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随着“3S”技术和现代通信技术的飞速发展,特别是在美国FCC颁布E-911无线定位要求法规,出现基于位置的服务LBS(Location-Based Services)以后,移动终端定位成为国内外研究的热点课题。 在现代蜂窝系统通信环境中,特别是在城市微小区,因受非视距传播、多径传播(Multipath Propagation)、Hearability、多址干扰和几何淡化因子等多种不利因素的综合影响,使得现有的各种蜂窝系统移动终端定位方法都不可避免地受到较大影响;导致其定位性能显著下降,造成移动终端的位置估计出现较大的偏差;严重时甚至定位估计器崩溃,无法定位。为此,本文在查阅大量文献和调研的基础上,对现有定位方法的理论和原理进行了深入地分析,总结出现有定位方法产生定位误差的共同根本原因是无线电波视距传播假定,没有在理论上解决非视距传播、多径传播、Hearability、多址干扰和几何淡化因子等环境因素的影响。为了从理论上解决这些问题,本文首次把无线电射线跟踪技术引入蜂窝系统移动终端定位;为了配合射线跟踪技术,对考察区域进行分级网格化,提高定位性能,本文把GIS技术,特别是具有优良特性,广泛应用的Voronoi-图首次引入蜂窝系统移动终端定位;提出一种新的定位方法——场强时延到达角序列定位;模型计算表明,该方法切实可行。 本文的主要成果: 1)结合LBS的定位要求,详细综述了现有蜂窝系统移动终端定位国内外研究现状;总结了蜂窝系统移动终端定位的关键技术和难点问题,以及影响现有蜂窝系统定位的共同因素和理论缺陷。 2)首次把射线跟踪技术引入蜂窝系统移动终端定位,从理论上解决了现有蜂窝系统移动终端定位存在的问题;提高了移动终端的定位精确度、准确度和反应速度,提高了移动终端定位的整体性能。 3)首次把Voronoi-图引入定位技术蜂窝系统移动终端定位,实现了对蜂窝覆盖区快速、动态、分级网格化,进一步提高了射线跟踪定位的整体性能,方便LBS信息提供,提高LBS的服务质量。 4)提出了场强时延到达角序列的概念。在此基础上,提出了一种新的定位方法——场强时延到达角序列定位。此概念清晰了这种新的定位方法的含义,表明了这种系列包含无线电波的场强、时延差和到达角信息。模型计算表明,这种新的定位方法能够大大提高移动终端定位的性能,并为蜂窝系统移动终端单基站定位的难题提供了一种解决途径。此方法单独使用具有优良的定位性能,并且很方便与其它定位方法混合使用和进行数据融合。 5)为更好地理解这种新的定位方法,本文讨论了射线跟踪的机理和两种射线跟踪算法—正向跟踪和反向跟踪;论述了反向跟踪算法适合于蜂窝系统移动终端定位。分析了适应于射线跟踪定位数据库的建立。讨论了蜂窝系统移动终端射线跟踪定位有关参数,包括场强、时延和到达角的计算方法,着重讨论场强的计算。分析了蜂窝系统无线电波传播环境的建模和射线跟踪计算的数据结构。最后,对全文的工作进行了总结,指出了需进一步研究的主要问题。