CN101339238B - 基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于多系统联合测量的位置计算方法和装置，克服了现有的单系统位置测量过程中基站数量少的问题。其技术方案为：该方法包括：计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差；计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值；利用优化方式获得手机的位置估计X＝(x，y，z)，优化方程为

其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。本发明应用于无线定位领域。

Description

基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法与装置

技术领域

本发明涉及无线定位的方法和系统，尤其涉及一种利用不同无线系统的基站信号到达时间进行位置计算以进行定位的方法与系统。

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，对于收集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或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，对于收集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111～113和一部具有测量能力的手机12，基站111～113与手机12存在无线传播的信号131～133对应测量到的信号传播时间为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141～143，则所有得到的圆的交点位置即为手机对应位置。手机上报其测量的基站信号的发射-接收时延给网络系统，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，基站与手机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，目前发展出了一些非直达路径的检测以及存在非直达路径的定位系统的处理方法。

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 Generation PartnershipProject)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，采用了收集测量上报的方法。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。图3示出了传统的基于基站信号/手机信号的定位方法的流程，下面结合图3对该定位方法的流程步骤加以详细的描述。

步骤S100：核心网(CN)向服务无线网络控制器(SRNC)发送定位请求。

步骤S101：服务无线网络控制器向手机(UE)发送基站间接收时延测量请求。

步骤S102：服务无线网络控制器向手机发送手机接收-发射时间测量请求。

步骤S103：手机测量过程。

步骤S104：手机向服务无线网络控制器上报基站间接收时延测量结果。

步骤S105：手机向服务无线网络控制器上报手机接收-发射时间测量结果。

步骤S106：服务无线网络控制器向基站发送基站间发射时延测量请求。

步骤S107：基站测量过程。

步骤S108：基站向服务无线网络控制器上报基站间发射时延测量结果。

步骤S109：服务无线网络控制器进行位置计算。

步骤S110：服务无线网络控制器向核心网上报位置计算结果。

根据多个文献的结论，如果手机测量信号时延的基站数目越多，则测量结果越精确。但是在实际系统中，由于基站的造价问题以及网络规划的难度，手机在一个地点可以测量的、本系统的基站数据是有限的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法和装置，克服了现有的单系统位置测量和计算过程中测量基站数量较少的问题，可以得到更好的定位效果。

本发明的另一目的在于提供了一种基于多系统联合测量的无线定位方法和系统，克服了现有的单系统位置测量和计算过程中测量基站数量较少的问题，可以得到更好的定位效果。

本发明的技术方案为：本发明提出了一种基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，包括：

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

利用优化方式获得手机的位置估计X＝(x，y，z)，优化方程为 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，其中，利用优化方式获得手机的位置估计的方式进一步包括：

选择位置估计的起始位置LOC₀；

计算LOC_n-1处的J梯度为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

计算Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长；

如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则LOC_n为手机的位置估计并记录该值，否则返回上一步继续计算下一个LOC的值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，其中，起始位置的选取方式为：如果不是第一次估计，则起始位置LOC₀为上次估计的值，否则起始位置LOC₀在手机所在服务小区内随机选择。

本发明还提出了一种基于多系统联合测量的无线定位方法，通过多个系统中的基站对手机进行无线定位，该方法包括：

核心网向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心发送定位请求；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向手机发送本系统的基站间接收时延测量请求；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向手机发送其他系统小区信号时延测量请求；

手机测量过程，包括对本系统与其他系统小区信号时延的测量；

手机向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报本系统的基站间接收时延测量结果；

手机向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报其他系统的小区信号时延测量结果；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向基站发送基站发射时延测量请求；

基站测量过程，包括对本系统与其他系统的基站发射时延测量；

基站向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报本系统的基站发射时延测量结果与对应其他系统的基站发射时延测量结果；

基站向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报基站发射时延测量结果；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心进行位置计算，位置计算过程进一步包括：

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

利用优化方式获得手机的位置估计X＝(x，y，z)，优化方程为 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向核心网上报位置计算结果。

上述的基于多系统联合测量的无线定位方法，其中，利用优化方式获得手机的位置估计的方式进一步包括：

选择位置估计的起始位置LOC₀；

计算LOC_n-1处的J梯度为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

计算Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长；

如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则LOC_n为手机的位置估计并记录该值，否则返回上一步继续计算下一个LOC的值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位方法，其中，起始位置的选取方式为：如果不是第一次估计，则起始位置LOC₀为上次估计的值，否则起始位置LOC₀在手机所在服务小区内随机选择。

基于上述的位置计算方法，本发明另外提出了一种基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该装置包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区内作随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

上述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其中，该判决单元的判决条件是：如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

本发明提出了一种基于多系统联合测量的无线定位系统，包括手机、基站、服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心、核心网，其中，

该手机包括：

系统时钟模块，提供系统的共同定时标准，输出时钟以及同步信号；

多个无线接入方法同步模块，接收该系统时钟模块的系统时钟同步信号，捕获对应的无线接入方法的同步，输出不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号的时间；

时间差测量模块，接收该系统时钟模块以及该些无线接入方法同步模块的输出，根据各个系统不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号计算所有基站发射信号到达手机处的相对参考基站的时间差，输出测量结果；

信令处理模块，将该时间差测量模块的测量结果填写成信令，作为上行信令通知服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心；

该服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心进一步包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

上述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其中，该判决单元的判决条件是：如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

本发明提出了一种基于多系统联合测量的手机，内设手机自身的模块，还包括：

系统时钟模块，提供系统的共同定时标准，输出时钟以及同步信号；

多个无线接入方法同步模块，接收该系统时钟模块的系统时钟同步信号，捕获对应的无线接入方法的同步，输出不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号的时间；

时间差测量模块，接收该系统时钟模块以及该些无线接入方法同步模块的输出，根据各个系统不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号计算所有基站发射信号到达手机处的相对参考基站的时间差，输出测量结果；

信令处理模块，将该时间差测量模块的测量结果填写成信令，作为上行信令通知服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心。

本发明提出了一种基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，内设服务无线网络控制器自身的模块，还包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

上述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其中，该判决单元的判决条件是：如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

本发明提出了一种基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，内设独立移动服务定位中心自身的模块，还包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

上述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其中，该判决单元的判决条件是：如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过在同一地点测量到多于一个系统的基站信号以及它们之间的传输时延，命令在上报本系统测量信息的同时上报其他系统的测量信息，从而得到比现有技术更好的定位效果。

附图说明

图1是传统的基于基站信号/手机信号的定位方法的原理图。

图2是传统的基于基站信号/手机信号的定位方法中出现非直达路径的示意图。

图3是传统的3GPP协议中基于基站信号/手机信号的定位方法的示意图。

图4是本发明的基于多系统联合测量的无线定位方法的示意图。

图5是本发明的位置计算方法的较佳实施例的流程图。

图6是本发明方法对于TD-SCDMA系统和WCDMA系统的时间示意图。

图7是本发明的针对TD-SCDMA系统和WCDMA系统联合同步捕获装置的结构图。

图8是本发明的基于多系统联合测量的无线定位系统的手机原理图。

图9是本发明的基于多系统联合测量的无线定位系统的服务无线网络控制器的原理图。

图10是本发明的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图4示出了本发明的基于多系统联合测量的无线定位方法的流程，下面结合图4对本发明的方法流程作较为详细的描述。

步骤S201：核心网向服务无线网络控制器发送定位请求。本发明中的服务无线网络控制器均可以由独立移动服务定位中心(SAS，Stand-Alone Serving MobileLocation Center)替换。

步骤S202：服务无线网络控制器向手机发送基站间接收时延测量请求。

步骤S203：服务无线网络控制器向手机发送其他系统小区信号时延测量请求。

步骤S204：手机测量过程，包括对本系统的信号时延测量以及对其他系统小区的信号时延测量。其中上述提及的本系统可以是TD-SCDMA、GPRS等任一无线系统，其他系统可以是除本系统之外的其他任一系统，例如WCDMA等。

步骤S205：手机向服务无线网络控制器上报本系统的基站间接收时延测量结果t₁～t_m，其中M为测量的基站数目，t₁＝0为服务小区对应的时间时延，t_i为对应第i(i＝1，2，......，M)个基站测量的时延。

步骤S206：手机向服务无线网络控制器上报其他系统的小区信号时延测量结果t_o1～t_oMo，其中t_oi为对应其他系统第i(i＝1，2，......，Mo)个基站测量的时延。

步骤S207：服务无线网络控制器向基站发送基站间发射时延测量请求。

步骤S208：基站测量过程，包括对本系统与其他系统的基站发射时延的测量。

步骤S209：基站向服务无线网络控制器上报基站发射时延测量结果t₁₂～t_1M以及对应其他系统的结果t_o12～t_o1Mo，其中t_1i(i＝2，......，M)为本系统中对应服务基站与基站i的相对时延，t_o1i(i＝2，......，Mo)为其他系统中对应服务基站与基站i的相对时延。

步骤S210：服务无线网络控制器进行位置计算。

步骤S211：服务无线网络控制器向核心网上报位置计算结果。

图5示出了本发明的位置计算方法的流程。下面结合图5描述位置计算的流程步骤。

步骤S301：获得全部测量值。这些测量值包括图4的步骤S201～S212中所测得的结果。

步骤S302：计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差。

步骤S303：计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

步骤S304：判断对应手机是否首次被定位。如果是，则进入步骤S305，否则进入步骤S306。

步骤S305：随机选择起始位置LOC₀。在手机所在服务小区内随机选择位置，例如小区中心。

步骤S306：选择上一次位置估计值作为起始位置LOC₀

步骤S307：计算梯度grad(J)。

本实施例中采用优化方程来获得手机的位置估计，优化方程为： $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

梯度的计算公式为： $\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

步骤S308：计算L0C_n。计算公式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......。每做一次循环就利用上述公式做一次计算，也即在第一次循环计算LOC₁，第二次循环计算LOC₂等。

步骤S309：判断步骤S308中的结果是否满足精度要求。这里的判决条件是判断‖LOC_n-LOC_n-1‖是否小于预设的估计精度。如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设精度，则进入步骤S310，否则返回步骤S308计算下一个LOC的值。

步骤S310：记录当前的LOC的值，该值即为无线定位的位置估计值。

步骤S311：将步骤S310的LOC值作为位置估计值上报。

上述的无线定位方法得以实现的应用基础在于：由于不同运营商的存在以及历史、经济原因，在同一地区存在不同的移动通讯系统。为了达到国际、国内漫游或者节约费用、提高通话质量的目的，市场上存在大量双模甚至多模手机，可以接收不同移动系统的信号并且进行通话。由于不同系统需要各自的基站，因此可以在同一地点通过双模/多模手机测量到多于一个系统的基站信号以及之间的传输时延，获得更高精度的定位估计结果。

下面基于两种3G系统：WCDMA系统和TD-SCDMA系统介绍本发明的实现方法。假设服务小区为TD-SCDMA系统。请结合图6，对应发射端：服务小区在时间上标示为511，分为两个子帧5111和5112且均为5ms；其他TD-SCDMA系统小区为512～51M，也分别由两个子帧组成；所有TD-SCDMA系统小区同步。对于WCDMA系统的基站，它们的帧521～52M_w长度为10ms，而且是不同步的，分别与服务小区存在时延5201～520M_w。而在接收端，手机接收各TD-SCDMA系统小区信号531～53M，对应时延为5301～530M，其中时延5301为服务小区的时延；对于WCDMA系统，手机接收各小区信号为541～54M_w，对应时延为5401～540M_w。根据测量的各个时间差，可以得到各个基站的传输时延。

图7示出了针对TD-SCDMA系统和WCDMA系统联合同步捕获装置的原理。其中时延单元组611～61N(N为滤波长度，由系统仿真得到)、乘法器组621～62N+1和加法器63组成典型的匹配滤波器。滤波器的码由本地码选择模块64提供。当系统为TD-SCDMA系统时产生下行导频时隙(DwPTS，Downlink Pi1ot Time Slot)信号，当系统为WCDMA系统时产生基站扩频码。滤波器的结果经过能量计算模块65和多径判决模块66处理可以输出当前收缩的小区的多径信息。

本发明揭示了一种基于多系统联合测量的无线定位系统，该系统包括了手机(UE)、基站(BS)、服务无线网络控制器(SRNC)和核心网(CN)。手机的结构请参见图8，包括系统时钟模块70、多个无线接入方法同步模块711～71N、时间差测量模块72和信令处理模块73。其中系统时钟模块70提供系统的共同定时标准，输出时钟信号以及同步信号。无线接入方法1同步模块711、无线接入方法2同步模块712直至无线接入方法N同步模块71N各自接收系统时钟模块70的系统时钟同步信号，捕获对应的无线接入方法的同步(即无线接入方法i同步模块捕获第i种无线接入方法的同步)，输出不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号的时间至时间差测量模块72。时间差测量模块72根据各个系统不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号来计算所有基站发射信号到达手机处的相对参考基站的时间差，输出测量结果至信令处理模块73。信令处理模块73将测量结果填写成信令，作为上行信令通知服务无线网络控制器。在这些模块的基础上增加手机原来的模块就成为基于多系统联合测量的手机。

图9示出了服务无线网络控制器的结构，包括本系统小区时延矫正模块81、其他系统小区时延矫正模块82、各系统小区基站位置存储模块83以及位置计算模块84。本系统小区时延矫正模块81根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并将计算结果输出至位置计算模块84。其他系统小区时延矫正模块82根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并将计算结果输出至位置计算模块84。各系统小区基站位置存储模块83记录各个系统小区的基站位置信息。位置计算模块84根据各小区的信号传输时延以及各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计，其计算值作为系统的输出。在这些模块的基础上增加服务无线网络控制器原有的模块就成为基于多系统联合测量的服务无线网络控制器。

上述的位置计算模块84的内部结构请参见图10，位置计算模块84包括：测量值校正单元840、初始位置选择单元841、梯度计算单元842、位置更新单元843、判决单元844、位置估计存储单元845。

其中测量值校正单元840对上报的测量值加以校正。具体来说，首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值。

初始位置选择单元841选取初始位置的方式是：如果是首次估计，则起始位置从各系统小区基站位置存储模块83中随机选择，也即从手机所在服务小区内随机选择位置；如果不是首次估计，则起始位置为位置估计存储单元845记录的上一次位置估计的值。

梯度计算单元842计算梯度grad(J)，计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中 $J=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Ns}}{\mathrm{\Σ}}}{w}^j\underset{i=1}{\overset{N^j}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i^j{[\left(\right||X-X_0^j||-||X-X_i^j|\left|\right)-c{\mathrm{\Δt}}_i^j]}^{2,}$ 其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，W_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间， $\left|\right|X-X_0\left|\right|=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$ 为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

位置更新单元843接收初始位置选择单元841的位置估计初始值以及梯度计算单元842的梯度值，对位置估计值进行更新。更新方式为：计算Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......。位置更新单元843每做一次更新，就由判决单元844判决当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则这个当前值即为最终的位置估计，由位置更新单元843输出并记录到位置估计存储单元845中，若不符合则由位置更新单元843再做一次更新，更新至下一个位置估计值。其中判决单元844的判决条件是：如果‖LOC_n-LOC_n-1‖小于预设的估计精度，则该位置更新单元843的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元843继续计算下一个更新值。

本发明还提出了一种独立移动服务定位中心，除了独立移动服务定位中心本身自带的功能模块之外，还包括本系统小区时延矫正模块、其他系统小区时延矫正模块、各系统小区基站位置存储模块以及位置计算模块。这些模块的原理同上述实施例中的原理相同，因此在此不再赘述。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (26)

1.一种基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，包括：

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

利用优化方式获得手机的位置估计X＝(x，y，z)，优化方程为

其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

2.根据权利要求1所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，其特征在于，利用优化方式获得手机的位置估计的方式进一步包括：

选择位置估计的起始位置LOC₀；

计算LOC_n-1处的J梯度为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

计算Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长；

如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则LOC_n为手机的位置估计并记录该值，否则返回上一步继续计算下一个LOC的值。

3.根据权利要求2所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算方法，其特征在于，起始位置的选取方式为：如果不是第一次估计，则起始位置LOC₀为上次估计的值，否则起始位置LOC₀在手机所在服务小区内随机选择。

4.一种基于多系统联合测量的无线定位方法，通过多个系统中的基站对手机进行无线定位，该方法包括：

核心网向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心发送定位请求；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向手机发送本系统的基站间接收时延测量请求；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向手机发送其他系统小区信号时延测量请求；

手机测量过程，包括对本系统与其他系统小区信号时延的测量；

手机向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报本系统的基站间接收时延测量结果；

手机向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报其他系统的小区信号时延测量结果；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向基站发送基站发射时延测量请求；

基站测量过程，包括对本系统与其他系统的基站发射时延测量；

基站向服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心上报本系统的基站发射时延测量结果与对应其他系统的基站发射时延测量结果；

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心进行位置计算，位置计算过程进一步包括：

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；

计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

利用优化方式获得手机的位置估计X＝(x，y，z)，优化方程为

其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速

服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心向核心网上报位置计算结果。

5.根据权利要求4所述的基于多系统联合测量的无线定位方法，其特征在于，利用优化方式获得手机的位置估计的方式进一步包括：

选择位置估计的起始位置LOC₀；

计算LOC_n-1处的J梯度为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

计算Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长；

如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则LOC_n为手机的位置估计并记录该值，否则返回上一步继续计算下一个LOC的值。

6.根据权利要求5所述的基于多系统联合测量的无线定位方法，其特征在于，起始位置的选取方式为：如果不是第一次估计，则起始位置LOC₀为上次估计的值，否则起始位置LOC₀在手机所在服务小区内随机选择。

7.一种基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其特征在于，该装置包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正，其中该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

8.根据权利要求7所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其特征在于，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区内作随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

9.根据权利要求7所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其特征在于，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

10.根据权利要求7所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其特征在于，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

11.根据权利要求7所述的基于多系统联合测量的无线定位的位置计算装置，其特征在于，该判决单元的判决条件是：如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

12.一种基于多系统联合测量的无线定位系统，包括手机、基站、服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心、核心网，其特征在于，

该手机包括：

系统时钟模块，提供系统的共同定时标准，输出时钟以及同步信号；

多个无线接入方法同步模块，接收该系统时钟模块的系统时钟同步信号，捕获对应的无线接入方法的同步，输出不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号的时间；

时间差测量模块，接收该系统时钟模块以及该些无线接入方法同步模块的输出，根据各个系统不同基站的信号时间差以及相对系统时钟同步信号计算所有基站发射信号到达手机处的相对参考基站的时间差，输出测量结果；

信令处理模块，将该时间差测量模块的测量结果填写成信令，作为上行信令通知服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心；

该服务无线网络控制器或独立移动服务定位中心进一步包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出，其中该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

13.根据权利要求12所述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其特征在于，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

14.根据权利要求12所述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其特征在于，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中

其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

15.根据权利要求12所述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其特征在于，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

16.根据权利要求12所述的基于多系统联合测量的无线定位系统，其特征在于，该判决单元的判决条件是：如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

17.一种基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，内设服务无线网络控制器自身的模块，其特征在于，还包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出，该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

18.根据权利要求17所述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其特征在于，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

19.根据权利要求17所述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其特征在于，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中

其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

20.根据权利要求17所述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其特征在于，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

21.根据权利要求17所述的基于多系统联合测量的服务无线网络控制器，其特征在于，该判决单元的判决条件是：如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

22.一种基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，内设独立移动服务定位中心自身的模块，其特征在于，还包括：

本系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算本系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

其他系统小区时延矫正模块，根据手机上报的测量结果计算其他系统小区各基站的信号传输时延，并输出计算结果；

各系统小区基站位置存储模块，记录各系统小区基站位置信息；

位置计算模块，接收本系统小区时延矫正模块的本系统小区各基站的信号传输时延以及其他系统小区时延矫正模块的其他系统小区各基站的信号传输时延，接收各系统小区基站位置存储模块的各系统小区基站位置信息，计算手机的位置估计并输出，该位置计算模块进一步包括：

测量值校正单元，对上报的测量值加以校正，该测量值校正单元首先计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差：δt_i ^j＝t_i ^j-t₀ ^j，其中j为所测量的第j个系统的标号，t₀ ^j为系统参考小区下行信号到达时间，t_i ^j为系统第i个小区下行信号到达时间，δt_i ^j为两者对应的时间差；再计算各系统相对各自参考小区的对应下行信号到达时间差的修正值：Δt_i ^j＝δt_i ^j-T_0i ^j，其中T_0i ^j为第j个系统的第i个小区相对系统参考的下行信号发射时间差，Δt_i ^j为两者对应的时间差的修正值；

初始位置选择单元，根据是否存储有对应手机上次的位置估计值，确定位置估计的初始值；

梯度计算单元，接收该测量值校正单元的校正测量值，计算相应的梯度值；

位置更新单元，接收该初始位置选择单元的位置估计初始值和该梯度计算单元的梯度值，对位置估计值进行更新；

判决单元，判决该位置更新单元当前更新的位置估计值是否满足条件，若符合则当前值即为最终的手机位置估计，由该位置更新单元输出，若不符合则由该位置更新单元继续对位置估计值做更新；

位置估计存储单元，记录位置更新单元输出的手机位置估计值。

23.根据权利要求22所述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其特征在于，该初始位置选择单元选取初始位置的方式为：如果是第一次估计，则起始位置从手机所在的服务小区中随机选择，否则起始位置为位置估计存储单元记录的上一次位置估计的值。

24.根据权利要求22所述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其特征在于，该梯度计算单元的梯度计算公式为：

$\mathrm{grad}\left(J\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂J}{\∂x}\\ \frac{\∂J}{\∂y}\\ \frac{\∂J}{\∂z}\end{array}\right]$

其中其中X₀ ^j为第j个系统的参考小区基站位置，X_i ^j为第j个系统的第i个小区基站位置，w_i ^j为加权值正比于第j个系统的第i个小区基站被测量的下行信号接收强度，w^j为加权值反比于第j个系统的信号码片/符号延续时间，

为欧氏距离，N^j为第j个系统的非参考小区数量，Ns为系统的数量，c为光速。

25.根据权利要求22所述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其特征在于，该位置更新单元的更新方式为：Loc_n＝Loc_n-1-μgrad(J)，n＝1，2，......μ为大于0的搜索步长。

26.根据权利要求22所述的基于多系统联合测量的独立移动服务定位中心，其特征在于，该判决单元的判决条件是：如果||LOC_n-LOC_n-1||小于预设的估计精度，则该位置更新单元的当前计算结果为手机的位置估计，否则由该位置更新单元继续计算下一个更新值。

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