GSM手机定位方式通常可分为基于网络方式和基于终端方式两种。从技术上可分为到达时间 (TOA)、增强测量时间差(E-OTD)和GPS辅助(A-GPS)3种方式。

  1、TOA定位技术

  TOA定位方式可在现有的任何手机上实现,手机无需作任何改动。

  具体实现步骤:

  (1)要定位的手机发出一已知信号,三个或多于三个LMU同时接收该信号,已知信号是手机执行异步切换时发 出的接入突发信号;

  (2)各LMU得到信号到达时的绝对GPS时间后,可得到相对时间差(RTD);

  (3)根据前两步的信息,SMLC进行两两比较,计算突发信号到达时间差(TDOA),得出精确位置, 并回到应用中。要通过三角计算得出手机精确位置,必须知道另外两个参数:LMU的地理位置和各 LMU之间的时间偏移量。例如各LMU必须提供的绝对GPS时间,或在已知位置的地点放置参考LMU可得到实际时间差(RTD)参数。

  LMU用接入突发信号确定TOA。当定位请求发出时,LMU被选定,且配置正确的频率,以便接收 接入突发信号。此时,手机在业务信道(可能会处于跳频方式)上,以特定功率发送达70个接入脉 冲(时长320ms)。各LMU通过多种方式实现和改善TOA的测量结果。利用收到的突发信号可提高测 量成功概率和测量精度。采用分集技术(如天线分集和跳频),可降低多径效应的影响,提高测量 精度。当某个应用需要知晓手机位置时,该应用向SMLC发出请求,同时告知手机号码和定位精度 要 求。被测量的TOA参数及其误差值一同被采集并发送到SMLC,根据该数据,SMLC可计算出应用所需 要的手机位置,再将位置信息和误差范围发送回应用。

  TOA定位方式需要附加硬件(LMU),以达到精确计算突发信号到达时间的目的。实现方式有 多 种:LMU既可集成在BTS内,也可作为单独设备。LMU作为单独设备时,既可有单独的天线,也可与 BTS共享天线,通过空中接口实现网络间通信。

  2、E-OTD定位技术

  E-OTD定位方式是从测量时间差(OTD)发展而来的,OTD指测量所得的时间量,E-OTD指测 量 的方式。手机无需附加任何硬件便可得到测量结果。对于同步网,手机测量几个BTS信号的相对到 达时间;对于非同步网,信号同时还需要被一个位置已知的LMU接收。确定了BTS到手机的信号传输时间,则可确定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。

  实现步骤如下:

  1) 手机收到各基站发来信号,得到TOA参数;LMU得到RTD参数;

  2) 手机将TOA和RTD参数 传送到GSM网。

  3) OTD测量需要用同步、标准且模拟的脉冲。当BTS发送的帧未被同步时,网络需要测量BTS之间 的RTD。为了进行精确的三角测量,OTD测量和RTD测量(非同步BTS时)均需要3个BTS。获得OTD 参 数后,手机位置既可在网络中计算,也可在终端计算(要求手机具备各种必要信息)。前者称为手 机辅助方式,后者称为手机自主方式。

  通过手机或网络中的位置计算功能模块,实现位置计算。

  3、A-GPS原理

  GPS辅助定位方式实现步骤如下:GSM网收到GPS辅助信息;GSM网将辅助信息发送到手机;手机得到GPS信息,计算并得出自身精确位置;手机将位置信息发送到GSM网。

  该方式有手机辅助方式和手机自主方式两种:

  (1)手机辅助GPS定位方式

  这种解决方案是将传统GPS接收器的大部分功能转移到网络处理器上实现。该方式需要天线、 RF单元和数据处理器等设备。GSM网向手机发送一串极短的辅助信息,包括时间、可视卫星清单、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口。这些参数有助于内置GP S模块减少GPS信号获得时间。辅 助数据来自经手机GPS模块处理后产生的伪距离数据,且可持续数分钟。收到这些伪距离数据后, 相应的网络处理器或定位服务器能大致估算出手机的位置。GSM网增加必要的修正后,可提高定位精度。

  (2)手机自主GPS定位方式

  这种手机包含一个全功能的GPS接收器,具有(1)方式中手机的所有功能,再加上卫星位置 和手机位置计算功能。运算开始时,需要的数据比手机辅助方式要多,这些数据能够持续4小时以 上或根据需要进行更新,通常包括时间、参考位置、卫星星历和时间校验参数等。如果某些应用 需要更高的精度,则必须持续(间隔约30s)向手机发差分GPS(DGPS)信号。DGPS信号在非常宽 的地域范围有效,以一个参考接收器为中心可服务于较宽的地域范围。最终位置信息由手机本身 计算得到,若需 要,此定位信息可发送到其它任何应用中。