基于GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)定位裝置設計

0 引 言
全球移動(dòng)通訊系統(Global System of Mobile com-munication，GSM)俗稱(chēng)“全球通”，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開(kāi)發(fā)目的是讓全球可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò )標準，用戶(hù)使用一部手機就能行遍全球，它采用全數字的信令和語(yǔ)音信道，是目前基于分時(shí)多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中最成熟、最完善、應用最廣的系統。
GSM網(wǎng)絡(luò )現已成為我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的主體，中國的GSM網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)是全世界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，它為國家的經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。同時(shí)人們對無(wú)線(xiàn)定位的需求日益增多，如：車(chē)輛的防盜，野外供電設備、野外通信中繼設備、野外自動(dòng)檢測設備等無(wú)人值守財產(chǎn)的防盜報警以及公共場(chǎng)所的停放，海關(guān)緝私定位追蹤，防止老人的走失等。

1 無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)
無(wú)線(xiàn)定位按照空間位置可分為衛星無(wú)線(xiàn)定位和地面無(wú)線(xiàn)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(shí)現移動(dòng)目標的三維定位；地面無(wú)線(xiàn)定位則通過(guò)測量無(wú)線(xiàn)電波的傳播時(shí)間、信號場(chǎng)強、相位、入射角度等參數實(shí)現移動(dòng)目標的二維定位。蜂窩網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)定位屬于地面無(wú)線(xiàn)定位系統。GPS衛星定位在戶(hù)外時(shí)可以獲得精度很高的定位效果，但是它需要專(zhuān)門(mén)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(wú)法接收到4顆及更多的GPS衛星信號，就會(huì )造成定位差甚至無(wú)法定位。
GSM網(wǎng)絡(luò )和CDMA網(wǎng)絡(luò )都是蜂窩網(wǎng)絡(luò )，所謂“蜂窩”即是一個(gè)地理區域被分成的若干個(gè)小區?；贕SM蜂窩網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)中CELL-ID法是最簡(jiǎn)單最直接的定位方法，也是目前最廣泛應用的蜂窩網(wǎng)絡(luò )定位方法，它通過(guò)采集移動(dòng)臺即定位裝置所處的小區識別號(Cell-ID號)來(lái)確定其位置，每個(gè)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(wǎng)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(shí)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(guò)短信進(jìn)行設定。位置跟蹤模式要求當位置變化時(shí)向指定的手機或設備發(fā)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(xún)時(shí)喚醒并對查詢(xún)進(jìn)行應答。
(2)支持對短信或者電話(huà)查詢(xún)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(shí)間超過(guò)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(shí)時(shí)檢測用戶(hù)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送短信或者撥打電話(huà)到定位裝置，GSM模塊收到短信或者電話(huà)信號后自動(dòng)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(jìn)行判斷處理，然后發(fā)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(hù)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。

電話(huà)短信處理模塊是單片機發(fā)送AT指令“ATH”到GSM模塊，即執行掛斷電話(huà)命令，然后提取電話(huà)號碼，判斷電話(huà)查詢(xún)是否有效，有效就電話(huà)處理，無(wú)效則短信處理；位置檢測模塊是當有位置查詢(xún)命令到達后，按照GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò )的CELL-ID定位法得到裝置的當前位置；發(fā)送短信模塊則是根據需求生成發(fā)送信息的內容并完成發(fā)送短信到指定手機。
2．4 裝置的實(shí)現
定位裝置已成功地通過(guò)了多次性能測試，目前已用于某海關(guān)緝私隊進(jìn)行定位追蹤，用戶(hù)反映良好，裝置的實(shí)物圖如圖4所示。

3 結語(yǔ)

采用GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)定位裝置能夠在現有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )基礎上完成對定位精度要求不高的移動(dòng)物體的位置跟蹤要求。本文開(kāi)發(fā)的裝置雖然是為海關(guān)緝私用途開(kāi)發(fā)，但設計思路可供類(lèi)似的定位和位置跟蹤參考。實(shí)際應用證明，該裝置穩定、可靠，且具有易攜帶，成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應用前景。