CN100406908C - 一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统，用于码分多址(CDMA)移动通信网，该方法首先对移动台发送的码流进行解码，对导频相位测量过滤并计算各个非参考扇区与参考扇区的导频相位差，然后对导频相位测量进行优选和位置计算，最后对多次定位结果进行优选，最终对定位结果进行编码发送给移动台。采用该方法的高级前向链路三角定位的位置解算系统，定位精度能到达理想的效果。为了验证本发明，使用真实环境进行了测试，并严格按照上述的方法和原则方法位置解算，最终算得结果和真值点进行了比较，定位误差可以在100米之内。在目前的无线环境和基于AFLT定位技术下，是比较理想的效果。

Description

一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)移动通信网的定位解算方法及系统，特别是涉及基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统。

背景技术

基于位置的业务(LBS：Location Based Services)，又称移动位置业务或定位业务，是指移动通信网络通过特定的定位技术获取移动终端地理位置信息(经纬度坐标)，提供给移动用户本人、通信系统或第三方，并借助一定的电子地图信息的支持，为移动用户提供与其位置相关的呼叫或非呼叫类业务。日前，随着位置业务的迅速发展，与其相适应的定位技术也得以迅速的发展。

在CDMA移动通信网的定位方式中，包括基于小区的定位、基于全球定位系统(GPS)的定位、基于高级前向链路三角(AFLT：Advanced Forward-Link Trilateration)的定位和混和(Hybrid)定位几种方式。当前较精确的定位方式是混和定位方式，它融合了GPS和AFLT技术，适应多种环境下的定位。理论上，AFLT方式定位精度能够达到50到100米之间。

AFLT的定位原理是移动台(MS)通过测量三个或者三个以上扇区(Sector)的导频信号，得到各个扇区的导频相位测量信息(PPM：Pilot Phase Measurement)；而后，定位实体(PDE：Position Determination Entity)根据该测量结果结合基站数据库(BSA，BaseStation Almanac)中扇区信息，采用合适的位置计算方法，计算出移动台的位置结果。

在CDMA移动通讯网中移动台发起定位时，首先从移动台自身保存的邻区列表中选取与服务扇区有相同频点(Serving freq)的激活的扇区形成一个PPM查找列表；然后从查找列表中选取扇区，按照一定的规则逐一完成导频相位的测量；完成测量后，将PPM按照TIA/EIA/IS-801-1协议(Position Determination Service Standard forDual-Mode Spread Spectrum Systems-Addendum)进行编码；然后通过TCP/IP协议或数据突发消息(Data Burst Messages)作为层载，将PPM信息上传给PDE。PDE结合基站数据库的扇区信息完成位置的计算，将结果发送给移动台；上述流程也可以通过移动台向PDE请求基站数据库信息，然后在移动台上完成位置的计算。

按照3GPP2(第三代移动通信标准化的伙伴项目2)标准规定，移动台和定位实体之间遵照TIA/EIA/IS-801-1协议进行交互的。

但是标准中并没有对定位实体(PDE)的实现和如何利用移动台上报的导频相位测量信息(PPM)进行位置的解算做进一步的解释和规定。同时，目前存在的基于GPS定位系统或者混和定位和基于小区的定位，存在以下几个问题：

在深度室内或者多云室外时，移动台(MS)往往无法检测到GPS卫星信号；

对专有的GPS卫星的依赖性较强，相应的辅助设备要求的投入较高；

使用GPS的定位时间较长，且定位精度较低。

AFLT定位是一种能获得比基于小区定位更高的位置精度，比GPS定位或混和定位对外设依赖更低的定位方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是要提供一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统组成，以提高定位精度，该方法及系统组成思路清晰、简洁实用，定位精度较高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法，其中，包括以下步骤：

a.对移动台发送的扇区导频相位测量执行解码操作；

b.过滤解码后的所述扇区导频相位测量，并获取扇区的伪随机噪声PN、非参考扇区与参考扇区到达所述移动台的时差，并校正所述时差；

c.根据过滤后所述扇区导频相位测量和服务扇区信息获取服务扇区和非服务扇区的地理位置信息；

d.从过滤后的所述扇区导频相位测量中选取预定数量的扇区导频相位测量构成最优导频相位测量组合；

e.根据所述最优导频相位测量组合和所述服务扇区和非服务扇区地理位置信息利用定位算法进行位置计算得到定位结果；

f.从所述定位结果中选取最优定位结果；及

g.对所述最优定位结果编码并发送到所述移动台或/和移动定位中心。

上述的位置解算方法，其中，步骤a依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述的解码操作；步骤g依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述编码操作。

上述的位置解算方法，其中，所述步骤e和步骤f之间还包括步骤：

e1.判断是否需要再次进行所述步骤d和步骤e，如果不需要进入步骤f；否则，进行下一步骤；

e2.根据系统预设的先验值，从所述最优导频相位测量组合中选取合适的导频相位测量计算定位结果；

所述步骤d到所述步骤e2可以重复多次。

上述的位置解算方法，其中，所述步骤b包括以下步骤：

b1.根据导频相位误差估计过滤所述扇区导频相位测量；

b2.根据过滤后的所述扇区导频相位测量计算所述扇区的PN和所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差；及

b3.校验到达时差，所述参考扇区对应的时差为0。

上述的位置解算方法，其中，所述步骤c包括以下步骤：

c1.根据所述过滤后的扇区导频相位测量中的服务基站ID、频点和频段获取所述服务扇区的地理位置信息；

c2.根据所述非参考扇区的PN、所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差获取所述非服务扇区的地理位置信息。

上述的位置解算方法，其中，所述步骤c2又包括以下步骤：

c21.设定三个查找条件：I.与服务扇区系统标识、服务扇区网络标识、服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库、II.与服务扇区网络标识、服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库和III.与服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库；

c22.根据查找条件I查找非参考扇区，如果个数大于0则进行下一步，如果无法找到非参考扇区则利用查找条件II查找非参考扇区，如果个数大于0则进行下一步，如果无法找到非参考扇区则利用查找条件III查找非参考扇区；

c23.计算所述服务扇区天线和所述非参考扇区天线的距离，并选出距离最短的非参考扇区；

c24.判断所述距离最短的非参考扇区是否为无效扇区，如果不是则进行下一步，如果是则返回步骤c22利用下一个查找条件查找所述非参考扇区；

c25.从基站数据库中获取该扇区的地理位置信息。

上述的位置解算方法，其中，所述步骤d又包括以下步骤：

d1.对过滤后的所述扇区导频相位测量按扇区所属基站的不同进行分组；及

d2.从所述分组中选取由一个参考扇区的导频相位测量和多个非参考扇区的导频相位测量组成初始导频相位测量组合，每个基站最多只能选出一个扇区；及

d3.从所述初始导频相位测量组合中选取所述最优导频相位测量组合。

上述的位置解算方法，其中，所述的步骤d3又包括以下步骤：

d31.计算所述初始导频相位测量组合中非参考基站与参考基站的距离及距离的均方差，评估后得到距离方差评估值；

d32.计算所述初始导频相位测量组合中以参考基站为顶点，相邻基站间的夹角及夹角的均方差，评估后得到夹角方差评估值；

d33.根据步骤d31和步骤d32中得到的所述距离方差评估值和所述夹角方差评估值进行加权平均；及

d34.选取加权平均值最大的所述初始导频相位测量组合作为所述最优导频相位测量组合。

上述的位置解算方法，其中，所述的每个基站最多只能选出一个扇区依据以下步骤完成：

d21.根据所述参考扇区导频相位测量和从所述非参考基站中任选的一个导频相位测量来计算所述移动台的初始位置；

d22.计算所述非参考基站的扇区中心到初始位置的距离；

d23.判断最短距离和第二短距离是否相等，如果不相等，选取距离最短的相应扇区的导频相位测量，否则进行下一步；

d24.根据基站数据库中的扇区方向角、张角和初始位置，选取覆盖所述初始位置的扇区的导频相位测量信息。

上述的位置解算方法，其中，步骤d33中，所述距离方差评估值的权重大于所述夹角方差评估值的权重。

上述的位置解算方法，其中，所述距离方差评估值和距离的均方差成反比例关系，所述夹角方差评估值和夹角的均方差成反比例关系。

上述的位置解算方法，其中，所述的步骤f又包括以下步骤：

F1.计算所述定位结果的所有导频相位测量的残差；

F2.选取残差最小的所述定位结果作为最优定位结果。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种基于高级前向链路三角定位的位置解算系统，其中，包括：

编码/解码子系统，用于将移动台发送过来的扇区导频相位测量解码，并将最优定位计算结果编码后发送给所述移动台和移动定位中心；

导频解算子系统，用于根据所述编码/解码子系统解码后的导频相位测量获取所述非参考扇区的PN、所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差；

基站数据库子系统，用于根据所述导频解算子系统的执行结果获取服务扇区和非服务扇区的地理位置信息；

导频优选子系统，从所述导频相位测量中选出最优导频相位测量组合；

位置解算子系统，利用所述最优导频相位测量组合和所述服务扇区和非服务扇区的地理位置信息进行位置计算得到定位结果；

位置结果优选子系统，用于从所述定位结果中选取最优定位结果。

上述的位置解算系统，其中，所述编码/解码子系统依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述的解码或编码。

由上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法及系统，首先对移动台发送的码流进行解码，对导频相位测量过滤并计算各个非参考扇区与参考扇区的导频相位差，然后对导频相位测量进行优选和位置计算，最后对多次定位结果进行优选。最终对定位结果按照IS801协议进行编码发送给移动台。

本发明提供的一种清晰简洁实用的高级前向链路三角定位的位置解算方法，使得定位精度到达理想的效果；为了验证本发明，使用真实环境进行了测试，并严格按照上述的方法和原则方法位置解算，最终算得结果和真值点进行了比较，定位误差可以在100米之内。在目前的无线环境和基于AFLT定位技术下，是比较理想的效果。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明位置解算系统的结构示意图；

图2是本发明基于AFLT定位的位置解算流程图；

图3是本发明计算TDOA流程图；

图4是本发明利用PN查找扇区流程图；

图5是本发明扇区优选流程图；

图6是本发明导频相位组合选取流程图；

图7是本发明同一基站扇区选取流程图；

图8是本发明扇区和真值点的位置测试布局图；及

图9是本发明定位结果误差图。

具体实施方式

图1给出了本发明位置解算系统的系统结构示意图，具体包括：编码/解码子系统11、导频解算子系统12、基站数据库子系统13、导频优选子系统14、位置解算子系统16、位置结果优选子系统15，其中：

编码/解码子系统11，遵照IS801协议将移动台2发送过来的IS801码流解成相应的结构，并将最终定位计算结果编成IS801码流；

导频解算子系统12，负责将移动台2测得的PPM解算出导频相位差和扇区PN，并且完成相位差的修正，PN(Pseudo Random Noise)是伪随机噪声；

基站数据库子系统13，获取相应扇区天线的位置信息的功能；

导频优选子系统14，完成根据位置解算子系统16的要求对上述扇区进行优选组合的功能；

位置解算子系统16，根据先验信息和优选出的导频相位测量组合，选取定位算法，完成位置结果的解算；

位置结果优选子系统15，从位置解算系统输出的多个位置结果中，优选出精度最高的位置结果。

图2给出了本发明中基于高级前向链路三角定位的位置解算方法的流程图，如图1和图2所示，本发明中基于高级前向链路三角定位的位置解算方法的具体流程描述如下：

S1编码/解码子系统11接收到移动台2发送上来的导频相位测量后，根据IS801协议将码流解成用于计算的数据结构，如导频相位测量等，其中，导频相位测量是测量后的导频相位结果，可用于测算移动台2到基站的相对或者绝对距离；

S2导频解算子系统12根据服务扇区信息，从上述解码后的导频相位测量中推算出导频相位差和对应的扇区PN，并且对导频相位测量进行过滤，对导频相位差进行校正，其中，导频相位差是一个非参考扇区到达移动台和参考扇区到达移动台的时钟差(时间差)，也就是非参考扇区的导频相位测量减去参考扇区的导频相位测量；

S3基站数据库子系统13根据推算出的扇区PN和服务扇区信息，从基站数据库13中查找相匹配的扇区，提取其相应的地理位置信息；

S4导频优选子系统14根据导频相位测量数量和位置解算子系统15的要求，从上述导频相位测量中优选出能降低定位误差的导频相位测量组合；

S5位置解算子系统16使用优选出的组合进行位置计算；

S6判断是否需要再次导频相位测量优选和位置计算，如果不需要进入步骤S8，否则，进行步骤S7；

S7根据系统中预先设定先验值选取合适的算法，向导频优选子系统14请求指定个数的导频相位测量；步骤S4-S7可以循环多次，进行多次的位置计算，再从中选取最优值，其中，先验值和具体当地的背景有关，包括基站以及周围的建筑物，在多次定位过程中逐渐形成的一个类似于当地地貌和硬件特征的一个值；

S8位置结果优选子系统15根据上述多次计算的位置结果，对定位结果进行评估，选取出最优的定位结果；

S9最优位置结果通过编码子系统11进行编码后，将定位结果发送给移动台2或者移动定位中心3。

所述步骤S1中是根据3GPP2的TIA/EIA/IS-801-1协议(Position DeterminationService Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Systems-Addendum)进行解码的。将PPM信令码流解码后，将可以获得如下参数，如下表所示：

参数名称	中文名称
		TIME_REF_MS	MS参考时间
OFFSET_INCL	包含系统时钟偏移量标志
		MOB_SYS_T_OFFSET	时钟偏移量
REF_PN	参考扇区的对应的PN
		REF_PILOT_STRENGTH	参考扇区的导频信号强度
BAND_CLASS	服务扇区频段
		CDMA_FREQ	服务扇区频点
BASE_ID	服务扇区ID
		SID	服务扇区SID
NID	服务基站NID
		TOTAL_RX_PWR	服务扇区的输出功率
PART_NUM	信令包号
		TOTAL_PARTS	信令包数
NUM_PILOTS_P	共测得的导频相位数

NUM_PILOT_P即本次定位测得的扇区数，其包含相应的导频测量记录，如下表所示，一条记录对应着一个扇区的测量。

PILOT_PN_PHASE	测得的PN导频相位
		PILOT_STRENGTH	测得的PN导频强度
RMS_ERR_PHASE	误差校验

PPM解码后的信息包括两部分：一部分是服务扇区的信息，包括服务扇区频点、服务扇区频段、服务扇区ID(标识)、服务扇区SID(System Identification，系统识别)、服务扇区NID(网络识别，Network Identification)；另一部分是非服务扇区信息，主要是一个导频相位，从导频相位中可以推导出PN和相位差；

如图3所示，所述步骤S2中具体包括S21-S24步骤：

S21过滤原始导频相位测量过滤；

移动台测量其到达各个扇区的导频相位时，会对测得的相位进行一次误差估计，该误差值可以通过IS801协议给出的公式进行计算。根据这个误差可过滤掉部分扇区的导频相位测量，因为引入该导频相位测量只会引起最终位置结果精度的降低，在本实施例中，当误差大于244米时过滤该记录。

S22计算扇区PN和到达时差；

PN，即PN sequence offset，在C网中，每个扇区都有一个PN值，而且每个扇区的PN和周围扇区的PN都是不同的，标识着其对PN＝0扇区的相位偏移量，其数值单位是64倍的码片；

在CDMA网络中，移动台进入一个扇区时，会收到各个扇区发送过来的时钟同步信号，其中时钟同步信号最先到达的扇区为参考扇区(RefSector)，其他扇区为非参考扇区(NonRefSector)，参考扇区所属的基站称为参考基站(RefBS)，其他基站称为非参考基站(NonRefBS)。而此移动台进行语音、数据业务时与该移动台交互的扇区，称为服务扇区(SrvSector)，相应的基站称为服务基站(SrvBase)。

在移动台定位测量中，测得的服务扇区之外的扇区为非服务扇区(NonSrvBase)。参考扇区往往是距离移动台较近的扇区，多是服务扇区。参考扇区的PN值即是Ref_PN；移动台收到参考扇区发送过来的时钟同步信号后，会将自己的时钟同步为该时钟；其实同步后移动台的时钟并不是参考扇区的时钟，而是参考扇区的PN值对应的码片数加上该时钟同步信号从扇区天线到达移动台所经历的时间片数；其他任一非参考扇区的时钟同步信号再到达移动台时，移动台就测得一个由该参考扇区和非参考扇区形成的相位差，也就是相对移动台时钟的相位差；即上述参数的PILOT_PN_PHASE，该参数包含两个信息：扇区的PN和该扇区信号到达移动台与参考扇区信号到达移动台的时间片之差，即TDOA；根据上述思想，可以推导出各个扇区的PN和非参考扇区(即TargetSector)信号到达移动台和参考扇区信号到达移动台的时差TDOA(Target，RefPN)。

S23到达时差校验。

上面计算出的到达时差包括参考扇区的TDOA(Target，RefPN)，理论上参考扇区的TDOA应该是0。目前的移动通信网中，由于各种原因，上述计算的TDOA(Target，RefPN)存在有系统误差，需要对每一个TDOA(Target，RefPN)进行修正，以保证定位精度的提高。该修正后时间差与光速进行单位换算后的乘积，就是移动台到达该扇区天线位置和参考扇区天线位置的距离差；

所述步骤(S3)中具体包括如下步骤：

S31服务扇区的地理位置信息的获取；

移动台上报的PPM消息中，包括服务扇区的ID(BASEID)、频点(CDMA_FREQ)、频段(BAND_CLASS)，这三个字段能够唯一标识一个扇区；根据这三个字段，查询出服务扇区的相关位置信息。

S32非服务扇区的地理位置信息的获取；

移动台上报的PPM消息中，仅仅包含非参考扇区的PN和非参考扇区信号到达移动台和参数扇区信号到达移动台的时差；所以需要根据扇区PN确定出是哪个扇区，才能进一步得到扇区的相关地理位置信息，完成移动台位置的计算。CDMA网本身就是PN复用，只要相邻扇区的PN不相同即可，因此相同的PN扇区在基站数据库中存在多条记录；但实际工程中，为了能够正常进行切换，提供整个网络的通话质量，一般在网络规划时相邻的两个扇区的PN相差尽量的大，但是基站数据库中不包含扇区邻区列表，所以在基站数据库中相同PN的重复很多。现在的问题就是根据上报的参考扇区的信息，从这些重复的记录中确定出非参考扇区；移动台在进行PPM测量时，一般是从其邻区列表中搜索到的小区进行导频相位测量，所以某一指定PN值的非参考扇区是指PN值等于该指定值，且距离参考扇区最近的扇区。基于以上说明和原则，如图4所示，采用S321-S325步骤根据PN值确定非参考扇区：

S321依次根据以下三个条件在数据库中检索，然后进行S322等步骤直至找到匹配的扇区：

与服务扇区SID，NID，Freq_CDMA相同且PN等于指定PN的数据记录；

与服务扇区NID，CDMA_FREQ相同且PN等于指定PN的数据记录；

与服务扇区Freq_CDMA相同且PN等于指定PN的数据记录；

S322判断查到的扇区个数n是否大于0；如果是，进行S323步骤；否则，进行S321步骤的下一个条件寻找；

S323计算上述步骤S31中确定的服务扇区天线和这n个扇区天线的距离，并选出距离最短的非扇区；

S324根据当前网络的实际情况，选取一定的标准判断是否为无效扇区。比如说，服务扇区天线和该扇区天线的间距离是50公里，可以认为是无效扇区，因为当前移动台一般不会测量到这么远的导频；如果是无效扇区，进行步骤S321的下一个条件，否则，进行S325步骤；

S325该扇区即是该PN对应的扇区，从基站数据库中提取相应的地理位置信息，完成本PN对应扇区的查找。

如图5所示，所述步骤(S4)中具体包括如下步骤：

S41导频优选系统将移动台测得的导频相位测量按其扇区所属基站的不同进行分组，组数也就是移动台本次测到的基站数；

S42假定位置解算系统的请求导频相位测量个数为m，按照每个基站最多只能选取一个扇区的原则，从上述分组后的基站中选取出由参考扇区导频和m-1个非参考扇区导频相位测量构成的导频相位测量组合；

S43因一个基站的各个扇区天线经纬相差很小，在上述选取过程中如果发生一个基站存在两个或者更多的均可以作为一个组合中的导频相位测量的情况，可以使用下面的方法进行进一步的判断使用那个导频进行计算，如图7所示：

S431由参考扇区导频测量和从非参考基站中任选的一个导频相位测量构成一组导频相位测量，计算出一个位置，称为移动台的初始位置，也可以通过其他方式计算移动台的初始位置；

S432计算非参考基站的各扇区中心到初始位置的距离，其中，一个基站一般分为三个扇形区域，每个扇区是120度的张角，扇区中心是该扇区的几何中心；注意扇区天线的位置并不在扇区中心，而是聚集在基站中心；

S433判断最短距离和第二短距离是否相等或相近，如果不相等或相近，选取距离最短的相应扇区的导频测量；否则，进行步骤S434；

S434根据基站数据库中的各扇区方向角，张角和初始位置，选取覆盖初始位置的那个扇区的导频相位测量。

S42步骤中的导频相位测量的组合可以按照S421-S424步骤进行选取，如图6所示：

S421分别计算这m-1个非参考基站与参考基站的距离及距离的均方差，并根据均方差的大小进行评估打分，均方差越小，分值越高；反之，则分值越低；

S422计算以参考基站为顶点，其他m-1个基站中相邻两个基站的夹角及夹角的均方差，并根据均方差的大小进行评估打分，均方差越小，分值越高；反之，则分值越低；

S423对距离均方差的估分和夹角均方差的估分进行加权平均，一般距离方差估分的权重大于夹角方差估分的权重；

S424计算完所有可能的组合后，选取加权平均值最大的那组导频相位测量组合；

所述步骤(S5)中的位置计算方法，参见电子工业出版社2002年出版的范平志著的《蜂窝网无线定位》，目前在基于蜂窝网络的移动台中存在以下几种定位算法：

Fang算法：主要针对利用3个扇区对移动台进行二维位置定位的算法；

Chan算法：主要针对噪声服从高斯分布环境下进行定位的算法，定位精度较高；

Friedlander算法：其主要利用了最小二乘和加权最小二乘误差判断来解定位问题；及

其他算法；

上述各个定位算法各有不同的特点，在不同的蜂窝网络环境中表现出来的性能各不相同，但是没有一种算法能在不同的蜂窝网络环境中都表现出最佳的性能。为此，现在一般利用先验信息，采用几种不同的定位算法，进行计算，最后进行最优位置结果的选取；

所述步骤(S8)中具体采用如下方式：

假定计算得到的移动台位置结果为(x，y)，第i个测得扇区的天线位置为(x_i，y_i)，扇区天线信号到达移动台与参考扇区天线(x₁，y₁)信号到达移动台的时间片之差为t_i，1，移动台测得的导频相位测量个数是N个；

计算测得的所有导频相位测量的残差R：

$R=\underset{i=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{((\sqrt{{(x_i-x)}^2+{(y_i-y)}^2}-\sqrt{{(x_1-x)}^2+{(y_1-y)}^2})-{\mathrm{Ct}}_{i,1})}^2$

其中C为电波传播速度。

计算上述各个定位结果的残差，选取残差最小的位置结果作为最优位置结果。

为了对上述方法和结论进行验证，使用GpsOne芯片的手机进行了现场测试。图8是扇区和真实点的位置图，分别在P1-P9 9个真值点每个点进行了50次测试。按照上述发明中的方法和原则进行了位置解算，最终算得结果和真值点进行了比较，定位误差可以控制在100米之内，如图9所示。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于高级前向链路三角定位的位置解算方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.对移动台发送的扇区导频相位测量执行解码操作；

b.过滤解码后的所述扇区导频相位测量，并获取扇区的伪随机噪声PN、非参考扇区与参考扇区到达所述移动台的时差，并校正所述时差；

c.根据过滤后的所述扇区导频相位测量和服务扇区信息获取服务扇区和非服务扇区的地理位置信息；

d.从过滤后的所述扇区导频相位测量中选取预定数量的扇区导频相位测量构成最优导频相位测量组合；

e.根据所述最优导频相位测量组合和所述服务扇区和非服务扇区地理位置信息利用定位算法进行位置计算得到定位结果；

f.从所述定位结果中选取最优定位结果；及

g.对所述最优定位结果编码并发送到所述移动台或/和移动定位中心。

2.根据权利要求1所述的位置解算方法，其特征在于：步骤a依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述的解码操作；步骤g依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述编码操作。

3.根据权利要求1或2所述的位置解算方法，其特征在于，所述步骤e和步骤f之间还包括步骤：

e1.判断是否需要再次进行所述步骤d和步骤e，如果不需要进入步骤f；否则，进行下一步骤；

e2.根据系统预设的先验值，从所述最优导频相位测量组合中选取合适的导频相位测量计算定位结果；

所述步骤d到所述步骤e2可以重复多次。

4.根据权利要求1或2所述的位置解算方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

b1.根据导频相位误差估计过滤所述扇区导频相位测量；

b2.根据过滤后的所述扇区导频相位测量计算所述扇区的PN和所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差；及

b3.校验到达时差，所述参考扇区对应的时差为0。

5.根据权利要求1或4所述的位置解算方法，其特征在于，所述步骤c包括以下步骤：

c1.根据所述过滤后的扇区导频相位测量中的服务基站ID、频点和频段获取所述服务扇区的地理位置信息；

c2.根据所述非参考扇区的PN、所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差获取所述非服务扇区的地理位置信息。

6.根据权利要求5所述的位置解算方法，其特征在于，所述步骤c2又包括以下步骤：

c21.设定三个查找条件：I.与服务扇区系统标识、服务扇区网络标识、服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库、II.与服务扇区网络标识、服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库和III.与服务扇区频点相同且PN等于指定PN的数据库；

c22.根据查找条件I查找非参考扇区，如果个数大于0则进行下一步，如果无法找到非参考扇区则利用查找条件II查找非参考扇区，如果个数大于0则进行下一步，如果无法找到非参考扇区则利用查找条件III查找非参考扇区；

c23.计算所述服务扇区天线和所述非参考扇区天线的距离，并选出距离最短的非参考扇区；

c24.判断所述距离最短的非参考扇区是否为无效扇区，如果不是则进行下一步，如果是则返回步骤c22利用下一个查找条件查找所述非参考扇区；

c25.从基站数据库中获取该扇区的地理位置信息。

7.根据权利要求1所述的位置解算方法，其特征在于，所述步骤d又包括以下步骤：

d1.对过滤后的所述扇区导频相位测量按扇区所属基站的不同进行分组；及

d2.从所述分组中选取由一个参考扇区的导频相位测量和多个非参考扇区的导频相位测量组成初始导频相位测量组合，每个基站最多只能选出一个扇区；及

d3.从所述初始导频相位测量组合中选取所述最优导频相位测量组合。

8.根据权利要求7所述的位置解算方法，其特征在于，所述的步骤d3又包括以下步骤：

d31.计算所述初始导频相位测量组合中非参考基站与参考基站的距离及距离的均方差，评估后得到距离方差评估值；

d32.计算所述初始导频相位测量组合中以参考基站为顶点，相邻基站间的夹角及夹角的均方差，评估后得到夹角方差评估值；

d33.根据步骤d31和步骤d32中得到的所述距离方差评估值和所述夹角方差评估值进行加权平均；及

d34.选取加权平均值最大的所述初始导频相位测量组合作为所述最优导频相位测量组合。

9.根据权利要求7所述的位置解算方法，其特征在于，所述的每个基站最多只能选出一个扇区依据以下步骤完成：

d21.根据所述参考扇区导频相位测量和从所述非参考基站中任选的一个导频相位测量来计算所述移动台的初始位置；

d22.计算所述非参考基站的扇区中心到初始位置的距离；

d23.判断最短距离和第二短距离是否相等，如果不相等，选取距离最短的相应扇区的导频相位测量，否则进行下一步；

d24.根据基站数据库中的扇区方向角、张角和初始位置，选取覆盖所述初始位置的扇区的导频相位测量信息。

10.根据权利要求8所述的位置解算方法，其特征在于，步骤d33中，所述距离方差评估值的权重大于所述夹角方差评估值的权重。

11.根据权利要求8所述的位置解算方法，其特征在于，所述距离方差评估值和距离的均方差成反比例关系，所述夹角方差评估值和夹角的均方差成反比例关系。

12.根据权利要求1所述的位置解算方法，其特征在于，所述的步骤f又包括以下步骤：

f1.计算所述定位结果的所有导频相位测量的残差；

f2.选取残差最小的所述定位结果作为最优定位结果。

13.一种基于高级前向链路三角定位的位置解算系统，其特征在于，包括：

编码/解码子系统，用于将移动台发送过来的扇区导频相位测量解码，并将最优定位计算结果编码后发送给所述移动台和移动定位中心；

导频解算子系统，用于根据所述编码/解码子系统解码后的导频相位测量获取所述非参考扇区的伪随机噪声PN、所述非参考扇区与所述参考扇区到达所述移动台的时差；

基站数据库子系统，用于根据所述导频解算子系统的执行结果获取服务扇区和非服务扇区的地理位置信息；

导频优选子系统，从所述导频相位测量中选出最优导频相位测量组合；

位置解算子系统，利用所述最优导频相位测量组合和所述服务扇区和非服务扇区的地理位置信息进行位置计算得到定位结果；

位置结果优选子系统，用于从所述定位结果中选取最优定位结果。

14.根据权利要求13所述的位置解算系统，其特征在于：所述编码/解码子系统依照TIA/EIA/IS-801-1协议进行所述的解码或编码。

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