基于GSM蜂窩網絡的無線定位裝置設計

0 引 言
全球移動通訊系統(Global System of Mobile com-munication，GSM)俗稱“全球通”，是第二代移動通信技術，其開發目的是讓全球可以共同使用一個移動電話網絡標準，用戶使用一部手機就能行遍全球，它采用全數字的信令和語音信道，是目前基于分時多址技術的移動通信體制中最成熟、最完善、應用最廣的系統。
GSM網絡現已成為我國移動通信網絡的主體，中國的GSM網絡已經是全世界最大的移動通信網絡，它為國家的經濟發展做出了巨大貢獻。同時人們對無線定位的需求日益增多，如：車輛的防盜，野外供電設備、野外通信中繼設備、野外自動檢測設備等無人值守財產的防盜報警以及公共場所的停放，海關緝私定位追蹤，防止老人的走失等。

1 無線定位技術
無線定位按照空間位置可分為衛星無線定位和地面無線定位：衛星定位利用全球定位系統 (Global Posi-tion System，GPS)、全球導航衛星系統(Global Navi-gation Satellite System，GLONASS)以及我國的北斗雙星等衛星系統實現移動目標的三維定位；地面無線定位則通過測量無線電波的傳播時間、信號場強、相位、入射角度等參數實現移動目標的二維定位。蜂窩網絡無線定位屬于地面無線定位系統。GPS衛星定位在戶外時可以獲得精度很高的定位效果，但是它需要專門的接收設備，在大多數情況下使用不方便，另外在室內、市區密集的高樓之間等特殊情況下，GPS接收機無法接收到4顆及更多的GPS衛星信號，就會造成定位差甚至無法定位。
GSM網絡和CDMA網絡都是蜂窩網絡，所謂“蜂窩”即是一個地理區域被分成的若干個小區。基于GSM蜂窩網絡的無線定位技術中CELL-ID法是最簡單最直接的定位方法，也是目前最廣泛應用的蜂窩網絡定位方法，它通過采集移動臺即定位裝置所處的小區識別號(Cell-ID號)來確定其位置，每個蜂窩小區有惟一的識別碼，因此其定位只能是區域定位。目前，國內GSM網基站密度很大，小區定位的精度可高達100 m。故本文采用CELL-ID法，在已有無線網絡不做任何改變的情況下就可完成區域定位。

2 定位裝置的設計與實現
2．1 定位系統設計
2．1．1 定位裝置功能設計
(1)具有位置跟蹤和休眠兩種工作模式，并可以通過短信進行設定。位置跟蹤模式要求當位置變化時向指定的手機或設備發信息報告新的位置。休眠模式是裝置以最小的能耗工作，當外部查詢時喚醒并對查詢進行應答。
(2)支持對短信或者電話查詢的應答。
(3)支持短信對受信手機號碼或GSM模塊的設定。
(4)待機時間超過120 h。
2．1．2 定位裝置系統的組成
定位裝置組成如圖1所示。GSM模塊實時檢測用戶通過GSM網絡發送短信或者撥打電話到定位裝置，GSM模塊收到短信或者電話信號后自動響應，并將響應得到的數據傳送給單片機，單片機根據接收到的數據進行判斷處理，然后發送AT指令到GSM模塊，控制GSM模塊工作并以短信的形式向用戶回饋信息。

2．2 硬件設計
定位裝置硬件原理框圖如圖2所示。