随着移动通信技术的发展，无线蜂窝网的覆盖面越来越广，移动电话／移动台(MS)普及率也越来越高，移动电话发起的紧急呼叫数量在全部紧急呼叫中所占的比例也随之上升。现有的蜂窝网能为移动电话紧急呼叫提供的辅助决策信息非常少，调查表明，约有25%的移动用户在发起紧急呼叫时不知道所处的确切位置，这对极时合理的处警带来很多限制。因此，美国FCC要求在2001年10月1日之前，移动通信网要能为发起紧急呼叫的移动用户提供准确的定位信息。
蜂窝移动电话定位技术分类、原理和特点
根据进行定位计算并获得定位结果的位置以及在何处应用该定位结果，可以将蜂窝电话定位系统分为：自主定位系统、远程定位系统、间接自主定位系统和间接远程定位系统。在自主定位系统中，MS可以接收周围基站(BTS)的信息并进行适当的信号参数测量，并利用这些测量值算出MS的位置。在远程定位系统中，MS发出的信号被一个或多个接收机接收、测量，测量值被送往定位中心(LC)进行运算求出该MS的定位值，这些定位信息可以在LC应用，也可以传给其它系统应用，如计算机辅助调度决策系统等。在实际应用中，经常需要将主定位信息传给远端的应用中心(称作间接远程定位)或将远程定位中心算出的定位数据传给有关的MS(间接自主定位)应用，这就是所谓的间接定位。
定位系统可以利用信号强度(SS)、载波相位(CP)、信号到达角度(AOA)和时间测量值(包括信号到达时间TOA、信号到达时间差TDOA)以及它们的组合进行定位估算。每个参数测量值可以确定目标所在的一条轨迹，多个测量值可以确定目标所处的多条轨迹，通过求解轨迹交点便可以确定移动目标的位置。在某些情况下(如无法获得足够多的参数测量值)，轨迹交点可能并非唯一，即出现定位点的模糊性(如TOA或TDOA二维定位，两轨迹相交时可能有2个交点，如图1(a)、(b)，可以通过一系列方法加以解决。例如利用与移动目标运动轨迹连续性有关的先验信息或者额外的测量值(如SS、AOA、TOA、TDOA)来确定真实的定位点，更多的测量值将有助于提高定位精度和可靠性。
在一个具体的蜂窝定位系统中可以采用同类型的测量值或不同类型的测量值来确定MS所处的不同轨迹，求解其交点进行定位。如图1(a)、(b)、(c)分别是利用多个TOA、TDOA、AOA测量值进行定位的同类测量值定位方法。TOA测量要求MS的发射与所有BTS的接收精确同步(1μs的定位误差将导致300m的定位误差)，并且在其发射信号中要包含发射时间标记以便接收基站信号到达时间确定信号所传播的距离。TDOA测量的是MS发射的信号到达不同BTS的传播时间差而不是确切的传播时间，因此不需要MS与BTS间的精确同步，也不需要在其发射信号中加上发射时间标记，即不需增加上行链路的数据量。所以对于公用蜂窝网MS的准确定位而言，进行TDOA测量更具有实际意义。AOA定位只需要2个BTS进行AOA测量便可唯一确定一个二维定位点，不存在定位点的模糊性，但需要更换所有的BTS天线。不同类测量值定位的典型例子是利用AOA与TOA或TDOA组合进行定位。
蜂窝电话定位系统的实现方案
蜂窝电话定位系统的实现方案可以有三种：基于MS、基于网络和混合方式的定位系统。它们各有特点，请见表1。
表1 基于MS、基于网络和混合方式的定位系统比较 |