CN101171528A - 一种wcdma系统中全球定位辅助数据获取的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的方法及装置，所述方法包括：a)所述无线网络控制器内的GPS功能单元从卫星广播信息中获取辅助数据，保存到所述独立移动服务定位中心上；b)所述辅助数据通过无线资源控制模块发送出去；c)所述无线网络控制器内部的独立移动服务定位中心用于保存高精度定位辅助数据和进行定位计算。本发明方法可以简化全球定位系统辅助信息的获取过程，无需复杂的外部全球定位系统参考网络，可以快速方便的进行高精度网络辅助全球定位系统定位。

Description

一种 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的方法及装置 技术领域

本发明涉及无线网络系统中的移动定位领域， 具体地涉及一种宽带码分多址 (WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access) 系统中釆用高精度网络辅助全 球定位系统 （AGPS， Assisted Global Positioning System) 定位方法时辅助数据获取 的方法及装置。 背景技术

无线网络系统中的移动定位业务越来越受到广泛的关注。 移动定位业务主要的应用 包括有：用于用户安全的紧急呼叫定位业务；相关犯罪活动的定位跟踪；个人定位服务， 例如交通、住宿等服务行业信息的查询； 智能交通运输定位； 无线网络系统的设计和资 源管理； 用于无线网络系统的计费， 如根据呼叫率确定某些位置的通信费用。

现在无线网络系统中的定位实现通常有两类： 一类是移动用户通过无线信号的测量 和周围小区基站的信息自主确定地理位置， 即基于用户设备（UE， User Equipment ) 的 情况，一类是由无线网络的网络侧通过无线信号的测量和周围小区的基站信息来最终确 定移动用户的地理位置， 即 UE辅助的情况。

第三代移动通信项目组织（3GPP， The 3rd Generation Partnership Project )对 WCDMA的定位方法描述中沿袭了全球移动通信系统 （GSM, Global System for Mobile Coramuni cations)的定位方法部分内容，并做了一定的改进。 3GPP中对 WCDMA规定的定 位方法有三种： 基于小区标识（Cell Id) 的定位方法； 可能包含网络辅助配置空闲周 期（IPDL， Idle Period of Down Link)的观测到的到达时间差（0TD0A， Observed Time Difference Of Arrived)定位方法； 网络辅助的全球定位系统（AGPS， Assisted Global Positioning System)方法。 - 网络辅助的 GPS定位方法利用对空间卫星信号的测量，需要在地面附加接收设备并 且在移动设备上增加接收器来实现， 根据位置的计算是在 UE侧或是网络侧的不同需要 高层信令参与在无线接口上传输辅助数据来帮助 UE接收卫星信号。 网络辅助的 GPS定 位精度可以达到 5m〜50m， 定位精度较其它定位方法有很大提高， 是目前定位效果最好 的定位方法， 但是需要移动台附加 GPS接收器和无线接口的信息传输。

3GPP协议 25. 305中定义了 AGPS定位方法的基本原理。

现有协议标准对 AGPS 定位方法中辅助数据的获取方法之一是无线网络控制器

- 1 - 确认本 ( Radio Network Controller, 以下简称 RNC)通过 lub和 Iur接口通过与 Node B进行 信息交换信令过程来获得， RNC存储这些 GPS辅助信息来进行 AGPS定位。 现阶段单一 GPS设备的有效覆盖已经可达 1000公里， 而 Node B覆盖远小于这个范围， 而多 Node B 共用一个 GPS实现也较复杂，考虑到 GPS辅助数据存储于 RNC内部独立移动服务定位中 ^ (StandAlone Serving Mobi le Location centre, 以下简称 SAS )功能实体上， 可以 直接在 RNC内部放置 GPS来实现。另外现阶段已经商用的一种辅助数据获取方法是从 C 外部建立 GPS参考网， 通过参考网中 GPS设备获得辅助数据信息， 最后由统一网关接入 WCDMA网络。 建网初期运营商可能选择多家厂商的 WCDMA设备， 如果采用外部 GPS参考 网络， 由于没有统一标准， 而可能使得高精度 AGPS定位实现受到阻碍。 ' 因此， 现有方法还存在缺陷， 而有待于改进和发展。 发明内容

本发明的目的在于提供一种 WCDMA中 AGPS定位辅助数据获取方法及装置， 实现对 高精度 AGPS定位辅助数据的获取， 根据 GPS设备投入较低， 每个 RNC设备覆盖较大的 特点， 本发明方法提供的辅助数据获取方法可大大简化实现难度， 内置的 GPS设备使得 各厂家可以在设备内独立设计， 无需 GPS参考网和 RNC设备之间的接口标准化。

本发明的技术方案如下：

一种 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的方法，所述方法在 WCDMA的无线网络控 制器内置独立移动服务定位中心功能单元时，在 WCDMA网络中的无线网络控制器同时内 置 GPS功能单元； 所述方法还包括：

a)、 所述无线网络控制器内的 GPS功能单元从卫星广播信息中获取辅助数据， 保存 到所述独立移动服务定位中心功能单元上；

b )、 所述辅助数据通过无线资源控制模块发送出去；

c )、所述无线网络控制器内部的独立移动服务定位中心功能单元用于保存高精度定 位辅助数据和进行定位计算。

所述的方法， 其中， 所述步骤 b )还包括： 所述辅助数据通过所述无线资源控制模 块广播发送出去。

所述的方法， 其中， 所述步骤 b )还包括： 在需要对指定用户设备进行定位时， 从 独立移动服务定位中心功能单元获取后通过无线资源控制模块发送出去。

所述的方法， 其中， 所述独立移动服务定位中心功能单元和所述内部 GPS功能单元 同处于所述无线网络控制器内部,两者之间的接口采用无线网络控制器内部自定义消息 来实现。

所述的方法， 其中， 所述无线网络控制器上电后， 首先内部 GPS功能单元进行初始 化和对基本辅助信息的获取过程， 当所述 GPS功能单元运行正常可以获得 GPS信息后， 该 GPS功能单元向所述独立移动服务定位中心功能单元发送消息确认其已经可以开始接 收其辅助数据的请求消息。

所述的方法， 其中， 所述独立移动服务定位中心功能单元向所述 GPS功能单元请求 的信息有： GPS接收器的三维位置信息、 GPS接收器接收到的星历信息、 历书信息、 电 离层信息、 世界协调时间参数信息、 GPS时间信息、 差分 GPS信息。

所述的方法， 其中， 所述无线网络控制器在： E星广播信息有更新时会把这些更新后 的信息广播给其下小区内的各个用户设备， 当无线网络控制器对某一用户设备进行网络 辅助全球定位系统定位需要用到辅助信息时，该无线网络控制器利用其内部独立移动服 务定位中心上保存的 GPS信息作为辅助数据并结合自己计算得到的辅助数据一起发送给 所述用户设备， 以使得该用户设备能够快速捕获 GPS信号进行定位。

所述的方法， 其中， 对于计算在用户设备上进行的定位， 用户设备根据所述独立移 动服务定位中心功能单元提供的 GPS辅助数据和所述用户设备的位置估计信息， 以及所 述用户设备自身 GPS接收器接收到的信息，利用经典 GPS计算方法计算得到所述用户设 备的位置。

所述的方法， 其中， 还包括：

al、如果计算在网络侧进行， 移动台利用独立移动服务定位中心提供的 GPS辅助数 据进行码相位测量；

a2、发送码相位测量结果给所述独 5：移动服务定位中心， 该独立移动服务定位中心 综合码相位测量结果和保存的 GPS信息以及移动台估计位置信息，利用经典 GPS计算方 法计算得到所述移动台的位置。

一种 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的装置， 其通讯连接多个基站， 由基站连 接用户设备， 其中， 所述装置还包括： 一无线网络控制器， 在该无线网络控制器内设置 有- 一内置的 GPS功能单元， 以及一独立移动服务定位中心功能单元， 所述 GPS功能 单元用于实时接收卫星广播信息，利用所述无线控制器内部通信机制传输并存储到所述 独立移动服务定位中心功能单元内；

一无线资源控制模块，在所述独立移动服务定位中心功能单元内有辅助数据信息更 新时，把更新消息发送给该无线资源控制模块并通知触发高精度全球定位辅助数据信息 的系统信息广播， 通过基站把辅助数据信息传给用户设备。

采用本发明所述方法及装置， 可以方便的获取 GPS辅助数据， 无需外部 GPS参考网 络和与外部 GPS参考网络之间的接口确定和传输链路建立等过程，无需与 NodeB和其他 RNC之间的信息交换过程；是对现阶段定位业务应用中无 GPS参考网络，或者已有的 GPS 参考网络因为没有统一的 RNC设备与其的接口， 而不能快速应用高精度 AGPS定位的一 种解决方法。 附图说明

图 1是本发明的 AGPS定位流程图 ·，

图 2是本发明的 AGPS定位原理图；

图 3是本发明的 GPS功能单元的一种实施例图；

图 4是本发明的 GPS功能单元辅助数据获取流程图；

图 5是本发明的 SAS功能单元辅助数据获取和应用流程图；

图 6是本发明的辅助数据获取消息流图。 具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的高精度移动定位辅助数据获取方法的一种实施例做 详细说明。

本发明所述 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的方法及装置中， 采用髙精度网络 辅助全球定位系统 AGPS定位原理如图 1所示， RNC内 GPS功能单元从卫星广播信息中获 取辅助数据信息后， 保存到 SAS上。 辅助数据可以通过无线资源控制模块（RRC， Radio Resource Control )广播发送出去， 也可以是在需要对指定 UE进行定位时， 从 SAS获 取后， 通过 RRC发送出去。

本发明所述的定位辅助数据获取方法的核心思想如下： 根据 AGPS定位功能实现机 制： RNC内部的功能单元 SAS (独立的 SMLC, StandAlone SMLO)用于保存高精度 AGPS 定位辅助数据和进行 AGPS定位计算。 AGPS定位流程图 2所示。在 AGPS定位中需要发送 GPS辅助数据的星历、 历书、 差分 GPS (DGPS, Differential GPS)等信息给移动终端， 使得移动终端可以利用这些信息快速确定自身位置。

辅助数据的获取方法是在 C设备内增加 GPS功能单元来提供。 SAS功能单元和内 部 GPS功能单元之间的接口采用 RNC内部自定义消息来实现，由于同处于 RNC设备内部， 所以可以简化传输和分开设备维护的繁琐。 如图 4所示， RNC上电后， 首先内部 GPS功能单元进行初始化和对基本辅助信息即 GPS接收天线的位置信息的获取过程， 当 GPS功能单元运行正常可以获得 GPS信息后， GPS功能单元向 SAS功能单元发送消息确认其已经可以开始接收 SAS的辅助数据请求消 息。

SAS向 GPS请求的信息有： GPS接收器的三维位置信息、 GPS接收器接收到的星历信 息、 历书信息、 电离层信息、 世界协调时间 （UTC， Universal Time Coordinated) 参 数信息、 GPS时间信息、 DGPS信息。

RNC在卫星广播信息有更新时会把这些更新后的信息广播给其下小区内的各个 UE。 当 RNC对某一 UE进行高精度 AGPS定位需要用到辅助信息时， RNC利用内部 SAS上保存 的 GPS信息作为辅助数据并结合自己计算得到的辅助数据一起发送给 UE， 以使得 UE能 够快速捕获 GPS信号进行定位。

对于计算在用户设备上进行的定位，用户设备根据 SAS提供的 GPS辅助数据和用户 设备的位置估计信息， 以及用户设备自身 GPS接收器接收到的信息， 利用经典 GPS计算 方法可以计算得到用户设备的位置。如果计算在网络侧进行， 用户设备利用 SAS提供的 GPS辅助数据进行码相位测量，然后发送码相位测量结果给 SAS, SAS综合码相位测量结 果和保存的 GPS信息以及用户设备估计位置信息，利用经典 GPS计算方法可以计算得到 用户设备的位置。

如图 1所示为对 UTRAN侧 AGPS定位流程做一描述， 以方便理解本发明方法的辅助 数据获取在定位中的应用。

当 RNC支持髙精度 AGPS定位时， 需要支持 AGPS辅助数据信息的广播， 当 RNC首次 获得辅助数据时， 或者是当辅助数据信息有变化时， 通过 SAS触发 RRC广播指定信息给 该 RNC下的所有小区， 这是一个公共过程， 在 RNC正常运行过程中一直存在。

对于某一指定 UE定位过程来说， 由下面几个步骤来描述：

步骤一： RNC接收到来自 CN (请说明 CN的意义， 中英文。） 的对某一 UE的定位 请求消息 LOCATION REPORTING CONTROL消息， 请求对指定 UE进行高精度定位；

步骤二： RNC选定了采用高精度 AGPS定位后， 如果是 UE辅助的定位方法， 需要 RRC从 SAS请求辅助数据信息， 即码相位捕获辅助， 参见 3GPP TS25. 331的详细描述； 步骤三： RNC向 UE发送测量控制消息（MEASUREMENT CONTROL), 请求其进行定位 测量， UE为主的测量控制消息不包含辅助信息， UE为辅助的 测量控制消息包含辅助信 息；

步骤四： RNC收到 UE的测量报告 （MEASUREMENT REPORT)消息， 对于 UE为主的 AGPS定位， 成功的测量报告内容就是 UE的定位结果； 对于 UE为辅的 AGPS定位， 成功 的测量报告内容是码相位测量结果；

步骤五： 当测量报告结果是码相位测量结果信息时， RNC利用本地保存的辅助 ¾ 据信息和该测量结果一起计算得到 UE的定位结果，如果测量报告结果就是 UE的定位结 果信息， 则继续下一步骤；

步骤六： RNC发送带有定位结果的 LOCATION REPORT消息给 CN， 结束本次定位过 程。

图 2是本发明的 AGPS定位装置的结构图， 所述装置通讯连接多个基站， 由基站分 别无线连接有多个用户设备， 本发明所述装置还包括一无线网络控制器 RNC， GPS功能 单元内置于该 RNC设备内， 实时接收卫星广播信息， GPS利用 RNC内部通信机制把接收 到的卫星广播辅助信息由 GPS接收到后， 传输并存储到 SAS功能单元内。 SAS有辅助数 据信息更新时把更新消息发送给 RRC并通知 RRC触发 AGPS辅助数据信息的系统信息广 播， 通过 NodeB把辅助数据信息传给 UE保存， 以用于后续高精度 AGPS定位。

CN发送定位请求给 RNC, RNC执行定位控制和管理过程选择定位方法进行定位， 最 终确定定位结果后， 把定位结果以位置报告消息传递给 CN。

采用 AGPS定位是由于 UE单纯采用 GPS接收设备接收卫星信息时，初次捕获 GPS信 号的时间可能会较长， 这就使得定位请求的响应时间会很长， 所以移动定位 AGPS的原 理就是利用 RNC传送 AGPS辅助数据信息给 UE,由此缩短 UE上 GPS接收卫星信息的接收 时间， 帮助 UE快速定位。

图 3是本实施例的一种 GPS功能单元的组成图。

GPS功能单元可以接收卫星广播信息，提供 AGPS辅助数据信息给 SAS功能单元。如 图 3所示， GPS功能单元由两部分三个实体组成. -

GPS应用程序模块， GPS功能单元上非 GPS接收模块的部分，完成 GPS接收机和 SAS 之间的消息转换和 GPS功能单元的管理维护等功能。

GPS接收模块， 负责接收 GPS辅助信息并传送这些信息给 GPS应用程序模块。 由于

GPS技术成熟， 所以这部分可以购买使用， 包括以下两个部分：

GPS天线和馈线： 包括 GPS天线和传输信号到 GPS接收机的馈线两部分。

GPS接收机： 用于对 GPS信号进行处理

如图 3所示 GPS设备和天线馈线等都是成熟的 GPS设备。 GPS应用程序 (GPSservice) 用于选用不同 GPS设备， 即本实施例中的 GPS接收模块提供的信息转换为 RNC设备需要 的信息保存， 以便于需要发送辅助数据时应用。 图 4对 GPS功能单元辅助数据获取的正常流程做了描述。详细的获取过程由如下几 个步骤详细描述。

步骤一： 首先初始化 GPS功能单元， 确保 GPS功能单元可以正常运行； 步骤二： GPSservice按照 GPS接收设备提供的命令从 GPS接受模块获取 GPS天线 的地理位置信息， 并存储该信息；

步骤三： 天线地理位置信息成功获取说明 GPS已经可以正常接收 GPS卫星信息， 此时 GPSservice向 SAS功能单元发送 GPS状态 0K消息，通知 SAS自己已经可以正常工 作；

步骤四： GPSservice收到 SAS的辅助数据请求消息， 对于 DGPS和一 GPS时间信 息， 可以指定为周期提供， 请求消息中设定提供周期取值； 对于卫星广播的星历、 历书 信息等设定报告方式为 '信息变化时报告'， 当信息有修改， GPSservice报告修改后信 息给 SAS ;

步骤五： GPSservice可以正常提供信息， 所以发送辅助数据响应消息给 SAS， 如 果请求的信息有 GPS地理位置等当前 GPSservice已经获得的信息， 则响应消息中带有 此类信息， 如果请求的信息当前 GPS尚未得到， 则响应消息中不包括这些信息；

步骤六： GPSservice按照 SAS请求辅助数据的消息中内容和本功能单元的 GPS 接收模块交互来获取辅助数据， 执行卫星信息接收辅助数据获取过程；

步骤七： GPSservice获得了请求的辅助数据， 发送辅助数据报告消息给 SAS ; 步骤八： GPSservice继续辅助数据获取过程；

步骤九： 请求辅助数据再次更新得到后， GPSservice发送辅助数据报告消息给

SAS; 然后继续步骤八的过程。

图 5对 SAS功能单元的辅助数据获取和应用做了描述，详细的正常辅助数据获取流 程由下面几个步骤来描述。

步骤一： 初始化 SAS功能单元， 确保其可以正常工作；

步骤二： SAS功能单元收到 GPSservice的状态 0K消息， 获知 GPS已经可以正常 提供辅助数据信息；

步骤三： SAS发送辅助数据请求消息给 GPSservice, 请求其提供星历、历书等卫 星广播信息和 DGPS修正、 GPS天线位置等信息；

' 步骤四： SAS收到 GPSservice的辅助数据响应消息，判断消息中是否有辅助数据 存在。 如果没有则继续步骤五； 如果有辅助数据信息， 则 SAS保存辅助数据到本地数据 库， 并当该数据属于需要广播的信息时触发 RRC广播该辅助数据给 UE; 步骤五： SAS收到 GPSservice的辅助数据报告消息，保存辅助数据消息到本地数 据库， 并触发系统信息广播以广播辅助数据信息给 UE;

步骤六： 继续等待下一次的辅助数据报告， 继续步骤五的处理。

图 6对 RRC、 SAS和 GPS三个功能单元之间的辅助数据获取的处理消息流图做了综 述， 具体描述与对图 4和图 5的描述相同。

通过上述描述可见， 采用本发明所述的 AGPS辅助数据获取方法可以简化 GPS辅助 信息的获取过程， 无需复杂的外部 GPS参考网络， 可以快速方便的进行高精度 AGPS定 位。

但应当理解的是， 本发明上述针对具体实施例的描述较为具体， 并不能因此而理解 为对本发明专利保护范围的限制， 本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1. 权利要求

   1、 一种 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的方法，所述方法在 WCDMA的无线 网络控制器内置独立移动服务定位中心功能单元时，在 WCDMA网络中的无线网络控制器 同时内置 GPS功能单元； 所述方法还包括- a)、 所述无线网络控制器内的 GPS功能单元从卫星广播信息中获取辅助数据， 保存 到所述独立移动服务定位中心功能单元上；

   b)、 所述辅助数据通过无线资源控制模块发送出去；

   c )、所述无线网络控制器内部的独立移动服务定位中心功能单元用于保存高精度定 位辅助数据和进行定位计算。

   2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b)还包括： 所述辅助 数据通过所述无线资源控制模块广播发送出去。

   3 " 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b )还包括： 在需要对 指定用户设备进行定位时，从独立移动服务定位中心功能单元获取后通过无线资源控制 模块发送出去。

   4、 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述独立移动服务定位中心功能 单元和所述内部 GPS功能单元同处于所述无线网络控制器内部,两者之间的接口采用无 线网络控制器内部自定义消息来实现。

   5、 根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述无线网络控制器上电后，首 先内部 GPS功能单元进行初始化和对基本辅助信息的获取过程，当所述 GPS功能单元运 行正常可以获得 GPS信息后，该 GPS功能单元向所述独立移动服务定位中心功能单元发 送消息确认其已经可以开始接收其辅助数据的请求消息。

   6、 根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述独立移动服务定位中心功能 单元向所述 GPS功能单元请求的信息有： GPS接收器的三维位置信息、 GPS接收器接收 到的星历信息、 历书信息、 电离层信息、 世界协调时间参数信息、 GPS时间信息、 差分 GPS信息。

   7、 根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述无线网络控制器在卫星广播 信息有更新时会把这些更新后的信息广播给其下小区内的各个用户设备，当无线网络控 制器对某一用户设备进行网络辅助全球定位系统定位需要用到辅助信息时，该无线网络 控制器利用其内部独立移动服务定位中心上保存的 GPS信息作为辅助数据并结合自己计 算得到的辅助数据一起发送给所述用户设备， 以使得该用户设备能够快速捕获 GPS信号 进行定位。

   8、 根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，对于计算在用户设备上进行的定 位，用户设备根据所述独立移动服务定位中心功能单元提供的 GPS辅助数据和所述用户 设备的位置估计信息， 以及所述用户设备自身 GPS接收器接收到的信息， 利用经典 GPS 计算方法计算得到所述用户设备的位置。

   9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括- al、如果计算在网络侧进行， 移动台利用独立移动服务定位中心提供的 GPS辅助数 据进行码相位测量；

   a2、发送码相位测量结果给所述独立移动服务定位中心， 该独立移动服务定位中心 综合码相位测量结果和保存的 GPS信息以及移动台估计位置信息，利用现有 GPS计算方 法计算得到所述移动台的位置。

   10、 一种 WCDMA系统中全球定位辅助数据获取的装置，其通讯连接多个基站， 由 基站连接用户设备， 其特征在于， 所述装置还包括： 一无线网络控制器， 在该无线网络 控制器内设置有：

   一内置的 GPS功能单元， 以及一独立移动服务定位中心功能单元， 所述 GPS功能 单元用于实时接收卫星广播信息，利用所述无线控制器内部通信机制传输并存储到所述 独立移动服务定位中心功能单元内；

   一无线资源控制模块，在所述独立移动服务定位中心功能单元内有辅助数据信息更 新时，把更新消息发送给该无线资源控制模块并通知触发髙精度全球定位辅助数据信息 的系统信息广播， 通过基站把辅助数据信息传给用户设备。