一种实用无线定位算法

吴晨烨, 方金鑫

（南京邮电大学，南京 210000）

一种实用无线定位算法

吴晨烨, 方金鑫

（南京邮电大学，南京 210000）

在移动通信系统中，利用CELLID定位的方法是最简单最快速的，但是该方法只能利用手机接收到的基站信息来确定基站位置，从而推测移动台的位置，因此误差较大，与实际路径不符。本文提供一种利用本地均值来改进该定位精确性的方法，消除毛刺。仿真结果表明，该方法显著改善了CELLID方法的误差，消除了不规则跳跃的点，使路径与真实路径更吻合。

CELLID；本地均值；无线

移动台定位可以支持许多应用，诸如紧急业务、路边援助、计费、导航、跟踪等[1]。在最近几十年中，许多研究检查了移动定位估算结果，它可被分为5类。

第1类是全球定位系统（GPS）[2]，它根据卫星发射信号提供精确定位。

第2类基于所接收到的信号强度指示（RSSI）测量值估算移动台定位[3]。这种方法利用所接收信号强度和基站（BS）到移动台的距离之间的关系。

第3类通过几个BS处某移动台的到达角（AOA）来定位该移动台[4]。AOA估算可被用来画出从BS到移动台的方向线（LOB），多条LOB相交于所估算的移动台位置处。该技术不需要基站之间的时间同步，并且少到像2个BS就能工作。

第4类通过测量到达时间（TOA）来确定移动台定位，由于电磁波以光速传播，它提供BS和移动台之间距离的估算。所估算的距离产生以BS为圆心的圆。那么利用多个TOA得到的多个圆的交叉点可被确定为移动台的定位。GSM测量TOA的最简单办法是通过利用时间提前量（TA），TA测量BS和移动台之间往返传播的时间。通过强迫移动台进行从服务BS到相邻BS的切换尝试，可以得到多个TA。

最后一类是为了移动定位估算，识别信道状况，诸如路径损耗和功率延迟谱。通过所接收信号的实际特征与贮存在网络的可用数据库中的条目相匹配来确定移动台位置。利用信道状况识别的定位精度极大地取决于信道状况变化和数据库大小。

本文要介绍一种基于CELLID的优化算法，达到消除毛刺，使路径更加平滑的目的。

1 优化方法介绍

在各种定位算法中，如TOA，TDOA，RSSI等都需要同时知道至少3个基站的信息，就算是AOA算法，也至少需要知道两个基站的信息，但是在实际应用中，我们的手机并不能同时搜到多个基站信号，往往站在一个点只能搜到一个基站信息，所以，本文利用本地均值这个概念解决了以上问题。

在移动过程中，我们假设xi是在第i个点测得的信号强度，那我们取i之前L范围内i-k到i-1个点，以及i+1到i+k个点（k=1，2，3…)，取这个2L范围内点的均值作为在i点的信号强度。这就是工程上的本地均值。

本文利用该概念，把行进过程中所得到的点进行了优化。

2 仿真结果

本文用地图软件Cellmap测试出实际的路径，从图中可以看出明显的毛刺，这实际上是路径的偏移，有些点偏移十分明显。为了方便观察、对比以及优化，于是本文根据Cellmap所测的数据，用origin画出了仿真路径图，如图1所示，从仿真图可以更明显的看出路径的不规则，毛刺明显，与真实路径明显不符，甚至有个别点跳跃的很严重。所以本文通过MATLAB软件，对数据进行了优化计算，使路径更平滑，再根据重新计算的数据用origin画出新的路径仿真图，如图2所示。

图1 仿真的路径图

图2 优化后的仿真路径图

由图2可以明显看出，仿真的路径与测出的路径基本一致，与图1中的大致路径也吻合，但是路径中的毛刺得到了有效的消除，没有明显的偏移，更符合实际情况，定位更加精确了。

3 总结

本文提出了一种简易的定位算法CELLID的改进，消除了原方法中出现的明显偏差，使定位更加精确，更接近真实值，能满足普通用户无线定位的要求。

但是该方法建立在移动台运动的基础上，如果移动台静止，该方法的准确性将大大降低，这一问题需要在今后继续改进。

[1] Drane C，Macnaughtan M，Scott C. PositioningGSMtelephones, IEEE Commun[J]. Mag, Apr 1998,36,(4).

[2] Caffery J J, Stuber G L. Overview of radiolocation in CDMA cellular systems[J]. IEEE Commun Mag, Apr 1998,36:38-45.

[3] Zhao Y. Mobile phone location determination and its impact on intelligent. transportation systems[J]. IEEE Trans Intell Transp Syst. Mar 2000,1:55-64.

[4] Kapplan E. Understanding GPS: Principles and Applications[M]. Amsterdam,The Netherlands: Elsevier, 1996.

News

2013年度中国综合布线十大品牌揭晓

近日，“2013年度数据中心工程标准化建设年度论坛”在北京隆重召开，来自数据中心行业的顶尖专家和高层代表，以及专业嘉宾500余人，参加了此次业界盛会。本次论坛由中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会主办，中国数据中心工作组（CDCC）、综合布线工作组联合承办，会上颁发了“2013年度中国优秀数据中心评选”9个类别的奖项，康普公司、TE Connectivity 安普布线、美国西蒙公司、耐克森综合布线系统（亚太区）、TCL-罗格朗、罗森伯格亚太电子有限公司、美国泛达网络、南京普天天纪楼宇智能有限公司、施耐德电气、上海天诚通信技术有限公司等10家企业荣获“2013年度中国综合布线十大品牌”称号。还包括了8场精彩演讲和圆桌会谈，16个专业展位，是国内数据中心领域最具影响力的技术会议之一。

中国工程建设标准化协会顾问、原建设部总经济师、中国建筑业协会副会长 徐义屏做了开幕致辞。他表示，此次论坛旨在交流数据中心的经验，共同探讨进一步推进数据中心发展的有效途径，是贯彻党的十八大报告提出坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路重大战略部署的具体行动。而如何利用信息技术的优势，促进各行业的改革，从而推动经济社会的发展，是当前信息化建设面临的重大课题，需要数据中心人士发挥聪明才智，贡献力量。

随后，中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会副主任委员、中国数据中心工作组组长、中国数据中心专家委员会主任委员钟景华，代表评选委员会介绍了“2013年度中国优秀数据中心评选”的评选原则和过程。

A practical wireless location algorithm

WU Chen-ye FANG Jin-xin
(Nanjing University of Posts and Telecommunication, Nanjing 210003, China)

In mobile communication systems, CELLID is the simplest and most rapid positioning method.However, this method can only determine the location of the base station by base station information of mobile photo, to speculate the location of the mobile station.The error is so large that the path is not match with the actual path.This paper provides a way to improve the positioning accuracy and remove the burrs by using the local mean.The simulation results show that,this method signif i cantly reduces the error of CELLID method,eliminate the irregular jumping point,to make the path in accordance with the real path.

CELLID; local mean; wireless

TN929.5

A

1008-5599（2013）12-0085-03

2013-10-30