北京航空航天大學畢業設計開題報告模板
北京航空航天大學畢業設計開題報告
一 課題背景及研究意義
1.1 課題背景
本課題屬于實際應用類課題。現如今利用基站定位移動終端用戶地理位置的技術已十分成熟，相關的應用和使用人群數量都十分可觀。本課題反其道而行之，創新性的采用利用手機定位基站位置的想法。想要完成這個課題并達到既定的目標要求，需要涉及地面無線定位技術、移動通信原理、Android應用開發以及Java語言的程序設計等多領域學的科專業知識與技能。
1.2 研究意義
本課題旨在鍛煉研究者自主學習能力和動手實踐能力，隨著課題的深入進展將會遇到不同學科不同層面的問題，在設法解決這些問題的過程中研究者可以獲取多方面的知識并進行互相滲透，融會貫通。在鍛煉能力的同時，通過本課題最終做出的成果也有一定的實際應用意義。最終開發出的程序可以用來獲取周邊基站的位置，獲取基站及其所屬運營商信息，找出不屬于傳統運營商的私人基站或偽基站。因此通過本課題最終做出的成果也有一定的實際應用意義。
二 研究現狀
2.1 獲取基站位置
基站當前定位手機基站位置的方式是利用統一規則給現有的所有基站進行編碼，每個基站將獲得一個獨有的識別碼，稱為全球小區識別碼（CGI）。該碼用于識別一個小區(基站/一個扇形小區)所覆蓋的區域。其結構是 ：
MCC+MNC+LAC+CID ，其中各項代碼的具體定義為：
MCC：移動國家碼 （中國為460）
MNC：移動網絡碼 （中國移動00，中國聯通01，中國電信02）
LAC：位置區號碼
CID：小區標識碼
其中MCCMNCLAC為位置區標識（LAI） ，CID為2Byte的`BCD碼，由各MSC自定。
通過定位技術獲取每一個基站的實際地理位置，將其與全球小區識別碼一一對應，建立完整的基站數據庫，即可通過已知的全球小區識別碼查詢對應基站的實際位置。目前多數獲取基站位置的應用程序皆采用這一思路，通過手機信號獲取基站信息，再調用第三方的數據庫獲取基站的經緯度信息，從而獲取基站的實際地理位置。
2.2 空間定位技術
現今最為廣泛使用的技術是GPS，即是全球衛星定位技術。此外還有UWB（ ultrawideband，超寬帶）無線通信定位技術。
2.2.1 GPS定位原理
24顆衛星平均分布在6個軌道面,每一個軌道面上各有4顆衛星繞行地球運轉，讓地面使用者不論在任何地點、任何時間,至少有4顆以上的GPS衛星出現在我們上空中供使用者使用。每顆衛星都對地表發射涵蓋本身載軌道面的坐標、運行時間的無線電訊號,地面的接收單位可依據這些資料做為定位、導航、地標等精密測量。GPS定位系統是利用衛星基本三角定位原理，方法是：已知A、B、C三點的距離，通過某種方式確定另一點P離A、B、C的距離。通過作立體圖形（球）可確定在空間中P的位置。GPS接受裝置以量測無線電信號的傳輸時間來量測距離。由每顆衛星的所在位置,測量每顆衛星至接受器間距離,即可算出接受器所在位置之三維空間坐標值。使用者只要利用接受裝置接收到3個衛星信號,就可以定出使用者所在之位置。一般的GPS都是利用接受裝置接收到4個以上衛星信號來定出使用者所在之位置及高度。
2.2.2 UWB無線通信定位技術
UWB定位技術屬于無線定位技術的一種。無線定位技術是指用來判定移動用戶位置的測量方法和計算方法，即定位算法。目前最常用的定位技術主要有：時差定位技術、信號到達角度測量(AOA)技術、到達時間定位(TOA)和到達時間差定位(TDOA)等。其中，TDOA技術是目前最為流行的一種方 案，除了用于GSM系統，在其他諸如AMPS和CDMA系統中也廣泛應用，UWB定位采用的也是這種技術。通常，UWB定位系統設定幾個定位參考點(根據實際需要)，以接收待測點(數量上百)發出的高斯脈沖信號。為了避免信號發生碰撞，每個待測點都 有自己的代碼序列。當一個高斯脈沖中代碼序列被參考點收到時，它將在一個時間整合相關器內與當前產生的一個對照序列作比較。當收到信號的位移與對照信號相 吻合，即出現一個相關高峰信號。這樣就容易判斷是否收到正確的代碼序列。處理接收到的脈沖序列得到接收時間，從而計算得到待測點的坐標。
三 研究方法及內容
3.1 定位原理
采用三角定位法。利用三臺間隔一定距離且不在一條直線上的三部移動終端向同一站發送無線電信號，通過測量信號傳輸時間獲取距離信息，再通過幾何計算得到基站的具體位置。
具體算法如下所示，
設已知錨節點，即已知的三位測試者所處位置的坐標分別為( xa, ya, za ), ( xb, yb, zb ) , ( xc, yc, zc ), 未知節點，即所要定位的基站位置坐標M ( x, y, z )到錨節點的距離分別為da, db, dc, 則存在下列公式
( x- xa ) 2 + ( y - ya ) 2 +(z-za)2 = da2
( x- xb ) 2 + ( y- yb ) 2 +(a-za)2= db2
( x- xc ) 2 + ( y- yc ) 2 +(a-za)2= dc2
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