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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要无线定位服务是一种有着广阔市场前景的移动增值业务，基本原理是利用现有蜂窝网络，通过对各种位置特征参数，包括到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达方向(DOA)的测量和估计，来实现移动用户的定位。本论文对无线通信网络中基于TDOA的无线定位技术进行了研究。本文分析了国内外相关研究现状，给出了移动台定位的几种基本方法，并给出了TDOA定位的双曲线数学模型，分析了基于TDOA定位的Chan算法、遗传算法(GA)和差分演进算法(DE)，并对其进行了计算机仿真。仿真结果表明，三种算法各有优缺点：Chan算法定位精度较低但运算速度很快，GA算法和DE算法定位精度高但
2、收敛时间较长。在上述研究的基础上，本论文提出了三种新的定位算法：基于TDOA的Chan-GA算法、Chan-DE算法和Chan-IDE算法。并在相同的仿真环境下进行比较，仿真结果表明，在保证种群数量的情况下，所提的算法性能稳定，能找到逼近全局最优点的解，相对于Chan算法精度更高,相对于以前的算法在保证收敛性能的前提下有更快的收敛速度。关键词：移动台定位；到达时间差；遗传算法；差分演进算法；免疫算法ABSTRACTCellular wireless location service is a new mobile value-added service with a good market f
3、uture. Its basic principle is to implement mobile user location through estimating characteristic parameters relative to position, including time-of-arrival (TOA), time-difference-of-arrival (TDOA), direction-of-arrival (DOA), etc. This thesis aims at the research of wireless location technology bas
4、ed on time-related measurements in Wireless Communication System.The thesis analyzes the domestic and foreign correlation research of present situation, and gives several essential methods of mobile location. After that, the mathematical model of TDOA hyperbolic equations is established, three locat
5、ion algorithms based on time-difference-of-arrival (TDOA), Chan, genetic algorithm and Differential Evolution are analyzed, and have been carried on the simulation to them. The simulation results show that all the algorithms have the advantages and disadvantages. The Chan algorithm has bad location
6、accuracy and very quick operating speed. To the contrary, the genetic algorithm and Differential Evolution have a high accuracy and a fast convergence time.Based on the above investigation, three new location algorithms called Chan-GA algorithm, Chan-DE algorithm and Chan-IDE algorithm based on TDOA
7、 measurements are put forward. Carrying on the computer simulation to them under the same environment, the simulation results show that if the population size is big enough, the algorithm is robust and can find the coordinates. It has a higher accuracy than Chan algorithms and a faster convergence t
8、ime than genetic algorithm.Key words: Mobile location; TDOA; Genetic algorithm; Differential Evolution; Immune algorithm专心-专注-专业目录0001504 第1章绪论1.1课题研究背景无线定位技术的研究与应用开始于20世纪60年代的自动车辆定位(AVL)系统。80年代以来，随着人们对智能交通运输系统(ITS)的需要及蜂窝移动通信系统的出现，对无线定位技术有了新的要求。蜂窝网络定位技术发展的原动力是美国联邦通信委员会(FCC)于1996年提出的E-911(Emergency c
9、all911)紧急呼叫的定位需求，要求在2001年10月1日前，各种无线蜂窝网络必须能对发出E-911紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，而且满足此定位精度的事件概率不低于67%；在2001年以后，系统必须提供更高的定位精度及三维位置信息。1999年12月，FCC 99-245对E-911需求进一步细化，对网络设备和手机生产厂商、网络运营商等对定位技术在网络设备和手机中的实施和支持提出了明确要求和日程安排。在定位精度要求方面规定：基于蜂窝网络的定位方案(不改动终端)，要求在67%的概率下定位精度不低于150m，95%的概率下定位精度不低于300m；基于移动台的定位方案(可以改动终端
10、)，要求在67%的概率下定位精度不低于50m，95%的概率下定位精度不低于150m。美国FCC的这一规定明确了提供E-911定位服务将是今后各种蜂窝网络，特别是3G网络必备的基本功能1。FCC的规定大大推动了蜂窝网无线定位技术的发展。在蜂窝网通信系统中实现对移动台的定位除了满足E-911定位需求外还具有以下重要用途2：(1) 基于移动台位置的灵活计费，可根据移动台所处位置采取不同的收费标准。(2) 智能交通系统(ITS)，ITS系统可以方便提供车辆及旅客位置、车辆调度、追踪等服务。(3) 优化网络与资源管理，精确监测移动台，使网络更好决定进行小区切换的最佳时刻。同时，根据其位置动态分配信道，提
11、高频谱利用率，对网络资源进行有效管理。(4) 信息服务，对移动台和旅行者定位并向其提供所在区域的信息及其它服务。(5) 在公安侦查活动中，可用于跟踪被盗车辆及失踪人员。1.2课题研究的目的和意义我们需要的最基本信息就是：时间、地点和内容。随着社会经济的发展，人们的活动范围越来越大，而且越来越不具确定性。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，也为定位服务的开展和扩大带来了无限商机。同时，对移动通信网本身来说，移动性管理一直是难点。如果知道了移动台的精确位置，进行移动性管理就变得相对简单了，所以，无论是用户的需求，还是运营商或网络供应商的需要，都对定位服务的发展提出了迫切的要求。其主
12、要应用有2：1、紧急救援当移动手机或车载机持有者遇到紧急情况(交通事故、车辆故障、遇劫及其它)，拨打救援中心电话(如中国的110、美国的911、日本的411等)时，报警用户往往不能提供自己的准确位置。移动通信网络就在将该紧急呼叫发送到救援中心的同时，启动位置服务并得到该用户的具体位置，将位置信息和用户的语音信息一并传送给救援中心。这样，救援中心就可以根据得到的位置信息，迅速、高效地给用户提供紧急救援服务，大大提高了救援的成功率。2、移动黄页查询互联网的黄页查询是一项发展比较迅速的网络增值服务。用户通过互联网查询自己所在区域的各种信息，例如，附近的饭店、商场、附近各公司的电话号码及所在位置等。移
13、动互联网技术与位置服务相结合，便可以实现移动黄页查询。移动通信网络首先确定终端用户的位置，然后在互联网提供的信息中挑选出用户所在区域的相关信息供用户查询。3、位置相关计费要实现公正、有效的计费是比较困难的。移动用户在通信过程中占用了网络资源，运营商需要就这一部分资源向用户收取费用。用户所占网络资源的位置(是处于高速公路上正快速移动，还是在家中，是处于话务比较繁忙的商业区，还是处于郊区)不同，网络给用户提供的服务量就不同，所以相应的收费也应不同。但实际上运营商并不知道用户的确切位置，无法判断用户所处的位置特征并实行位置相关计费。但随着定位服务的发展，与位置有关的计费也必将发展起来。4、对网络欺诈
14、者定位和防盗打管理对移动通信运营商来说，移动用户恶意欠费、移动电话盗打是困扰已久的问题。利用移动定位技术可以对恶意欠费用户进行定位，以迅速抓住欺诈者，并有效地监测和制止盗打。5、车辆导航和智能运输系统(ITS)移动通信网提供的位置服务能满足车辆导航和跟踪。为每一辆(或列)需要导航和跟踪的汽车(或列车)安装一个移动车载台，然后通信网为这些车载台提供位置信息，并将这些信息通过通信网络传输给交通管理的调度中心，便可快速地在车辆和调度中心之间建立协调的运行管理和导航。在移动蜂窝系统中提供对移动台的定位服务后ITS就可利用移动定位技术，对车队运输系统中的车辆和移动资源进行定位，提供车辆及旅客位置信息，检
15、测交通事故和塞车，以实现智能化管理与调度。6、优化蜂窝移动通信系统设计移动通信网的移动性管理一直是网络的难点问题。如果网络知道移动台的精确位置，进行移动性管理就变得相对简单，也有助于对移动台进行有效的信道分配，使无线资源的利用程度更高。另外，如果能够实时地得到移动台的位置信息，就可以实现网络资源的动态、智能分配，增强网络性能，提高网络的服务质量。可以相信，随着定位技术的发展，位置服务的其它潜在应用还将不断涌现。由于定位服务的深远影响，国际标准化组织对移动台定位非常重视，对此展开了专项研究，并加快了制定相关功能规范和信令接口标准的进程。1.3国内外的研究现状蜂窝网移动通信系统无线定位问题，迫切希望得到较完善的实用技术，但是要在移动通信网中实现移动终端的精确定位尚有许多技术难点亟待解决。在CDMA系统中，移动终端定位技术主要需要解决以下几方面的问题：1、多径传播无线信号的多径传播现象会使得基于角度和时间的定位方法产生较大的误差。其主要原因是多径传播会对测量代表收发双方实际距离和方位的直射路径(LOS)信号的角度和时延产生较大的干扰。传统的传播时延测量一般采用接收信号和参考信号相关的方法获得，当多径信号时延很近时，多径传播有可能导致相关函数出现多个峰值或主值的展宽，因此导致时延测量精度下降。针对多径信
