gsm定位技术论文

随着中国的科技与经济地不断发展，gsm定位技术也在不断地提升。小编整理了gsm定位技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

gsm定位技术论文篇一

基于城市GSM移动通信系统的定位算法的分析

摘要GSM移动系统是我国数字蜂窝移动通信系统中重要增值业务之一，因此对移动定位技术的研究十分必要。本篇论文重点研究了TDOA定位算法中的3种常见算法：Chan算法、泰勒序列展开算法和球面差值SI算法，利用Matlab软件对它们进行了仿真，并在不同条件下对它们的定位精度和优缺点作出了分析比较，评估了各自的定位性能，总结出这三种算法的特点。

关键字：无线定位;全球移动通信系统;到达时间差

中图分类号： P228.1 文献标识码： A

1.基于GSM系统的TDOA定位技术原理

TDOA即到达时间差。TDOA定位法是通过测量移动台到基站的距离来定位，通过数学公式的变化，移动台发射电磁波到达两个固定基站的距离差也可以得到一个位置方程，两组位置差方程就可以求解移动台位置的平面坐标;这里不需要测量电磁波到达基站的绝对时间，而是测量电磁波到达不同基站的时间差。这样也就不需要要求移动台和基站间的时间同步，而只需要实现定位基站间的时间同步即可，在工程上基站间的时间同步也常用通过对基站安装全球定位接收机来实现受时同步。测量装置需要在每个基站处安装一个时间测量单元。根据TDOA定位法常规示意图可知，采用三个不同的基站可以测到两个时间差数据，可以确定移动台的位置信息。其中BTS 1、BTS 2、BTS 3为基站，X为移动台。设T12和T13分别为测出的移动台X的发射信号到达基站BTS1、BTS2的时间差和发射信号到达基站BTS1、BTS3的时间差，其中T12和T13区分正负。C为无线电波在空气中的传播速度定值，己知三个基站BTS1、BTS2、BTS3的坐标分别为(XI，YI)、(X2，Y2)、(X3，Y3)，假设移动台X的坐标为(X,Y)，则有如下位置关系表达式：

(1-1)

(1-2)

式(1-1)和式(1-2)这是一个关于(X，Y)的非线性方程组，可以计算求得唯一解。

基于TDOA的算法有球面插值(SI)算法、Fang算法、泰勒序列展开算法以及Chan算法。TDOA定位法的各种算法为本论文主要研究对象。

2.定位算法的仿真及性能分析

本仿真程序首先利用Matlab将Chan算法、泰勒序列展开算法和球面插值算法的数学模型编写成为m文件，然后利用NetworkTop函数生成蜂窝网络拓扑，小区数为3至7个。再由MSPosition函数在1/12小区区域内随机产生MS的位置，MS位置服从均匀分布。3个定位算法程序在不同的测量误差条件下运行之后得到均方根误差(RMSE)值，并与无偏估计的理论下界(CRLB)进行比较。

假定测量设备造成的TDOA测量误差满足均值为0，标准差分别为30m、60m、90m、150m、210m和300m的高斯分布。基站半径为3000m。移动台在服务小区内均匀分布，参加定位的基站为服务基站和邻近数个基站，数目分别为7个、6个、5个和4个。不考虑非视距误差(NLOS)。

下面将程序运行结果(RMSE值，单位为m)列为表格，如表1-1 ,表1-2 ,表1-3,所示(横向为测量误差标准差，纵向为基站数目)：

表1-1 Chan 算法程序运行结果

表1-2Taylor 算法程序运行结果

表1-3SI算法程序运行结果

表1-4CRLB结果

为了判断定位估计器准确率，RMSE通常与基于理论上CRLB的RMSE进行比较。CRLB为任何无偏差参数估计器的方差设置了一个下界，通常适用于存在平稳高斯噪声的平稳高斯信号的估计问题。在仿真图中“x”型线为CRLB的RMSR值，以它为参照来评估各算法在测量误差服从高斯分布时的定位精度。除图3-3中(参与定位基站数为4)泰勒序列展开算法表现优于Chan算法外，其它各图中Chan算法都是精度最高的，泰勒序列展开法次之，SI算法最差。不同基站数目的情况下SI算法定位精度差别非常大，而Chan算法和泰勒序列展开法较之则变化小得多，故Chan算法和泰勒序列展开法这两种算法对基站的个数的敏感性不是很强，它们可以利用所有的TDOA信息，得出比较精确的解，因此能适应不同测量环境。

总结

之所以出现上述结果，主要是因为Chan氏算法的推导过程中我们假设TDOA噪声服从零均值的高斯分布，但实际信道模型往往是非高斯环境，因而可以预测，在实际信道中Chan算法的性能将有所下降，而对Taylor算法的影响则不会很大，因而在实际信道中，尤其是在有非视距干扰的情况下，泰勒序列展开法的性能将优于Chan算法，这一结论与大多数文献中相符。而对于SI算法定位精度最差这一结果是在情理之中的，因为它所得到的本来就是次优解。

由于泰勒序列展开算法需要考虑收敛问题和初值问题，并且是一种递归算法，计算复杂，而Chan氏算法在无论多差的环境下都可以给出一个确定的解，且不需要考虑初值问题，计算也相对简单一些，因而Chan算法可以作为初始算法来为泰勒序列展开法提供初值，二者相结合可以大大提高定位精度。虽然在实际信道中泰勒序列展开算法有更好的精度，但在实际应用过程中我们还是应该根据情况选择合适的算法。

参考文献

[1]朱良学.一种高效率、高精度GSM移动台定位算法. 高技术通信,2002.10

[2]邓平,刘林. 蜂窝无线定位技术. 北京,电子工业出版社,2005

[3]计征宇，皮亦鸣，舒金表.蜂窝网移动定位场强法的研究与应用【J】.全球定位系统，2005(4)

gsm定位技术论文篇二

基于GSM技术与GPS技术的车辆定位系统

摘 要： 主要进行单片机攻击技术及解密手段等方面的研究。

关键词： GSM;GPS;车载台

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2012)0210038-01

0 前言

由于现在经济的快速发展，私家车的数量急速增加，车辆盗窃的情况也日益加重。为了有效的保护车辆的安全，本文设计一种能够随时反映目前车辆所在位置的设备，用户可以通过此设备追踪车辆所在位置。

1 GSM测量追踪系统的结构

整个系统的总体结构包括三大部分：安装在移动车辆上的车载部分车载台，监控中心，车载台与监控中心之间的通信网络。系统通过车载台上的GPS模块接收车辆的经纬度信息，然后通过GSM网络将处理后的信息发送到监控手机上，使监控人可以随时得到车辆的具体位置和状态;反过来监控人也可以通过GSM网络把控制车辆运行的信号发送到车载台的GSM模块内，车载台的信息处理模块通过信息要求对车辆运行做出处理(如发动机熄火，报警等)。

1.1 车载台的组成及功能

车载台主要由三大模块组成：① 定位模块，它是由一个12通道的GPS接收模块构成。② 数据处理和控制模块，它是一个由8位单片机8051构成的单片机系统。③ 通信模块，我们采用的是GSM通信模块。

1)GPS模块即GPS接收机，它是GPS(Global Positioning System)全球定位系统的用户终端，是全球定位系统的三大组成部分之一。车载台就是通过它来实现定位功能的。在不同的应用领域里，GPS接收机的性能、结构是不同的，就民用而言，定位精度要求不是很高的，因此民用GPS接收机一般体积小、成本低、使用简单，我们的GPS/GSM车辆测量追踪系统就是使用民用GPS接收机。2)通信模块是车载台的一个重要的组成部分，它负责车载台与监控中心之间的通信，车载台通过通信模块把GPS模块所接收到的位置信息传送到监控中心，让监控中心知道车辆的具体位置和状态。通信模块是通过与一定通信网络联接来完成通信功能的，因此不同的通信网络所用的通信模块也不同，对于我们车辆测量追踪系统，我们采用 GSM移动通信系统，选用TC35模块。3)信息处理和控制模块是车载台的核心控制部件，它是一个51系列单片机的单片机系统，它的主要功能是进行信息处理和控制车载台的各组成部分按照通信协议的要求执行响应的操作。该系统包括CPU、存储器、I/O接口以及各种报警控制逻辑电路等。4)LED显示模块是车载台中仅有的一个显示部件，它除了可以显示字符和数字外，还可以显示汉字。通过它可以向用户指明车载台所处的状态和各项操作的执行结果。5)电源模块是车载台中的供电部件，它是以汽车上的直流电源为输入的，经过变压、调整后向车载台的各个部件供电，此外，它还能够有选择的控制各部件的供电情况，以达到降低功耗、节约电能的目的。

车载台的功能是测量出车辆的经纬度，并处理测量到的结果，然后通过车载台的GSM模块进行发送。工作原理是：通过GPS定位原理把车辆的经纬度测量出来，然后把数据送到车载台的信息处理和控制模块，对数据进行处理，最后将数据分别送到LED显示模块和GSM通信模块，显示和发送车辆的经纬度。

1.2 监控部分的组成及功能

监控部分的主要组成是一部手机，是用来收发短信息，监视控制汽车状态。用户手机是这个双向系统的控制端，手机在这个系统中承担了监视与控制两种功能。当系统正常工作时，当用户离车后车载系统负责检测汽车的异常情况，一旦汽车在此状态受到侵害，车载系统就将情况以短信息的形式发送给用户手机，如车门打开时传送“车门开启”;启动时发送“汽车启动”短信。系统还可以实现定位功能，在行驶时系统能够时刻显示GPS定位信息，显示出汽车的经纬度;当用户离车后或者车辆失窃时，用户可以通过短信息的形式来查询汽车的位置，正常工作时用户发送短信息“查询位置”给车载系统，车载系统鉴别处理后从GPS接收模块(GARMIN GPS25-LVS)接收位置信息并以短信息的形式将这些信息传送到用户的手机上。由于车载系统与手机二者之间的通讯是借助了移动的全球通GSM网络，这样不管距离多远用户都可以查询出汽车的大体位置;一旦车辆失窃，只要车辆没有脱离GSM网络的服务范围车主可以通过这个系统很快查询到汽车的位置而找到汽车，为用户挽回损失。

2 系统的软件设计

1)信号接收部分的软件设计

系统的工作原理是：先由车载台的GPS模块接收车辆的经纬度信息，将信息送到车载台的处理模块内，处理之后再由GSM模块把信息发送到监控手机上。监控人通过发送过来的数据对车辆的状态进行分析，发送信息到车载台，对车辆进行控制。

下面分别来介绍GPS部分和GSM部分的软件设计。

GPS25-LVS的信号输出：

本设计采用GPS25-LVS模块，其通信频率默认值为4800，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验。通常使用NMEA-0183格式输出，数据代码为ASCII码字符。传送的经纬度，海拔高度等信息：

简易GPS定位信息显示系统的时间为原子钟，因此非常精确，而定位经纬度的误差是由OEM板的性能所决定，GPS25-LVS系列方位定位精度可达到10m左右，能满足一般应用项目的使用[3、11]。

2)GSM通信部分的软件设计

SMS和PDU格式：

短消息(SMS)，由ETSI(Europe Telecommunication Standard Institute)指定，最多可达160个字符，其中每一个字符都为7位。它也可以发送8位的数据(但非常不寻常)：在这种情况下，只允许最多140个字符。大部分的手机默认的是发送7位的数据格式，并且在短消息中通常驻是了位格式的字母因为这样能更好的利用空间。8位的空间格式几乎不用，只有在简单的文本格式下才使用。另一方面，也会有一些不能用7位来表示的字符。怎么用7位表示8位的字符是一个编码的问题。

对SMS的控制共有三种实现途径：Block模式、Text模式和PDU模式。第一种现在基本不用了，Text模式比较简单，很多诺基亚手机支持该模式，但缺点是不能收发中文短信。发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式，PDU模式是发送或接收手机短信的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。在本设计要实现中文短消息的传送和接收处理，因此采用PDU模式来发送接收短信息。

3 结束语

基于GSM的测量追踪系统在现在的汽车防盗系统中占有广泛的市场。该产品可以让用户随时知道汽车的位置和状态，其性价比高，具有较高的经济效益和实用价值。

参考文献：

[1]吴冰，基于GPS+GSM的车辆监控系统的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2005：3-40.

[2]李迎春，基于TC35T的短消息监控系统[J].国外电子元器件，2003.