CN100431370C - 模拟移动台系统、模拟移动台定位测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

模拟移动台系统包括人机交互模块，控制模块，测量数据推导模块，数据库管理模块，编码/解码模块。模拟移动台定位测试系统，包括模拟移动台系统和移动定位中心、定位实体和卫星数据接收机。测试方法为：通过人机交互模块，完成测试请求的定制，并发送到控制模块完成各个测试任务的定时触发设置；控制模块收到定时触发的测试任务后，发起与定位实体基于TCP/IP连接；测量数据推导模块完成导频相位和卫星伪距的推算；控制模块利用推算出的信令数据完成和定位实体各种定位流程的信令交互；将定位实体计算出的位置结果发送到人机交互模块。本发明可以在任何时间，对服务区的任何地点进行测试，避免测试过程中的时空限制。

Description

模拟移动台系统、模拟移动台定位测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及移动通信网络系统，具体是涉及一种模拟移动台对移动台定位的测试。

背景技术

基于位置的业务(Location Based Services，简称LBS)，又称移动定位业务或位置业务，是指移动网络通过特定的定位技术获取移动终端的地理位置信息(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。随着移动定位业务的推出，移动用户量的不断扩大，势必对移动定位系统的稳定性及处理能力提出了更高的要求。因此，如何更好地测试移动定位系统的稳定性以及处理能力则显得尤为重要。

移动通信网的定位方式中，包括基于小区的定位、基于传统GPS(GlobalPositioning System，即全球卫星定位系统)系统的定位、基于高级前向链路三角(AFLT，Advanced Forward-Link Trilateration)的定位和AGPS定位等几种方式。其中AGPS定位是将GPS定位和移动通讯系统相结合的一种定位方式，因其定位速度快，定位精度高而被广泛应用。

图1描述了基于AGPS技术的移动通讯网络定位系统实体构架示意图。该定位系统主要包括移动台、移动定位中心、定位实体、GPS信号接收机，GPS卫星等。其中：

移动台是定位业务的用户端设备，主要功能是提供移动终端定位相关的测量信息，通过移动通信网完成与定位实体的信令交互，同时完成部分定位业务的应用实现。移动台也可以从定位实体下载辅助数据完成位置计算。在一次定位中移动台测量到的参数值，是由移动台距离周围基站的距离和太空卫星的距离决定的，其定位流程也是由GPS芯片当前的状态决定的，这些给移动台定位系统的测试带来了很大的困难。

移动定位中心是定位业务实现的核心实体，主要功能是控制定位过程，同各个实体交互，以及存储和提供用户的位置信息等。

定位实体的功能主要是对移动台送到网络侧的信息进行处理，根据其管理的基站地理位置信息和GPS卫星数据，计算出移动终端的位置或者提供给移动台测量需要的辅助数据，包括用于搜索GPS卫星的辅助数据和用于计算位置的基站地理位置信息数据。

GPS信号接收机的主要功能是接收GPS卫星信号数据，并将其发送给定位实体。

GPS卫星的功能是时时发送卫星信号数据。

现有的定位方法可参考中国联通行业标准《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网V2定位业务用户平面相关设备技术要求》、《CDMA 1X数字蜂窝移动通信网移动台规范》、国际标准《ANSI TIA/EIA-IS-801Postion Deternimation Service Standardfor Dual Mode Sperate Spectrum Systems》。

下面结合图1简单介绍现有的一次移动台发起的定位流程：移动台通过基站，利用分组数据业务承载，从而向移动定位中心发起定位请求。移动定位中心收到请求后向定位实体发送一个地理位置请求，定位实体分配好相应的资源后给移动定位中心一个请求确认消息，移动定位中心收到确认消息后给移动台发送该定位实体的寻址信息。然后，移动台根据该地址，通过分组数据业务承载向定位实体发起连接，与定位实体间进行IS801信令交互；移动台利用从定位实体下载的GPS卫星辅助数据完成导频或者伪距的测量，最终通过移动台或者定位实体完成位置的计算。

申请号为03153616.6、名称为“一种模拟请求位置信息的系统及方法”的中国专利申请提供了一种使用模拟器对移动定位系统进行测试的系统及方法。该发明对移动定位系统测试做了改进，能够方便的完成大话务的测试和节俭了定位过程中所需的承载设备。但是上述这些方法不能完成模拟移动台对定位实体的测试，具体存在下面几个问题：

1、移动台发起的定位流程和与其相关的消息参数，是由移动台的GPS芯片控制，不能灵活配置调节，快速完成不同定位流程的测试。

2、移动台定位测量消息中的参数，完全取决于测试地点。如果完成多个真值点的测试，不得不到指定地点进行测试，这在工程实施和实验室中是非常不方便的。

综上所述，现有技术不能对移动定位系统进行真实有效的稳定性及性能测试。现在还未见到能够构造各种条件，模拟真实环境和真实移动台完成对指定地点的移动定位系统测试的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种方案，能快速高效地模拟真实环境下的移动台来完成对移动定位系统的测试。

本发明包括一种模拟移动台系统，一种模拟移动台定位测试系统和模拟移动台定位测试方法。其中：

模拟移动台系统，包括人机交互模块，控制模块，测量数据推导模块，数据库管理模块，编码/解码模块；人机交互模块，实现包括测试进行的时间，地点，测试模式的测试请求信息的输入和测试结果的输出；控制模块，接收来自人机交互模块的测试请求，并将其转化成为相应的测试任务，控制测量数据推导模块和编码/解码模块工作，以及在执行测试任务后将测试结果发送给人机交互模块；

测量数据推导模块，根据给定测试时间，地点和基站数据库信息推导出测得的与周围基站的导频相位；根据该时刻的卫星数据的信息，推导出在指定位置和时间的GPS卫星的伪距；数据库管理模块，管理基站数据库和接收来自GPS接收机上的信息，并将其整理成为卫星在空间的位置信息，存放GPS卫星历书接收数据库中；编码/解码模块，对来自定位实体的IS801进行解码和对要发向定位实体的消息编码。

模拟移动台定位测试系统，包括上述模拟移动台系统和与其进行交互的移动定位中心、定位实体和卫星数据接收机；移动定位中心控制定位过程，同各个实体交互，以及存储和提供用户的位置信息；定位实体对模拟移动台系统送到网络侧的信息进行处理，根据其管理的基站地理位置信息和GPS卫星数据，计算出模拟移动台系统的位置或者提供给模拟移动台系统测量需要的辅助数据，包括用于搜索GPS卫星的辅助数据和用于计算位置的基站地理位置信息数据；GPS信号接收机的主要功能是接收GPS卫星信号数据，并将其发送给定位实体和模拟移动台。

模拟移动台定位测试方法，包括以下步骤：

S41，通过人机交互模块，完成包括测试发起时间、测试发起地点、测试模式的测试请求的定制，并通过消息发送到控制模块；

S42，控制模块根据测试请求，完成各个测试任务的定时触发设置，并等待触发任务；

S43，控制模块收到定时触发的测试任务后，根据测试模式，判定是否要向移动定位中心发送地理位置请求；如果不需要，执行步骤S44，否则，执行步骤S45；

S44，控制模块根据默认配置的地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP连接；进入步骤S46；

S45，控制模块根据移动定位中心的响应地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP的连接；进入步骤S46；

S46，测量数据推导模块完成导频相位和卫星伪距的推算；

S47，控制模块利用推算出的信令数据完成和定位实体各种定位流程的信令交互；

S48，将定位实体计算出的位置结果发送到人机交互模块。

利用本发明，模拟移动台可以在任何时间，对服务区的任何地点进行测试，避免测试过程中的时空限制。模拟移动台可以在对任何参数和流程进行配置，不受移动台应用层的限制。

附图说明

图1是现有技术中移动定位系统网络结构示意图；

图2使用本发明中的模拟移动台的移动定位系统网络结构示意图；

图3是本发明中的模拟移动台定位测试系统示意图；

图4是本发明的模拟移动台定位测试流程图；

图5是利用模拟移动台完成一次典型定位的交互流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明模拟移动台系统的具体实现方式进行详尽的说明：

图2使用本发明中的模拟移动台的移动定位系统网络结构示意图。整个系统包括：移动定位中心，定位实体，GPS卫星信号接收机，模拟移动台运行主机。模拟移动台可以运行在一台普通PC机上，通过TCP/IP网络与移动定位中心，定位实体，和GPS卫星信号接收机相连接。从而避开了基站，PDSN等方面的限制。模拟移动台接收GPS卫星信号接收机发送的卫星信号，用于对指定时刻，指定测试点可视卫星伪距测量的推断。一次定位业务的发起可以通过运行在PC机上的模拟移动台，也可以通过其他方式。在同一PC机上可以配置多个模拟移动台用于系统的测试，同时也可以通过增加主机来提高整个测试系统的话务量。

图3是本发明中的模拟移动台定位测试系统示意图。整个系统包括模拟移动台系统(图中的虚线部分)和与其进行交互的外围系统，包括移动定位中心E36，定位实体E37，卫星数据接收机E38。模拟移动台部分包括：人机交互模块E31，控制模块E32，测量数据推导模块E33，数据库管理模块E34，编码/解码模块E35。其中，数据库管理模块E34管理着基站数据库E341和卫星历书数据库E342。

人机交互模块E31，负责测试请求信息的输入和测试结果的输出，其中请求信息包括，测试进行的时间，地点，测试模式等。

控制模块E32，接收来自人机交互模块E31的测试请求，并将其转化成为相应的测试任务，通过设置定时器等方式，实现定时执行测试任务，并将测试结果发送给人机交互模块E31。该模块负责定位流程的控制，通过调用测量数据推导模块E33完成导频和伪距等推导，通过调用编码/解码模块E35完成编解码。

测量数据推导模块E33，负责根据给定测试时间，地点和基站数据库信息推导出测得的与周围基站的导频相位。根据该时刻的卫星数据的信息，推导出在指定位置和时间的GPS卫星的伪距。

数据库管理模块E34，负责管理基站数据库和接收来自GPS接收机上的信息，并将其整理成为卫星在空间的位置信息，存放GPS卫星历书数据库中。

编码/解码模块E35，负责对来自定位实体的IS801进行解码，要发向定位实体的消息编码。

移动定位中心E36是定位业务实现的核心实体，主要功能是控制定位过程，同各个实体交互，以及存储和提供用户的位置信息等。

定位实体E37的功能主要是对移动台送到网络侧的信息进行处理，根据其管理的基站地理位置信息和GPS卫星数据，计算出移动终端的位置或者提供给移动台测量需要的辅助数据，包括用于搜索GPS卫星的辅助数据和用于计算位置的基站地理位置信息数据。

GPS信号接收机E38的主要功能是接收GPS卫星信号数据，并将其发送给定位实体和模拟移动台。

图4本发明的模拟移动台定位测试流程图，具体叔步骤为：

S41，通过人机交互模块E31，完成测试请求的定制，并将定制的测试请求，通过消息发送到控制模块E32；这些请求包括测试发起时间，测试发起地点，测试模式等信息。

S42，控制模块根据测试请求，完成各个测试任务的定时触发设置，并等待触发任务。

S43，控制模块收到定时触发的测试任务后，根据测试模式，判定是否要向移动定位中心发送地理位置请求。如果不需要，执行步骤S44，否则，执行步骤S45；

S44，控制模块根据默认配置的地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP连接；进入步骤S46；

S45，控制模块根据移动定位中心的响应地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP的连接；进入步骤S46；

S46，测量数据推导模块完成导频相位和卫星伪距的推算；

S47，控制模块利用推算出信令数据完成和定位实体各种定位流程的信令交互；

S48，将定位实体计算出的位置结果发送到人机交互模块，进行图形化显示；本次定位测试结束。

上述流程的步骤S43中，根据现有的定位方法可参考中国联通行业标准《800MHzCDMA数字蜂窝移动通信网V2定位业务用户平面相关设备技术要求》，对于非信任模式的定位请求向移动定位中心发送地理位置请求，对信任模式的定位请求不向移动定位中心发送地理位置请求。

对上述流程的步骤S46测量数据推导模块完成导频相位和卫星伪距的推算详细介绍如下：

模拟移动台时时接收来自卫星数据接收机的数据，并将其整理成卫星的空间位置信息，保存到卫星历书数据库中；同时，基站数据库系统中保存有服务区的基站的地理位置信息。主要的测量数据推导是导频相位测量推导、卫星伪距测量推导和其他信令的推导。

1、导频相位测量推导：

根据定位请求中包含的测试地点的经纬度，从基站数据库中查找该位置周围的基站，并选取距离测试点最近的基站做为参考基站。非参考基站的选取是根据周围基站的梳密进行选取，实际应用中，选取基站的个数最大10个，基站距离测试点的最大距离是5公里。根据测试点到达参考基站的距离与测试点到达周围其他基站的距离之差，计算与周围各个基站的相位差，将该相位差做为导频相位测量。

2、卫星伪距测量推导

根据定位请求中包含的测试地点的经纬度和测试数时间，从卫星历书数据库中检索出该测试地点在当前时间的所见卫星空间位置和到达该地点的伪距，将该伪距做为卫星伪距测量。具体可以参考GPS系统标准定位业务信号规格说明书，《GLOBALPOSITIONING SYSTEM STANDARD POSITIONING SERVICE SIGNAL SPECIFICATION》。

3、其他信令的推导

其他请求信令的可以参考国际标准《ANSI TIA/EIA-IS-801PostionDeternimation Service Standard for Dual Mode Sperate Spectrum Systems》进行设置。

上述流程的步骤S47控制模块利用推算出信令数据完成和定位实体各种定位流程的信令交互，具体包括：

控制模块根据测试请求，选取定位流程。根据流程向测量数据推导模块请求消息，并且通过编码模块进行编码，然后发送给定位实体。其中的定位流程可以参考《IS-801 Call Flows for gpsOne PDM》。

图5是模拟移动台完成一次典型定位的交互流程图(非信任模式的单次JAVA/BREW定位方式)。通过举例说明，模拟移动台是如何通过完成一次单次定位的，具体流程如下：

S51，在模拟移动台上设置一个非信任模式的单次JAVA/BREW定位请求，并且指定在服务区的某一地点A，在T时刻进行测试。模拟移动台会将时刻T做为触发定位测试的时刻。在时刻T时，模拟移动台会向移动定位中心发送位置请求消息。

S52，移动定位中心收到模拟移动台的位置请求消息，给模拟移动台发送一条包含有定位实体的地址信息的响应消息。

S53，移动定位中心同时向相应的定位实体发起一条地理位置请求消息，让定位实体分配资源，等待模拟移动台的接入。

S54，模拟移动台根据收到的定位实体的地址信息，向位置实体发起基于TCP/IP的连接。

S55，在TCP/IP建链成功后，和定位实体之间进行基于IS801定位流程的信令交互。流程中的测试信令是由模拟移动台根据基站数据库，卫星历书数据库，A点的经纬度和时刻T进行计算得出。这样，形成了导频相位和卫星伪距的推算数据。其他信令参数可以根据IS801协议完成相关的设置。

S56，定位实体计算出模拟移动台的位置后，给移动定位中心发送地理位置响应消息。

S57，模拟移动台得到地理位置后，断开和定位实体之间的TCP/IP链路。模拟移动台将计算得出的地理位置同人机交互模块进行图形化显示。

Claims (8)

1、一种模拟移动台系统，包括人机交互模块(E31)、控制模块(E32)、测量数据推导模块(E33)、数据库管理模块(E34)、编码/解码模块(E35)；其中：

人机交互模块(E31)，实现包括测试进行的时间、测试进行的地点、测试模式的测试请求信息的输入和测试结果的输出；

控制模块(E32)，接收来自人机交互模块(E31)的测试请求，并将其转化为相应的测试任务，控制测量数据推导模块(E33)和编码/解码模块(E35)工作，以及在转化为相应的测试任务后将测试结果发送给人机交互模块(E31)；

测量数据推导模块(E33)，根据测试进行的时间、测试进行的地点和基站数据库信息推导出与周围基站的导频相位；根据测试进行的时间的卫星数据的信息，推导出在测试进行的地点和测试进行的时间的与可见GPS卫星的伪距；

数据库管理模块(E34)，管理基站数据库(E341)和接收来自GPS接收机上的信息，并将其整理成卫星在空间的位置信息，存放在GPS卫星历书数据库(E342)中；

编码/解码模块(E35)，用于对来自定位实体的IS801码流进行解码和对要发向定位实体的消息进行IS801编码。

2、一种模拟移动台定位测试系统，包括模拟移动台系统和与其进行交互的移动定位中心(E36)、定位实体(E37)和卫星数据接收机(E38)，其中：

移动定位中心(E36)控制定位过程，同各个实体交互，以及存储和提供用户的位置信息；

定位实体(E37)对模拟移动台系统送到网络侧的信息进行处理，根据其管理的基站地理位置信息和GPS卫星数据，计算出模拟移动台系统的位置或者提供给模拟移动台系统测量需要的辅助数据；

卫星数据接收机(E38)接收GPS卫星信号数据，并将其发送给定位实体和模拟移动台系统。

3、一种模拟移动台系统定位测试方法，包括以下步骤：

S41，通过人机交互模块，完成包括测试发起时间、测试发起地点、测试模式的测试请求的定制，并通过消息发送到控制模块；

S42，控制模块根据测试请求，完成各个测试任务的定时触发设置，并等待触发任务；

S43，控制模块收到定时触发的测试任务后，根据测试模式，判定是否要向移动定位中心发送地理位置请求；如果不需要，执行步骤S44，否则，执行步骤S45；

S44，控制模块根据默认配置的地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP连接；进入步骤S46；

S45，控制模块根据移动定位中心的响应地址信息，发起与定位实体基于TCP/IP的连接；进入步骤S46；

S46，测量数据推导模块完成导频相位和卫星伪距的推算；

S47，控制模块利用推算出的导频相位和卫星伪距完成和定位实体的信令交互；

S48，将定位实体计算出的位置结果发送到人机交互模块。

4、权利要求3所述的模拟移动台系统定位测试方法，其特征在于，控制模块对于非信任模式的定位请求向移动定位中心发送地理位置请求，对信任模式的定位请求不向移动定位中心发送地理位置请求，其中，非信任模式指定位需要通过移动定位中心认证，信任模式指定位不需要通过移动定位中心认证。

5、权利要求3所述的模拟移动台系统定位测试方法，其特征在于，测量数据推导模块完成导频相位的推算的方法为：根据测试请求中包含的测试发起地点的经纬度，从基站数据库中查找该测试发起地点周围的基站，并选取距离测试发起地点最近的基站为参考基站；另根据周围基站的疏密选取若干个非参考基站，根据测试发起地点到达参考基站的距离与测试发起地点到达各非参考基站的距离之差，计算与各非参考基站的相位差，即导频相位。

6、权利要求5所述的模拟移动台系统定位测试方法，其特征在于，非参考基站的个数不超过10个，非参考基站距离测试发起地点的距离不超过5公里。

7、权利要求3所述的模拟移动台系统定位测试方法，其特征在于，测量数据推导模块完成卫星伪距推算方法为：

根据测试请求中包含的测试发起地点的经纬度和测试发起时间，从卫星历书数据库中检索出该测试发起地点在当前时间的所见卫星空间位置，从而得到到达该测试发起地点的伪距。

8、权利要求3所述的模拟移动台系统定位测试方法，其特征在于，所述控制模块利用推算出信令数据完成和定位实体的信令交互，包括：控制模块根据测试请求，选取定位流程，根据选取的定位流程向测量数据推导模块请求消息，并且通过编码模块进行编码，然后发送给定位实体。

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