手机无源时差定位技术及应用研究

手机无源时差定位技术及应用研究

孟碧玮

摘要：时差定位技术因其隐蔽性好、具有较高的定位精度而得到广泛应用，时差定位的关键在于高精度时差的提取。无源定位技术是现代电子战领域中重要的组成部分，然而现有的对抗无源定位系统采用的射频隐身、电子干扰等传统方法仍存在着很大的局限性。文章针对无源定位技术的特点，分析了无源定位技术的工作原理和精确度影响因素，同时提出了新的系统方案，旨在推动手机无源定位技术的发展与进步。

关键词：手机；无源时差；定位技术；应用

引言

无源侦察定位在现代化电子战争中占据着十分重要的地位。无源侦察定位通过截获目标辐射源信号进行分析侦察，其在整个定位过程中保持无线电静默，因此定位过程更加安全和保密。随着智能手机越来越普及，手机定位的精度也越来越高，基于定位功能的各种应用也越来越多。利用手机定位提供智能精准的流调应用服务，可以进一步提高流调工作的及时性、精准性，减轻流调工作人员的工作压力。

1手机定位的类型

手机定位常见的类型包括卫星定位、移动基站定位、WIFI定位、混合定位以及无源定位技术。（1）卫星定位：常见的卫星定位系统包括GPS（美国）、北斗定位系统（中国）、Glonass（俄罗斯）、Galileo（欧洲）等。卫星定位就是利用人造卫星进行定位，卫星定位多以室外应用场景为主，卫星定位受天气、多径效应影响较大。（2）移动基站定位：基站定位是通过测量手机与基站之间的距离来确定手机的位置。一般而言，三个及三个以上的基站就可以通过三角定位原理计算出手机位置。基站数越多（密度越高），测量精度越高，定位的性能也越好。（3）WIFI定位：WIFI定位的原理与基站定位类似，依据WIFI路由器的MAC地址进行定位。当手机接入WIFI路由器后，可以通过接收WIFI路由器发送的广播信息获取WIFI路由器的MAC地址信息和信号强度信息，将这些信息上传服务器后计算出手机的位置。因为WIFI路由器可以视为基站，物理位置是基本固定的，所以可以得出手机用户的具体位置。WIFI定位的具体实现难度较大，可用性和精度不高。（4）混合定位：也叫A-GPS定位（辅助全球卫星定位系统），是一种卫星定位和移动基站定位混合定位的方式。手机通过基站把大致的位置（粗位置）发送至A-GPS服务器，服务器根据粗位置信息，向手机反馈最近的卫星参数（具体卫星数量、频率、位置、仰角等信息）以便快速搜索卫星，从而实现定位。混合定位速度快、精度高，中国电信的外勤助手行业应用产品就是采用混合定位的方式。（5）无源定位技术。无源定位技术是指通过对辐射源所发射的信号或者一些红外光参数等进行测量，从而准确定位测量对象在空间中位置的技术，这种技术不必向测量对象发射任何电磁信号。无源定位技术能够使用的信号源主要有两大种：首先第一种是源自于测量对象自身的信号，比如像雷达这样的可以就其自身作为一个辐射的源头；另一种就是外部的辐射源头，像电视台发出的信号，这样的辐射信号可以看作一个照射的源头来对信号作出反射。

2手机无源时差定位研究

2.1时差定位的工作原理

其实到达时差去定位的方法也可以称为双曲线定位法，其工作的原理主要是针对多个侦察台能够侦察到的无线信号进行收集，之后针对它们到达站台的时差去分析，进而可以对辐射的源头进行比较准确的定位，如果工作环境是一个平面，想要定位准确就需要三个侦察台。信号在到达侦察台时所用的时间不同，也就确定了一个双曲线，那么三个站台也就是两个双曲线，两个双曲线相交叉也就得到了两个交点，再利用粗略测向技术的信息对基线进行排除，最后便可以确定下辐射源的具体位置。三维空间中时差定位的具体原理与二维大致相同，不过三维空间里，多个时差是可以定位多个双曲线的，不同的双曲线相交便可以确定对象的位置，在三维空间中，想要确定辐射源的位置就需要四个接收站。

2.2影响时差精度的因素

影响时差测量精度的因素主要有（1）时统设备同步误差。（2）噪声引起的随机误差。（3）信号幅度起伏引起的误差。（4）站址测量误差。

3时差定位在手机定位上的应用

3.1提出新系统的必要性

实际上，无线电定位的技术在较早以前就已经被广泛的研究了，但最近十几年都没有取得大的突破。目前的无线电系统都是比较固定的，但是需要检测的范围往往是比较大的，诸如一整个城市甚至是整个省，所以为了达到检测的目的，也就对检测的技术和设备产生了更高的要求。而传统比较固定的检测技术在灵敏性和范围以及带宽等多种方面都不能满足人们日渐增长的需求，如果一直使用的还是这样的技术，那么提高升级系统所要付出的就会越来越多，能够发展的空间也变得越来越小，在我们实际的生活中，无线电信号种类越来越丰富多彩，单一且固定的检测技术已经无法满足人们的需求，因此新系统的提出势在必行。除此之外，无线电信号检测技术主要是依靠DF技术来实现的，这种技术在比较开阔的地方精确度比较高，但如果是在路况复杂的市区内、室内以及别的复杂环境之下，其测量的精确度就会大大下降，无法作出满意的测量结果。针对上述问题，本文也提出了新的系统方案，与目前监测系统使用的单一且固定的监测接收机且采用DF定位不同，该系统采用了小型接收机组网技术，将小型化高性能的监测接收机进行联网，这种技术可以用网络实现接收机中结点的控制和管理。

3.2系统方案

本次研究所提出的方案，一大部是基于小型接收机进行联网来工作的，同时也运用了新兴的定位技术，这种系统可以对需要检测的地区通过一定的手段进行接收机的布置，小型接收机的数量是一定的，然后通过小型接收机对目标的信号源头进行采集，将采集的信号用无线网输送到大数据库中进行分析处理，数据库会用时差估算方法和定位的算法得到一个准确的目标定位结果。

3.3处理流程

（1）每个小型的接收机对无线电谱进行全天的监控，一旦发现了疑似信号就可以将参数输送到数据库中。（2）数据库要对从小型接收机中接收到的信号进行一个筛选和处理，确定SOI之后，将各个参数通过无线网发送给小型接收机，并通知各个小型接收机准备在此UTC所指时间开始采集数据。（3）小型接收机调整自身的工作模式，将数据库中收到的信息进行接收，并将需要的参数提前调整好，一旦GPS授时接收机的PPS到达即触发采样。（4）采集之后的数据需要经过处理，完成必经步骤，再送进无线网的发射设备中，将已经处理的数据和参数传输给数据库。（5）数据库接收到小型接收机传来的数据和参数之后，需要根据这些数据和参数选择好可以去进行工作的小型接收机，再对接收机中的数据进行提取，之后要用计算的方法求出准确的时差，尽量要用误差缩小法去处理数据，最后便可以解出目标的位置。

结束语

随着时代的不断发展，手机无源时差定位技术被越来越广泛的应用到人们工作和生活当中。本文对无源时差定位技术的工作原理及优势进行了分析，并在此基础上提出了新的系统方案，旨在推动无源时差定位技术的进步。

参考文献

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