1.2 无线定位系统的基本分类
无线定位系统按照其所能覆盖的范围大小主要有 3 种方式，即卫星定位系统（Global Positioning System，GPS）、基站蜂窝定位系统（GPS+基站）和无线局域网定位系统。
1.2.1 卫星定位系统
卫星定位系统（GPS）即全球定位系统，简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统，可以保证任意时刻在地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆及个人安全、准确地沿着选定的路线准时到达目的地。
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过 20 余年的研究实验，耗资 300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座已布设完成。
GPS由3部分组成：空间部分——GPS星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。
GPS技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较广泛应用。
GPS的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统（Transit），1958年研制，1964年正式投入使用。子午仪卫星定位系统用5～6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪卫星定位系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪卫星定位系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷，美国海陆空三军及民用部门感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此，美国海军研究实验室（NRL）提出了名为Tinmation的用12～18颗卫星组成10 000 km高度的全球定位网计划，并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。
美国空军则提出了621-B的以每星群4～5颗卫星组成3～4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余都使用周期为24小时的倾斜轨道。该计划以伪随机码（PRN）为基础传播卫星测距信号，功能强大，当信号密度低于环境噪声的 1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是 GPS 得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的二维定位，空军的计划是提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的开支，而且这两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将两者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO）领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
1.2.2 蜂窝定位系统
要在蜂窝网建立能提供位置服务的全套定位系统，不仅需要获取用户位置信息的定位技术，还需要包括实现位置信息传输、治理和处理的功能实体及与服务提供商的软/硬件接口。完整的位置服务解决方案应建立在定位技术的基础上，是能开展定位增值业务的一整套软/硬件系统，主要功能模块包括：
● 位置获取和确定单元。GSM规范中称为移动定位中心（SMLC），CDMA规范中称为定位实体（PDE），SMLC/PDE与多个定位单元（LMU）连接，获得定位参数并计算定位结果。
● 位置信息传输和接口单元。GSM规范中称为移动定位中心网关（GMLC），CDMA规范中称为移动定位中心（MPC），通过标准的软/硬件接口，将 SMLC/PDE 收到的定位数据传送到提供定位服务或有定位需求的实体进行处理。
● 基于位置信息的应用服务。即定位服务客户机（LCS Client），主要与GMLC或MPC连接，提供基于位置信息的各种服务。
● 业务承载平台。如地理信息系统集成，定位结果通常以图形化方式显示，这部分功能由本地电子地图、相关地理信息及相应软件完成。
不同的定位解决方案需要不同的系统软/硬件提供支持，通常采用以下指标衡量定位方案：① 提供完整的端到端位置服务能力；② 对未来移动通信系统的升级能力，包括核心网的接口升级能力及空中接口标准的兼容能力；③ 对定位技术的支持能力、定位精度及定位响应时间；④ 与现有业务平台的集成能力；⑤ 系统对未来业务的适应能力；⑥ 系统软/硬件实现的复杂度；⑦ 系统成本；⑧ 对网络负载的影响。
目前，市场上主要的定位系统提供商（包括诺基亚、爱立信、西门子等国际通信巨头）都利用自己丰富的设备制造经验、强大的系统集成能力、深厚的科研力量和雄厚的资金支持，分别推出了各具特色的移动定位解决方案。典型的定位平台有诺基亚移动定位平台mCatch/ mPosition、爱立信移动定位系统MPS及西门子公司位置服务平台LR2.0。
蜂窝网络基础设施的完善、移动终端功能的增强、互联网内容的丰富及无线应用的推广正在丰富人们的日常生活，也逐渐改变着人们的生活方式和消费习惯。作为未来移动数据的主要应用之一，基于位置信息的移动数据应用因能提供个性化服务，在世界范围内迅速发展，各种定位技术和定位解决方案不断涌现，但移动通信系统网络结构的复杂性、多种空中接口标准并存的现状及无线电波传播环境的复杂性都增加了实现高精度定位的难度。目前，各种定位技术都有不足，如何寻找精度更高、对网络和终端影响最小的定位技术仍是蜂窝定位研究领域的重要课题。
1.2.3 无线局域网定位系统
无线局域网定位目前主要有4 种定位技术：ZigBee定位技术、Wi-Fi定位技术、UWB定位技术和CSS定位技术。
1.ZigBee定位技术
ZigBee是IEEE802.15.4协议的代名词。这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位的信息，也就是说，蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本，适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通信技术。
2.Wi-Fi定位技术
Wi-Fi是一种可以将个人计算机、手持设备（如PDA、手机）等终端，以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）所持有，目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互通性。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当做IEEE802.11标准的同意词。本书也将混用Wi-Fi和IEEE802.11这两个名词，请读者注意区分。
3.UWB定位技术
超宽带（UWB，Ultra WideBand）技术是一种使用1 GHz以上带宽且无须载波的最先进的无线通信技术，不需要价格昂贵、体积庞大的中频设备，因此冲击无线电系统的体积小、成本低，而且系统发射的功率谱密度可以非常低，甚至低于美国联邦通信委员会（FCC）规定的电磁兼容背景噪声电平，所以短距离超宽带无线电通信系统与其他窄带无线电通信系统可以共存。超宽带技术受到越来越多的关注，并成为通信技术的一个热点。
为了用于室内通信，美国联邦通信委员会（FCC）已经将3.1～10.6 GHz频带向UWB通信开放。IEEE802委员会也已将UWB作为PAN（Personal Area Network）的基础技术候选对象来探讨。UWB 技术被认为是无线电技术的革命性进展，巨大的潜力使得它在无线通信、雷达跟踪及精确定位等方面有着广阔的应用前景。
4.CSS定位技术
CSS即Chirp Spread Spectrum（线性调频扩频技术），以前主要用于脉冲压缩雷达，能够很好地解决冲击雷达系统测距长度和测距精度不能同时优化的矛盾。CSS应用于通信领域开始于1962年。Winkler首先提出把Chirp信号应用到通信领域的想法，但是这仅仅是想法，并没有给出完整的系统实现方案。1966年，Hata和Gott独立地提出基于CSS的HF传输系统，利用了CSS技术对多普勒频移免疫的特性。需要注意的是，当时没有使用声表面波滤波器（SAW）来产生 Chirp信号。1973年，Bush首次提出了使用SAW产生Chirp信号的方法。因为SAW是模拟设备，成本低廉，所以被CSS通信的研究者们广泛采用。