CN101272590A - 到达时间-接收强度联合无线定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种到达时间－接收强度联合无线定位方法及装置，将到达时间判断方法与信号强度判断方法整合起来，找到两种方法所判断得到的位置的交集，认为所述交集即为手机真正的位置所在。从而能够更为准确、方便地定位手机。
Description
技术领域
本发明涉及一种到达时间-接收强度联合无线定位方法。本发明还涉及一种到达时间-接收强度联合无线定位装置。
背景技术
随着无线通讯技术的发展，特别是美国提出应急位置服务要求之后，无线定位服务越来越受到业界的关注。
按照是否需要手机的参与分类，对于手机的定位技术主要分为两种类型：需要手机上报信息的手机定位技术以及不需要手机上报信息的手机定位技术。
前者，网络系统需要通过信令通知手机，而且需要手机主动上报有关测量信息才可以确定手机的具体位置。如此，手机有办法了解其处于被定位状态。并且，手机也可以在用户需要阻止被定位的前提下，通过不上报有关测量信息和上报虚假测量信息的方法，使得自己的位置信息的隐私得到保护。
但是，对于后者，由于不需要手机的主动参与，手机无法确认其是否处于被定位的状态，这对于手机位置的保护造成了一定的困难。这类方法的一个典型就是基于小区号的定位方法。
按照定为参考信号分类，对于手机的定位技术主要分为3种类型：基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。其中，基于手机小区号的定位方法精度较差；基于卫星导航系统的定位方法需要额外的设备以及成本；基于基站信号/手机信号的定位方法基本不需要添加额外设备而且具有中等的定位精度。
传统基于基站信号/手机信号的定位方法如图1所示。系统至少具有三个基站，分别为基站111、基站112、和基站113，和一部具有测量能力的手机12，基站与手机12存在无线传播的信号131、信号132、和信号133，对应测量到的信号传播时间分别为t1、t2、t3。由于无线电波的传播速度为恒定的光速c，所以，手机12与对应基站的距离为di＝ti×c(i＝1，2，…)。以对应基站为圆心、di为半径画圆141、142、143，则所有得到的圆的交点位置即为手机12对应位置。手机12上报其测量的基站信号的发射-接受时延给网络系统，则网络就可以根据这些值计算得到手机的所在位置。
在实际系统中，由于手机与基站之间存在建筑物等的阻挡，实际可以存在直达路径的可能性很小。图2是一种典型的情况，基站21与手机22之间由于存在建筑物23的遮挡，所以不存在理想的直达路径24。同时，由于另一个建筑物25对于基站信号的反射，基站21与手机12之间存在信号传输的路径26。由于几何中的“三角形两边之和大于第三边”的原理，所以按照此时的测量值得到的对应圆的半径会大于实际值，造成位置估计的不准确。
对于这个现象的认识，目前发展出了一些存在非直达路径的定位系统的处理和补偿方法。
第三代(3G，3rd Generation)移动通信系统是目前世界上大多数国家和地区都正在使用或者将会使用的移动通信系统。3GPP(3rd GenerationPartnership Project)作为3G的标准组织，完成了所有有关的标准工作。
有关无线定位方面，3GPP组织采纳了各方面的意见，在其标准中采用了全部三种定位模式：基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。
对于基于基站信号/手机信号的定位，采用了手机测量上报的方法。由手机测量各个基站的信号到达时间，并且通过信令上报网络。而网络则完成计算手机位置的功能。
在3G系统中，物理信道分为公共信道和专用信道两类。其中，公共信道的作用是为小区内全部用户提供信息和服务或者提供时间同步以及相位同步参考。一般而言，公共信道的发射功率是在很长的时间内不变化。特别是，对于那些提供时间同步以及相位同步参考的公共信道，由于其还提供切换的依据，所以发射功率变化的周期很长而且可能保持不变。在宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，W-CDMA)系统中，主公共导频信道(CPICH，Common PIlot CHannel)，以及时分同步码分多址(Time-DivisionSynchronization Code Division-Multiple-Access，TD-SCDMA)系统中的下行导频时隙(Downlink Pilot Time Slot，DwPTS)，就属于这类发射功率变化的周期很长而且可能保持不变的情况。
实际上，对于这些发射功率不变的公共信道的手机端接收功率的测量，也是判断手机位置的方法之一。在存在信号场强分布地图的前提下，根据手机测量也可以确定手机的对应位置。图4为完全空旷情况下，基站的信号强度分布地图，其中基站311位于小区中心。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种正确定位的到达时间-接收强度联合无线定位方法；为此，本发明还提供一种基于该方法来进行无线定位的装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种到达时间-接收强度联合无线定位的方法，包括如下步骤：a.网络根据网络规划结论或者高定位精度手机的实际地理位置-测量时间信息上报结果，获得信号强度地图；b.网络向手机发送测量命令；c.手机测量时间信息；d.手机测量公共信道信号强度信息；e.手机向网络上报公共信道信号强度信息；f.网络根据上报的时间信息，确定手机位置区域；g.网络根据上报的公共信道信号强度信息以及存储的信号强度地图，在f的结果内确定手机位置区域；h.网络根据步骤e和步骤f的结果，确定手机位置区域。
本发明还提供一种到达时间-接收强度联合无线定位装置，由一到达时间位置估计模块、一信号强度位置估计模块、一信号强度地图及一联合位置估计模块所组成；其中，所述到达时间位置估计模块接收手机上报的时间的信息，确定手机位置；所述信号强度位置估计模块，接收手机上报的公共信道信号强度信息以及存储的所述信号强度地图，确定手机位置；所述到达时间位置估计模块和所述信号强度位置估计模块将接收信息汇总统一传送到所述联合位置估计模块，所述联合位置估计模块由此将接收到的手机位置信息取交集来确定手机真实位置。
本发明由于将到达时间判断方法与信号强度判断方法整合起来，找到两种方法所判断得到的位置的交集，认为所述交集即为手机真正的位置所在。从而能够更为准确、方便地定位手机。
附图说明
图1是无线定位的原理图；
图2是实际无线传播的示意图；
图3是基于传播时延的无线定位方法的示意图；
图4是基站的信号强度分布地图；
图5是本发明方法的原理图；
图6是本发明方法的流程图；
图7是本发明装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明如图1所示，系统具有三个基站111、112及113和一部具有测量能力的手机12，基站与手机存在无线传播的信号131、132及133，对应测量到的信号传播时间为t1、t2及t3。由于无线电波的传播速度为恒定的光速c，所以，手机与对应基站的距离为di＝ti×c(i＝1，2，…)。以对应基站为圆心、di为半径画圆141、142及143，则所有得到的圆的交点位置即为手机对应位置。
如图2所示，基站21与手机22之间由于存在建筑物23的遮挡，所以不存在理想的直达路径24。同时，由于另一个建筑物25对于基站信号的反射，基站与手机之间存在信号传输的路径26。
如图3所示是基于传播时延的无线定位方法的示意图。其中，对于手机的接入基站311，实际直达路径测量估计的范围应该为较小的圆内区域321，但是由于非直达路径的存在，根据实际测量数据估计出的位置为大圆区域331。对于其他两个基站312和313也都存在实际范围322、323和估计范围332、333。系统可以判断，对应手机位置在三个估计范围的交汇部分34。
如图4所示是基站的信号强度分布地图。其中，基站311位于小区中心，不同强度信号区域成同心圆分布，且位于同一同心圆环内的信号强度基本一致，信号强度由内环到外递减。
如图5所示是本发明方法的原理图。其中，基站311位于小区中心，不同强度信号区域成同心圆分布。且位于同一同心圆环内的信号强度基本一致，信号强度由内环到外递减。对应达到时间判断方法，对应手机位置在三个估计范围的交汇部分34。所以，具体手机所在位置为信号强度判断与到达时间判断方法的交汇区域51。
如图6所示是本发明方法的流程图。
a.网络根据网络规划结论或者高定位精度手机的实际地理位置-测量时间信息上报结果，获得信号强度地图；
b.(传统技术)网络向手机发送测量命令；
c.(传统技术)手机测量有关时间信息；
d.手机测量有关公共信道信号强度信息；
e.(传统技术)手机向网络上报有关时间信息；
f.手机向网络上报有关公共信道信号强度信息；
g.(传统技术)网络根据上报的有关时间信息，确定手机位置区域；
h.网络根据上报的有关公共信道信号强度信息以及存储的信号强度地图，确定手机位置区域；
i.网络根据步骤e和步骤f的结果，确定手机位置区域。
如图7所示是本发明网络设备的结构图。其由一到达时间位置估计模块、一信号强度位置估计模块、一信号强度地图及一联合位置估计模块所组成；其中，所述到达时间位置估计模块接收手机上报的有关时间的信息，确定手机位置；所述信号强度位置估计模块，接收手机上报的有关公共信道信号强度信息以及存储的所述信号强度地图，确定手机位置；所述到达时间位置估计模块和所述信号强度位置估计模块将接收信息汇总统一传送到所述联合位置估计模块，所述联合位置估计模块由此将接收到的手机位置信息取交集来确定手机真实位置。
Claims (2)
1. 一种到达时间-接收强度联合无线定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.网络根据网络规划结论或者高定位精度手机的实际地理位置-测量时间信息上报结果，获得信号强度地图；
b.网络向手机发送测量命令；
c.手机测量时间信息；
d.手机测量公共信道信号强度信息；
e.手机向网络上报公共信道信号强度信息；
f.网络根据上报的时间信息，确定手机位置区域；
g.网络根据上报的公共信道信号强度信息以及存储的信号强度地图，在所述步骤f的结果内确定手机位置区域；
h.网络根据步骤e和步骤f的结果，确定手机位置区域。
2. 一种到达时间-接收强度联合无线定位装置，其特征在于：由一到达时间位置估计模块、一信号强度位置估计模块、一信号强度地图及一联合位置估计模块所组成；其中，所述到达时间位置估计模块接收手机上报的时间的信息，确定手机位置；所述信号强度位置估计模块，接收手机上报的公共信道信号强度信息以及存储的所述信号强度地图，确定手机位置；所述到达时间位置估计模块和所述信号强度位置估计模块将接收信息汇总统一传送到所述联合位置估计模块，所述联合位置估计模块由此将接收到的手机位置信息取交集来确定手机真实位置。
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