一 課題背景及研究意義
1.1 課題背景
本課題屬於實際應用類課題。現如今利用基站定位移動終端使用者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，創新性的採用利用手機定位基站位置的想法。想要完成這個課題並達到既定的目標要求，需要涉及地面無線定位技術、行動通訊原理、Android應用開發以及Java語言的程式設計等多領域學的科專業知識與技能。
1.2 研究意義
本課題旨在鍛鍊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並進行互相滲透，融會貫通。在鍛鍊能力的同時，通過本課題最終做出的成果也有一定的實際應用意義。最終開發出的程式可以用來獲取周邊基站的位置，獲取基站及其所屬運營商資訊，找出不屬於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）。該碼用於識別一個小區(基站/一個扇形小區)所覆蓋的區域。其結構是 ：
MCC+MNC+LAC+CID ，其中各項程式碼的具體定義為：
MCC：移動國家碼 （中國為460）
MNC：行動網路碼 （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，建立完整的基站資料庫，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式皆採用這一思路，通過手機訊號獲取基站資訊，再呼叫第三方的資料庫獲取基站的經緯度資訊，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，超寬頻）無線通訊定位技術。
2.2.1 GPS定位原理
24顆衛星平均分佈在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座標、執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訊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座標值。使用者只要利用接受裝置接收到3個衛星訊號,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個以上衛星訊號來定出使用者所在之位置及高度。
2.2.2 UWB無線通訊定位技術
UWB定位技術屬於無線定位技術的一種。無線定位技術是指用來判定移動使用者位置的測量方法和計算方法，即定位演算法。目前最常用的定位技術主要有：時差定位技術、訊號到達角度測量(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，除了用於GSM系統，在其他諸如AMPS和CDMA系統中也廣泛應用，UWB定位採用的也是這種技術。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)發出的高斯脈衝訊號。為了避免訊號發生碰撞，每個待測點都 有自己的程式碼序列。當一個高斯脈衝中程式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。當收到訊號的位移與對照訊號相 吻合，即出現一個相關高峰訊號。這樣就容易判斷是否收到正確的程式碼序列。處理接收到的脈衝序列得到接收時間，從而計算得到待測點的座標。
三 研究方法及內容
3.1 定位原理
採用三角定位法。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傳送無線電訊號，通過測量訊號傳輸時間獲取距離資訊，再通過幾何計算得到基站的具體位置。
具體演算法如下所示，
設已知錨節點，即已知的三位測試者所處位置的座標分別為( xa, ya, za ), ( xb, yb, zb ) , ( xc, yc, zc ), 未知節點，即所要定位的基站位置座標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