CN101141820A

CN101141820A - 一种3g网卡定位实现方法、装置及系统

Info

Publication number: CN101141820A
Application number: CNA2007101761601A
Authority: CN
Inventors: 李广峰; 张明昊; 韩金; 徐发国; 李琛珲
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: CN101141820B

Abstract

本发明公开了一种3G网卡定位实现方法，包括：建立连接和配置协议的步骤，用于将计算机和3G网卡之间通过接口建立连接，并在计算机侧和3G网卡之间配置数据编码和传输协议；获取GPS数据的步骤，用于在3G网卡的GPS接收机接收到卫星信号后，将解调后GPS定时信息数据按照协议规定进行编码，并通过接口传送至所述计算机；获取加速度数据的步骤，用于将3G网卡的加速度计所测得的加速度信息数据按照协议规定进行编码，并通过接口传送至计算机；定位信息输出步骤，用于在GPS数据有效时，将GPS数据作为定位数据输出，在GPS数据失效时，用加速度计推算出当前的定位数据进行输出。本发明还公开了一种上述方法的实现装置及系统。

Description

一种3G网卡定位实现方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通信系统3G网卡的定位方法与装置，尤其涉及一种基于GPS和加速度计组合的3G网卡定位实现方法及装置。

背景技术

随着无线通讯系统、终端以及网络地图业务的日益普及，3G网卡产品对于定位功能的实现和要求越来越高。尤其是发达地区已经逐步开始明确要求无线终端呼叫紧急号码时必须能提供精确位置信息。3G网卡产品的定位功能已经成为今后的基本配置功能。

传统的3G终端定位方式是通过3G终端本身配置的GPS接收机完成。基于高通平台GPS接收机输出的数据有经度，纬度，高度，北向速度，东向速度和天向速度，PDOP(位置精度衰减因子)，HDOP(水平坐标精度衰减因子)，VDOP(垂直坐标精度衰减因子)，以及置信度等。通常定位采用的是经度纬度和高度以及三个速度。但是在无信号地区时如建筑内，GPS数据无效，而且不能提供推算，因此适用范围受限。

随着微机电系统技术的快速发展，硅微加速度计产品已经微型化和商用化，技术上非常成熟。采用加速度对集成的网卡进行三维方向上的积分计算，可以获得线速度，二次积分可以获得距离。如果知道初始位置和初始速度，这样就可以采用三维硅微加速度计进行积分运算，在一定精度上对网卡这样即使是在没有GPS信号的情况下，网卡也可进行一定精度的位置推算和定位。这样就扩展了网卡定位功能的实现范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法、装置及系统，实现在有卫星信号的场合采用GPS数据进行定位，在无信号地区采用用加速度计实现无卫星信号地区的定位推算，扩大定位功能的使用范围。

为达到上述目的，本发明提供的基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法，用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器，该方法包括：

建立连接和配置协议的步骤，用于将所述计算机和3G网卡之间通过接口建立连接，并在所述计算机侧和3G网卡之间配置数据编码和传输协议；

获取GPS数据的步骤，用于在所述3G网卡的GPS接收机接收到卫星信号后，将解调后GPS定时信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；

获取加速度数据的步骤，用于将所述3G网卡的加速度计所测得的加速度信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；

定位信息输出步骤，用于在GPS数据有效时，将GPS数据作为定位数据输出，在GPS数据失效时，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

上述3G网卡定位实现方法，所述定位信息输出步骤进一步包括一GPS数据有效性的判断步骤，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

上述3G网卡定位实现方法，还包括一存储步骤，用于在所述计算机获得GPS定位数据和加速度计的数据后，将数据保存在数据库文件中，或者将数据进行处理后保存在数据文件中。

上述3G网卡定位实现方法，所述接口为PCMCIA或PCI Express。

上述3G网卡定位实现方法，所述配置数据编码和传输协议可配置为NMEA0183协议或者配置为由所述网卡处理器对GPS接收机输出的原始数据进行分解，将位置、速度和置信度数据重新定义顺序输出。

上述3G网卡定位实现方法，所述加速度计为微硅加速度计，该微硅加速度计的类型为：三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式硅微电容式加速度计。

上述3G网卡定位实现方法，所述3G网卡为具有GPS接收功能的3G无线数据卡，其包括：CDMA2000无线数据卡、WCDMA数据无线卡、CDMAEVDO无线数据卡、HSDPA无线数据卡或HSUPA无线数据卡。

上述3G网卡定位实现方法，所述GPS定时信息数据包括：时间、经度、纬度、高度、东向/北向/天向三个速度、置信度。

上述3G网卡定位实现方法，所述GPS数据和加速度计输出的数据单位定义一致。

进一步的，本发明提供了一种应用上述3G网卡定位实现方法的实现装置，用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器，该装置包括：

协议配置模块，用于在已建立连接的所述计算机侧和3G网卡终端之间配置数据编码和传输协议；

GPS数据获取模块，用于在3G网卡的GPS接收机接收到的信号后，将解调后GPS定时信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；

加速度数据获取模块，用于将3G网卡的加速度计所测得的加速度信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；

定位信息输出模块，用于在GPS数据有效时，将GPS数据作为定位数据输出，在GPS数据失效时，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

上述3G网卡定位实现装置，所述定位信息输出模块又包括一判断模块，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

进一步的，本发明提供了一种3G网卡定位系统，包括计算机、3G网卡，3G网卡定位实现装置，所述3G网卡包括GPS接收机、硅微加速度计，3G网卡处理器，所述3G网卡定位实现装置又包括：

上述3G网卡定位系统，所述定位信息输出模块又包括一判断模块，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

与现有技术相比，本发明通过在3G网卡上配置硅微加速度计与网卡的GPS接收机进行组合定位，在有卫星信号的场合采用GPS数据进行定位，在无信号地区采用保留的GPS历史数据做为初始信号，用加速度计对速度和位置进行推算，实现无卫星信号地区的定位推算，扩大定位功能的使用范围。还利用计算机强大的计算存储能力以及3G网络的网络功能，可以方便的实现定位与导航，实时地图查询，路线轨迹绘制及记录等功能，对于电信增值服务提供了可靠的平台。

本发明的定位方式，由于完全依赖于网卡的GPS接收机和加速度计，因此对网络制式与设备的不存在依赖性，实现了自主性和实时性，各种功能的扩展依靠软件的方式实现，便于大规模普及应用。

附图说明

图1是本发明实施例基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法流程图；

图2是本发明实施例中计算机对GPS和加速度计信号进行组合处理的流程；

图3是本发明实施例基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现装置示意框图；

图4是本发明实施例基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位系统示意框图。

具体实施方式

下面结合符合和具体实施例对本发明做详细的说明，以更进一步了解本发明之目的、方案及功效，但并非作为对本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的方法在于实现3G网卡自主定位功能，尤其是在无卫星信号覆盖地区的定位实现。具体地说是利用3G网卡芯片自带的GPS接收机和嵌入到3G网卡的硅微加速度计的多种数据源，通过计算机的计算能力和存储能力对数据组合计算，实现3G网卡的定位计算和推算。

参考图1，是本发明提供的基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法流程图，该方法用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S10，计算机和3G网卡终端之间通过接口建立连接，计算机侧和3G网卡之间配置数据编码和传输协议；

步骤S20，3G网卡GPS接收机接收到信号时，解算位置，并将将GPS定位信息数按照协议规定进行编码，通过所述连接接口传送至计算机；

步骤S30，3G网卡的加速度计将测试所得的加速度信号按照协议规定的编码方式定期通过接口传送至计算机；

步骤S40，计算机根据传送的GPS数据置信度判断当前数据的有效性，并用当前的速度值做为初始值对加速度计输出的信号进行积分计算。如果GPS数据有效，则将GPS数据做为定位数据提供给用户。如果GPS失效，则以最后一个有效数据的速度值为初始值进行积分计算，推算出当前的速度和位置信息，并提供给用户。

其中步骤S10中的计算机和3G网卡之间的数据编码和协议方式可以为NMEA0183协议；或者，由网卡处理器对GPS接收机输出的原始数据进行分解，将位置速度和置信度数据重新定义顺序输出。

进一步地上述步骤S40中计算机获得GPS定位数据和加速度计的数据将数据保存在数据库文件中，或者由3G网卡处理器将数据进行处理后，保存在数据文件中。

为实现本上述技术方案，需要作如下设置：

(1)在硬件连接上，计算机和3G网卡连接接口可以是PCMCIA(PersonalComputer Memory Card International Association：个人计算机存储卡国际协会)、PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express：高速外设部件互连标准)以及其他可能的接口形式。硅微加速度计的类型可以为三明治摆式、翘翘板摆式或梳齿式硅微电容式加速度计。其中的3G网卡是指CDMA2000无线数据卡、WCDMA数据无限卡，CDMA EVDO无线数据卡，HSDPA无线数据卡，HSUPA无线数据卡等多种具有GPS接收功能的3G无线数据卡。

(2)在软件处理上，计算机和3G网卡传输数据的格式定义要明确，没有二义性。GPS数据和硅微加速度计的输出数据在单位上定义一致，如传感器输出不一致，则要用软件进行转换。

基于上述的软件和硬件设置，可以实现将GPS数据和硅微加速度计数据进行组合，计算和推算3G网卡的位置和速度，并且可以对网卡的位置信息进行记录和事后处理，也可以通过无线网络实时将位置信息传送到Internet或者其他无线终端。

下面参考图2，进一步说明计算机对GPS和加速度计信号进行组合处理的流程，包括如下步骤：

步骤S201：计算机获得根据协议发送到计算机的GPS数据，将该时刻的数据保存在数据库文件中。数据内容包括时间，经度、纬度、高度，东向、北向和天向三个速度以及置信度。

步骤S202：计算机获得加速度计的输出数据，也将该数据保存到数据库文件中。

步骤S203：保存后计算机首先判断GPS位置数据的合理性，如果数据合理，那么就将位置信息和速度信息以及时间提供给用户，或者在数据库的该条记录中标志位有效，并将其做为最新的记录。

步骤S204：如果该数据不合理，则计算机检索最新的数据，将位置数据和速度数据读出，为下一步位置推算做好准备。

步骤S205：计算机读取记录中的三个方向上的加速度数值，按照协议规定的数据发送周期进行积分计算，将积分的结果与初始值相加，获得当前位置的信息和速度信息。在进行积分处理和组合计算时，应充分考虑至语音通讯的实时性。

参考图3，本发明进一步提供了一种应用上述的基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法的装置400，用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器。该装置400包括：协议配置模块401，用于在已建立连接的所述计算机侧和3G网卡终端之间配置数据编码和传输协议；GPS数据获取模块402，用于在3G网卡的GPS接收机接收到的信号后，将解调后GPS定时信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；加速度数据获取模块403，用于将3G网卡的加速度计所测得的加速度信息数据按照协议规定进行编码，并通过所述接口传送至所述计算机；定位信息输出模块404，用于在GPS数据有效时，将GPS数据作为定位数据输出，在GPS数据失效时，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。所述定位信息输出模块404又包括一判断模块404’，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

参考图4，本发明还提供了一种基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位系统500，包括计算机200、3G网卡100，3G网卡定位实现装置400，所述3G网卡100包括GPS接收机101、硅微加速度计102，3G网卡处理器103，其中3G网卡定位实现装置400。

进一步参考图3和图4，说明上述基于加速度计和GPS组合的3G网卡定位实现方法在定位系统500中的具体实现方式，其中，计算机200通过接口与3G网卡100与无线通讯终端(图中未示出)连接，所述接口有线接口，3G网卡100通过GPS接收机101，能够接收到卫星300的信号。3G网卡100启动后，GPS接收机101进行初始化，开始解调卫星信号，然后开始输出定位数据，同时硅微加速度计102开始工作，将测量值发给3G网卡的处理器103，由网卡处理器103将测量值转换为统一单位的数值之后，将GPS数据和加速度数据通过接口发给计算机200。计算机200接收到数据之后，首先对GPS数据进行有效性判定，数据有效则将位置和速度数据提供给用户，如数据无效，则记录在数据库中的最近的一次的有效值做为初始值，对加速度信号进行积分，推算目前的位置和速度。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，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

1.一种3G网卡定位实现方法，用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述定位信息输出步骤进一步包括一GPS数据有效性的判断步骤，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

3.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，还包括一存储步骤，用于在所述计算机获得GPS定位数据和加速度计的数据后，将数据保存在数据库文件中，或者将数据进行处理后保存在数据文件中。

4.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述接口为PCMCIA或PCI Express。

5.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述配置数据编码和传输协议可配置为NMEA0183协议或者配置为由所述网卡处理器对GPS接收机输出的原始数据进行分解，将位置、速度和置信度数据重新定义顺序输出。

6.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述加速度计为微硅加速度计，该微硅加速度计的类型为：三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式硅微电容式加速度计。

7.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述3G网卡为具有GPS接收功能的3G无线数据卡，其包括：CDMA2000无线数据卡、WCDMA数据无线卡、CDMA EVDO无线数据卡、HSDPA无线数据卡或HSUPA无线数据卡。

8.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述GPS定时信息数据包括：时间、经度、纬度、高度、东向/北向/天向三个速度、置信度。

9.根据权利要求1所述的3G网卡定位实现方法，其特征在于，所述GPS数据和加速度计输出的数据单位定义一致。

10.一种应用权利要求1～9中任一项所述的3G网卡定位实现方法的实现装置，用于包括计算机和3G网卡的3G网卡定位系统，其中所述3G网卡又包括GPS接收机、硅微加速度计和网卡处理器，其特征在于，该装置包括：

11.根据权利要求10所述的3G网卡定位实现装置，其特征在于，所述定位信息输出模块又包括一判断模块，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。

12.一种3G网卡定位系统，包括计算机、3G网卡，3G网卡定位实现装置，所述3G网卡包括GPS接收机、硅微加速度计，3G网卡处理器，其特征在于，所述3G网卡定位实现装置又包括：

13.根据权利要求12所述的3G网卡定位系统，其特征在于，所述定位信息输出模块又包括一判断模块，用于判断所述GPS数据是否有效，如有效，则将所述GPS数据作为定位数据提供给用户或者在数据库的该条记录中标志为有效，并将其作为最新的记录；如GPS数据失效，则以最新记录有效GPS数据的速度值做为初始值，用所述加速度计推算出当前的定位数据进行输出。