC35T的短消息監控系統[J].國外電子元器件，2003.