定位服務(wù)中的通信技術(shù)

吳昊 胡博

摘要：近幾年來，無線通信系統(tǒng)正以驚人的速度成長(zhǎng)著。無線技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了通信、工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)應(yīng)用、物流運(yùn)輸以及公共安全等領(lǐng)域，其發(fā)展與人民的日常生活息息相關(guān)。目前，自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能提供跟蹤、導(dǎo)航等內(nèi)容的信息服務(wù)。而無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得用戶能廣泛地獲得無線信息接。

關(guān)鍵詞：定位服務(wù)；通信

隨著無線電技術(shù)、移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，激發(fā)了人們對(duì)位置系統(tǒng)的興趣，物理位置也就是定位服務(wù)系統(tǒng)受到了極大的關(guān)注。定位服務(wù)又叫做移動(dòng)位置服務(wù)，目前手機(jī)的定位服務(wù)功能應(yīng)用非常廣泛，是一種可以通過電信的網(wǎng)絡(luò)獲取手機(jī)的位置信息，也就是用戶的實(shí)時(shí)位置，它在電子地圖的支持下，能為用戶提供一種新型的增值服務(wù)業(yè)務(wù)，是全球各大運(yùn)營(yíng)商公認(rèn)為繼短信之后的新一輪技術(shù)革命。利用大數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行精密計(jì)算，得到手機(jī)位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，在電子地圖平臺(tái)的支持下，就可以得到相應(yīng)位置。定位技術(shù)的研究成為了最近學(xué)術(shù)界的一個(gè)熱點(diǎn)。近幾年，很多系統(tǒng)都在盡力解決感知自動(dòng)位置的問題。在生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域都用到定位系統(tǒng)。自動(dòng)目標(biāo)定位檢測(cè)也順應(yīng)而出。

在人類漫長(zhǎng)的歷史發(fā)展中，每一次變革都會(huì)給人類帶來經(jīng)久不衰的震撼和深刻的影響。由農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，蒸汽機(jī)與電氣技術(shù)是其推動(dòng)力量；自世紀(jì)年代以來，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化趨勢(shì)，又一次改變了人類的生產(chǎn)、工作與生活方式，電子和信息革命標(biāo)志知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來。知識(shí)經(jīng)濟(jì)是經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織提出以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)的概念。

以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)在未來社會(huì)人力資本和知識(shí)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心。1902年，Heaviside為了解釋無線電波的反射而假設(shè)有“導(dǎo)電層”存在；1925年，Appleton首先利用地波與天波干涉法 證明了電離層的存在；1926年，Breit測(cè)量了電離層垂直反射無線電脈沖的傳播時(shí)間。這樣，電離層從發(fā)現(xiàn)開始就和電磁波傳播結(jié)下不解之緣。

目前手機(jī)定位只有兩種，一種是類似于GPS定位，要手機(jī)硬件支持，還要有衛(wèi)星信號(hào)，特定的手機(jī)才有這個(gè)功能，并且定位信息只有在手機(jī)上才能看到。另一種是運(yùn)營(yíng)商根據(jù)手機(jī)反饋上來的信息，查到手機(jī)所占用的小區(qū)，基站也就是平時(shí)見到的信號(hào)塔，由于每個(gè)信號(hào)塔都是有編號(hào)的，可以判斷用戶的所在地，精確到10米左右。這種定位不需要用戶授權(quán)，就能查看位置信息，而且不需要安裝任何硬件或軟件。隨著人們生活水平的提高，出行坐車成為日常生活中不可缺少的一部分。而乘往目的地的線路需要隨時(shí)掌握，為了能在手機(jī)上隨時(shí)查詢交通線路，針對(duì)基于位置可以查詢路線等。包括公交、地鐵線路、地圖的查詢、指南針以及道路交通擁堵情況的查詢。

目前常用的定位技術(shù)有以下兩種：一種是利用時(shí)間到達(dá)原理，另一種是到達(dá)角定位原理。圖1是利用時(shí)間到達(dá)原理，圖2是到達(dá)角定位原理。圖1中利用3個(gè)基站所在位置接收到信息的不同時(shí)間，可以確認(rèn)手機(jī)的位置。圖2是采用到達(dá)角定位原理，利用三個(gè)天線陣收到的信息來確認(rèn)手機(jī)的位置。

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)改造旨在對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件升級(jí)改造，主要工作內(nèi)容包括以下方面：

1.提高全球衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)速傳輸速率。一是對(duì)非洲（中東、中非、南部非洲、中亞區(qū)域）的衛(wèi)星廣播數(shù)據(jù)速率由現(xiàn)在的256Kbps提高到2Mbps，使系統(tǒng)信息廣播傳輸能力提高4倍。二是對(duì)亞太區(qū)域，包括中國(guó)大陸及中國(guó)周邊、東南亞、亞太區(qū)域的衛(wèi)星廣播數(shù)據(jù)速率由現(xiàn)在的3.2Mbps提高到8Mbps，使系統(tǒng)信息廣播傳輸能力提高3倍。形成XXX強(qiáng)大的新聞信息全球衛(wèi)星廣播網(wǎng)絡(luò)。

2.更新全球衛(wèi)星定位基帶設(shè)備，建立標(biāo)準(zhǔn)的DVB/IP廣播系統(tǒng)利用現(xiàn)有的天線及射頻系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星廣播DVB/IP技術(shù)，更新改造全球衛(wèi)星廣播網(wǎng)基帶設(shè)備，包括DVB—S調(diào)制器、IP封裝機(jī)、高性能復(fù)用器等，選用低成本標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)IRD代替原設(shè)備，降低用戶端設(shè)備投資。采用IPCA進(jìn)行IP數(shù)據(jù)加密，提供用戶授權(quán)信息和用戶管理。主站所要進(jìn)行衛(wèi)星廣播網(wǎng)基帶設(shè)備更新改造的設(shè)備包括高速衛(wèi)星網(wǎng)和低速衛(wèi)星網(wǎng)兩套。

3.衛(wèi)星接收端用戶技術(shù)改造。對(duì)海內(nèi)外用戶需要更換衛(wèi)星接收機(jī)、終端微機(jī)及部分衛(wèi)星天線和高頻頭，并進(jìn)行設(shè)備、接收軟件的安裝和調(diào)試。

目前市場(chǎng)上典型的一套短距離無線通信系統(tǒng)，一般都由一個(gè)無線發(fā)射器和一個(gè)無線接收器組成。無線發(fā)射器包括數(shù)據(jù)源、調(diào)制器、源、功率放大器、天線和電源。無線接收器包括數(shù)據(jù)接收電路、解調(diào)器、譯碼器、低噪聲放大器、天線和電源。無線網(wǎng)絡(luò)是利用無線電射頻或紅外線等無線傳輸媒體與技術(shù)構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

就目前而言，已經(jīng)出現(xiàn)了幾種主要的短距離無線通信技術(shù)：無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、超寬頻以及近距離無線傳輸。可靠性高，建網(wǎng)快速，便捷，可移動(dòng)性好，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)彈性化，組網(wǎng)靈活。基于的多智能機(jī)器人無線通信系統(tǒng)的硬件平臺(tái)研究廠商進(jìn)入該領(lǐng)域門濫較低，不用耗費(fèi)大師資金，節(jié)約了成本。