无线定位算法

‘壹’ AOA指什么

在物联网技术领域，AOA普遍的含义是：到达角度测距

到达角度测距(Angle-of-Arrival：AOA)：基于信号到达角度的定位算法是一种典型的基于测距的定位算法，通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向，计算接基站和标签（终端）的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。基于信号到达角度(AOA)的定位算法是一种常见的无线传感器网络节点自定位算法，算法通信开销低。

AOA原理示意

应用特性：

目前AOA主要应用的技术领域有蓝牙、UWB，利用AOA计算方法，可在室内定位应用领域形成较为有效的高精度效果。

AOA的重点优势是，可利用单基站，进行覆盖区域内的位置定位识别；

AOA的典型劣势是，因为利用角度进行计算，所以基站与标签的相对高度需要较高，一般4米以上较为优，相对高度决定了单基站的覆盖面积，一般计算方式为：S=π*（2h）²。

未来前景：

AOA具备较为典型的优劣势，所以在不同应用场景展现的效果具有一定差异。因而，目前市面对于高精度定位，使用较多的，是TOF/TDOA方法，但此类方法，基本配套与UWB使用，AOA配合蓝牙使用更有利于其优势发挥。

‘贰’ 浜屾″钩鍧囨硶镄勭己镣规湁

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‘叁’ 移动定位是原理是什么

目前基于GSM网获取用户位置信息（亦称LBS）的技术主要有以下3种:

1． COO（Cell of Origin）

COO定位技术即基于Cell-ID的定位技术，是美国E911无线定位呼叫的第一阶段采用的技术，也是定业务平台首先采用的定位方式。这种技术不需要更改手机或者网络，因此能够在现存的手机的基础上构造位置查找系统。它通过采集移动台所处的小区识别号（Cell-ID号）来确定用户的位置。只要系统能够采集到移动台所在小区基站在地图上的地理位置，以及小区的覆盖半径，则当移动台在所处小区注册后，系统就会知道移动台处于哪一小区，当然小区的定位精度取决于其半径。在城市商业区，COO定位完全能够满足要求。

COO技术具体实现又分为两种：

（1）基于网络的实现方法：服务器从网元（如MSC/VLR和SGSN）获得Cell-ID，再由服务器把Cell-ID翻译成可以直接应用的经纬度数据。这种方法的好处是手机不需任何改变，只需对现网稍做改动（仅升级交换机软件）就可支持定位服务。

（2）基于手机的实现方法：手机把它的Cell-ID通过WAP或SMS发给服务器；服务器把Cell-ID翻译成可以直接应用的经纬度数据。这种方法的好处是不需对现网做任何改动，只需手机增加相应功能（如使用STK卡）就可支持定位功能。

2. E-OTD 增强观测时差技术

E-OTD定位技术是从测量时间差（OTD）发展而来的，OTD指测量时间差，E-OTD指测量的方式。具体实现方式如下：

·手机需要测量至少三个基站的到达测量时间量（OTD值）；

·然后手机把上述OTD测量值上传到SMLC（SERVING MOBILE LOCATION CENTER），SMLC一般放置在BSC内完成位置计算；

·同时放置在BTS侧的LMU（LOCATION MEASUREMENT UNIT）测量基站的参考时间量(RTD)并上传到SMLC；

·SMLC根据得到的测量时间差（OTD）和参考时间差（RTD）算出几何时间量（GTD）,GTD=OTD-RTD，由GTD可以计算出手机的位置（通过测量三个 BTS到手机的信号传输时间，则可分别确定 三个BTS与手机之间的几何距离，然后再根据此距离进行计算，最终确定手机的位置）完成定位服务。

上述第三步之所以要考虑测量参考时间量，是因为GSM网基站并不严格同步，因此需增加测量基站参考时间量这一环节。

3. AGPS

直接采用GPS接收机定位实现简单但面临一个问题，由于在市区内或建筑物内一般很难收到卫星发回的GPS信号，无法实现定位，因此引入了A-GPS定位方法。

它的基本思想是通过在卫星信号接收效果较好的位置上设置若干参考GPS接收机，并利用GSM网把接收到的辅助GPS信号发给手机；同时配有GPS计算晶片的手机根据GSM网传来的GPS数据计算手机位置，这种方法将GPS与GSM网结合，实现一种精度高、定位快的方式--辅助GPS定位。

综合考虑投入成本、对现网的改变、对手机的要求等因素，目前世界上基于GSM网实现无线定位的技术方案主要采用基于Cell-ID的定位技术，因为这种技术实现简单灵活，虽然存在精度不太高的缺点，但考虑到大多数服务定位精度要求并不需要太高的背景下，已经可以利用这种技术来实现许多位置服务。

目前基于CDMA网络的定位技术主要有以下几种：

1. Cell-ID

根据CDMA蜂窝小区概念，由网络侧获取用户当前所在的Cell信息，然后根据用户上报的自身所处小区号等参数，获取用户当前位置。一般采用的方法是将用户所处小区的中心点位置估算为用户当前位置。此法与GSM网的同类方法类似。

2. AGPS

获取GPS卫星信号作为定位算法计算参数，确定用户位置的定位技术。用户将GPS卫星作为地理位置已知点，把获得的GPS伪距作为已知点到达未知点的距离来计算自身地理位置。此法同样在GSM网中也有应用，特点相同，在此不再复述。

3. AFLT

本法是采用用户接收到的CDMA基站信号来作为参数计算用户位置的定位技术。CDMA网络中，用户的导频集中有多个基站导频信号，只要用户可以接收到3个或者3个以上的基站信号，就可以把这些基站作为地理位置已知点，把由基站信号到达时间计算出来的信号传播距离作为已知点到未知点的距离，根据三边定位算法确定用户位置。此法原理上与GSM网的E-OTD技术类似，但2.5代CDMA网络特别是3G网络是同步的，所以本法比GSM网的类似方法更快捷、准确。

就移动网络定位技术的发展前景而言，混合定位技术应该是最佳的，适于专业应用，此法是卫星定位（GPS或其它）和AFLT等技术的结合，经互相补充正好弥补彼此的不足，是快速、精确定位的最佳方法。当然，对移动通讯用户而言，这也是最昂贵的方法，目前已有这样的高端手机产品上市。

‘肆’ UWB定位技术是如何实现精确定位的

UWB简介超宽带技术是一种新型的无线通信技术，它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。在早前被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国内外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。

定位原理

UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。如下图，天上的卫星坐标为已知，地上的接收设备同时接收到四个卫星信号就能确定自己的位置坐标（平面和高程坐标）。UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员或者设备携带定位标签，标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。