CN101631349B - 一种定位终端的方法、装置及无线操作维护中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了定位终端的方法、装置及无线操作维护中心，用以解决现有终端定位技术需对现有硬件设备进行较大改动、或定位精度较低的问题。该方法包括：根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差和标准传播模型，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时终端的初步估计位置；根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并根据上述修正后的路径损耗差确定终端的调整估计位置；根据终端的调整估计位置确定终端的位置。本发明技术方案避免了对现有设备的改动，提高了定位精度。

Description

一种定位终端的方法、装置及无线操作维护中心

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种GSM(Global System for Mobilecommunication，全球移动通信系统)中定位终端的技术。

背景技术

终端定位业务是无线蜂窝通信系统中一项重要的业务，现有终端的定位技术主要有以下几种：TOA/TDOA(Time of Arrive/Time Difference Of Arrive，到达时间/到达时间差)、单基站智能天线定位、A-GPS(Assisted Global PositioningSystem，辅助全球定位系统)和场强定位等。

其中，TOA/TDOA定位方法的基本工作原理是：终端观测至少3个小区广播信道的到达终端的时间差，将时间差反馈给网络侧，网络侧根据该时间差采用双曲面/线算法来对终端进行定位。如果默认为终端同各个基站在同一水平面上，采用双曲线算法对终端进行定位，不对终端的高度进行定位；如果不能被默认为终端同各个基站在同一水平面上，就采取双曲面算法对终端进行定位。OTDOA定位方法需要对空中接口功能进行扩充，需要对终端进行改动使其支持OTDOA测量。

单基站智能天线定位技术中，基站通过智能天线得到终端发射信号的方位角信息，同时终端上报的定时提前和基站上报的接收定时偏差乘以光速表示了终端同基站之间的距离。RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)根据上述方位角信息、终端同基站之间距离的信息和基站的地理位置信息，就可以计算出终端的位置。但是单基站智能天线定位方法的精度取决于智能天线的方位角分辨精度；当在市区、山区、丘陵地带时，无线传播环境复杂，没有直射信号，而存在数条能量相当的多径信号，从而使得到的方位角信息不准确，甚至有时会有较大误差，最终导致定位终端的精度较差。

A-GPS定位方法的基本原理是：网络向终端提供辅助GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)信息，利用辅助GPS信息，终端可以很快捕获卫星并检测到测量信息，然后将测量信息发送给网络中的定位服务中心，由定位服务中心计算出终端当前所处的位置。由于A-GPS定位方法需要网络和终端都能够接收GPS信息，因此需要对空中接口功能进行扩充，需要对终端和网络做较大改动。

场强定位方式需要通过终端接收本小区和邻小区场强及TA(TimeAdvance，提前时间)值来进行定位，但是由于难以获取终端接收的信号，因此这种定位方法精度较低，较少应用。

综上可见，采用上述现有终端定位技术定位终端时，或者需要对现有硬件设备进行较大改动，或者定位精度较低。

发明内容

本发明实施例提供一种定位终端的方法、装置及无线操作维护中心，用以解决现有终端定位技术需要对现有硬件设备进行较大改动、或者定位精度较低的问题。

本发明实施例提出一种定位终端的方法，包括：

根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置；

根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正所述终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并根据修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置；

根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

本发明实施例提出一种定位终端的装置，包括：

初步估计位置确定单元，用于根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置；

损耗差修正单元，用于根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正所述终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差；

调整估计位置确定单元，用于根据修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置；

终端位置确定单元，用于根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

本发明实施例还提出一种无线操作维护中心，包括上述定位终端的装置。

本发明实施例提供的定位终端的方法、装置及无线操作维护中心，结合终端服务小区和各邻区的特点，利用终端与各基站之间的路径损耗差、双斜率传播模型和叠代求精运算思想，确定终端的位置。本发明实施例技术方案利用现有技术就可以获得定位终端所需的数据和信息，避免了对现有设备的改动；使用路径损耗差进行定位，最大程度避免了传播模型中地形地貌以及终端可能处于NLOS(No line of sight，非视通)环境的影响，也适用于室内终端的定位；确定终端的初步估计位置后，根据基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗进行叠代求精确定终端的调整估计位置，进而获得终端的位置，提高了定位精度。

附图说明

图1为本发明实施例中定位终端的方法流程图；

图2为本发明实施例一中确定终端的初步估计位置的方法流程图；

图3为本发明实施例一中确定终端的可能位置的方法示意图；

图4为本发明实施例一中确定终端的调整估计位置的方法流程图；

图5为本发明实施例一中确定基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗的方法示意图；

图6为本发明实施例中校正K2参数的方法流程图；

图7为本发明实施例中定位终端的装置结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提出了一种定位终端的方法、装置及无线操作维护中心。本发明实施例技术方案结合终端服务小区和各邻区的特点，利用终端与各基站之间的路径损耗差、双斜率传播模型和叠代求精运算思想，确定终端的位置。本发明实施例技术方案利用现有技术就可以获得定位终端所需的数据和信息，避免了对现有设备的改动；使用路径损耗差进行定位，最大程度避免了传播模型中地形地貌以及终端可能处于NLOS环境的影响，也适用于室内终端的定位；对传播模型进行了分析，使用标准传播模型和双斜率传播模型，提高了定位精度；确定终端的初步估计位置后，根据基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗进行叠代求精确定终端的调整估计位置，进而获得终端的位置，提高了定位精度。另外，本发明实施例技术方案还可以使用路测数据校正双斜率传播模型中的K2参数，提高了定位精度。

参阅图1所示，本发明实施例提供的定位终端方法包括下列步骤：

S101、根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置。

S102、根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并根据修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置。

S103、根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

其中，本发明实施例技术方案根据终端服务小区和邻区的特点，为终端设置了以下几个条件，其中，(3)-(9)中的邻区指非微蜂窝邻区(即不是微蜂窝的邻区)，不考虑微蜂窝的邻区：

(1)、服务小区是微蜂窝小区；

(2)、服务小区为非微蜂窝小区(即不是微蜂窝小区)；

(3)、服务小区网络配置存在直放站、且测量报告中各邻区接收电平都小于设定值(比如-85dbm)；

(4)、服务小区网络配置不存在直放站；

(5)、服务小区与各邻区属于同一频段；

(6)、服务小区与各邻区不属于同一频段；

(7)、服务小区与各邻区分别属于不同的基站；

(8)、服务小区与各邻区中，只有一个基站包含两个以上小区；

(9)、服务小区与各邻区中，至少有两个基站分别包含两个以上小区。

其中，当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(7)时，采用定位流程1定位终端；

当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(8)时，采用定位流程2定位终端；

当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(9)时，采用定位流程3定位终端；

当终端满足条件(2)、(4)和(6)时，采用定位流程4定位终端；

当终端满足条件(1)时，采用微蜂窝定位流程定位终端；

当终端满足条件(2)和(3)时，采用直放站定位流程定位终端。

采用本发明实施例方法定位终端的设备可以是移动通信网络中的OMCR(Operate & Maintenance Centre for Radio，无线操作维护中心)，也可以是其它能够实现本发明实施例技术方案的任一设备。

在每一种定位流程中，都涉及根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置的过程，还都涉及根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，确定终端的调整估计位置的过程(对于这两个过程，每种定位流程还会根据自身终端满足条件的特点有所差异地进行)，下面分别以具体实施例对各个定位流程进行描述：

实施例一

当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(7)时，采用定位流程1定位终端，以6个邻区为例，定位流程1包括如下步骤，其中，本实施例一中所指邻区指非微蜂窝邻区，对于微蜂窝的邻区，其数据不予处理，本实施例一中的辅助定位基站包括服务小区所属基站和各邻区所属基站：

(一)根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置。

假设服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线，参阅图2所示，步骤(一)进一步包括如下步骤：

S201、选择服务小区所属基站和各邻区所属基站中的三个基站：基站1、基站2和基站3，根据终端与这三个基站之间的路径损耗差和标准传播模型确定终端的一个可能位置，该过程包括如下步骤：

A、确定终端与基站1、基站2的路径损耗差PL1-PL2。

步骤A根据公式(1)确定终端与基站的路径损耗差：

PL＝Power+Gain-Rxlev    (1)

其中，PL为终端与基站的路径损耗，Power为基站发射功率，Gain1为基站天线增益，Rxlev1为基站的终端测量报告接收电平。

则步骤A中，终端与基站1、基站2的路径损耗差PL1-PL2可表示为：

PL1-PL2＝(Power1+Gain1-Rxlev1)-(Power2+Gain2-Rxlev2)    (2)

其中，PL1为终端与基站1的路径损耗，PL2为终端与基站2的路径损耗；Power1为基站1发射功率，Gain1为基站1天线增益，Rxlev1为基站1的终端测量报告接收电平；Power2为基站2发射功率，Gain2为基站2天线增益，Rxlev2为基站2的终端测量报告接收电平。

B、利用PL1-PL2和公式(3)，确定终端与基站1、基站2之间距离的比值d1/d2。

PL1-PL2＝K2lgd1-K2lgd2+K3lgHeff1-K3lgHeff2+K5lgd1lgHeff1-K5lgd2lgHeff2    (3)

公式(3)是双斜率传播模型。其中，d1为终端与基站1之间的距离(单位为米)，d2为终端与基站2之间的距离(单位为米)，K2、K3、K5为参数(与SPM传播模型中的K2、K3、K5相同)，K2缺省值为44.9，K3缺省值为5.83，K5缺省值为-6.55，Heff1为基站1天线的有效高度(单位为米)，Heff2为基站2天线的有效高度(单位为米)。

其中，对于K2，由于城市环境中站间区一般小于800米，根据双斜率传播模型曲线的研究，建议K2取值40，并且当K2参数误差较大时还可以使用路测数据进行校正。

双斜率传播模型是在SPM(Standard Propogation Model，标准传播模型)传播模型上的变型。根据无线传播理论，当终端与基站距离小于一个临界距离时，随着距离的增加接收点的场强呈现周期性变化，并且随着自由空间波场强的降低而降低；当距离大于临界距离时，接收点的场强不再出现周期性变化，且其衰落速度高于自由空间波场强的衰减速度。双斜率传播模型根据临界距离把传播距离分成两个区域，通过不同的斜率表示在两个区域中终端与基站之间路径损耗的不同变化速度。SPM传播模型表示为公式(4)：

L_model＝K1+K2log(d)+K3log(H_Txeff)+K4*Diffraction loss    (4)

+K5log(d)*log(H_Txeff)+K6(H_Rxeff)+K_clutterf(clutter)

其中，L_model表示路径损耗，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K_clutter为参数，d为终端与基站的距离，H_Txeff为基站天线有效高度，Diffraction loss为衍射衰耗，H_Rxeff为终端天线高度，f(clutter)为地形地貌的衰耗。

C、根据公式(2)确定终端与基站1、基站3的路径损耗差PL1-PL3；再利用PL1-PL3和公式(3)，确定终端与基站1、基站3之间距离的比值d1/d3。

D、根据d1/d2、基站1与基站2之间的距离D12、终端分别与基站1和基站2连线的夹角θ1、以及d1/d3、基站1与基站3之间的距离D13、终端分别与基站1和基站3连线的夹角θ2，确定终端的一个可能位置。

参阅图3所示模型，以终端、基站1和基站2为顶点确定一个三角形，以终端、基站1和基站3为顶点确定一个三角形。在以终端、基站1和基站2为顶点确定的三角形中，根据余弦定理有：

${d2}^2=\frac{2(\cos \mathrm{\θ}1{)}^2*\left(\frac{d1}{d2}\right)+{D12}^2}{{\left(\frac{d1}{d2}\right)}^2+1}---\left(5\right)$

同样，在以终端、基站1和基站3为顶点确定的三角形中，根据余弦定理有：

${d3}^2=\frac{2{\left(\cos \mathrm{\θ}2\right)}^2*\left(\frac{d1}{d3}\right)+{D13}^2}{{\left(\frac{d1}{d3}\right)}^2+1}---\left(6\right)$

由于基站1、基站2、基站3的位置为已知，因此根据公式(5)、(6)可以确定终端的一个可能位置。

可见，利用三个基站可以确定终端的一个可能位置，那么由于终端可以收到7个基站的信号，则利用7个基站总共可以确定终端的至少5个可能位置，

S202、根据与S201相同的方法，利用服务小区所属基站和各邻区所属基站这7个基站，确定终端的其它n个可能位置，此时，终端共有n+1个可能位置。

S203、确定有效的终端可能位置。

确定方法为：处于服务小区和6个邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；不在服务小区和6个邻区构成的封闭范围内的可能位置，不是有效的终端可能位置。

S204、根据有效的终端可能位置确定终端的初步估计位置。

所有有效的终端可能位置可以构成一个多边形，求多边形的中心，使得该中心与多边形各顶点的距离和最小，称该中心即为终端的初步估计位置。

至此，确定了终端的初步估计位置。

(二)根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并根据修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置。

由于确定终端的初步估计位置的前提是服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线，而实际城市中应用的基站天线几乎都为定向天线，因此需要对终端位置进行循环叠代求精以确定终端的调整估计位置。参阅图4所示，步骤(二)进一步包括如下步骤：

S401、选择服务小区所属基站和各邻区所属基站中的三个基站：基站1、基站2和基站3，根据这三个基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与这三个基站之间的路径损耗差，并根据修正后的终端与这三个基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型确定终端的一个修正后可能位置，该过程包括如下步骤：

A1、根据终端的初步估计位置和基站1的天线水平波瓣表，确定基站1在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗。

结合图5所示，确定方法为：根据公式(7)确定终端与基站1天线的水平夹角α1：

$\mathrm{tg\α}1=\frac{(x-x1)}{(y-y1)}---\left(7\right)$

其中，(x，y)为终端的初步估计位置，(x1，y1)为基站1的位置。

α1需转换为绝对值，按正北为0度顺时针计算，根据天线方向角，得到终端与基站1天线的水平夹角，在基站1的天线水平波瓣表查询该水平夹角对应的基站1天线的水平方向衰耗，从而得到基站1天线的水平方向衰耗。例如：α1确定为30度，基站1天线方向角为45度，则终端与基站1天线的水平夹角为15度，查询基站1的天线水平波瓣表得到基站1在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗为0.9db。

B1、根据终端的初步估计位置和基站1的天线垂直波瓣表，确定基站1在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗。

确定方法为：根据公式(8)确定终端与基站1天线的垂直夹角β1：

$\mathrm{tg\β}1=\frac{\mathrm{Heff}1}{\sqrt{{(x-x1)}^2+{(y-y1)}^2}}---\left(8\right)$

其中，Heff1为基站1天线的有效高度(单位为米)，(x，y)为终端的初步估计位置，(x1，y1)为基站1的位置。

确定终端与基站1天线的中心夹角为β1-γ1，其中，γ1为基站1天线的机械下倾角，在基站1的天线垂直波瓣表查询β1-γ1对应的基站1天线的垂直方向衰耗，从而得到基站1在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗。例如：β1-γ1确定为-5度(按顺时针方向为355度)，查询基站1的天线垂直波瓣表得到基站1在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗为22.3db。

C1、按照与A1～B1相同的方法，确定基站2在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗、垂直方向衰耗。

D1、修正终端与基站1、基站2的路径损耗差PL1-PL2。

步骤D1根据公式(9)修正终端与基站的路径损耗差：

PL_new＝Power+Gain-HorizAtt-VertAtt-Rxlev    (9)

其中，PL为终端与基站的路径损耗，Power为基站发射功率，Gain为基站天线增益，Rxlev为基站的终端测量报告接收电平。

则步骤D1中，修正后的终端与基站1、基站2的路径损耗差PL1-PL2可表示为：

PL1-PL2＝(Power1+Gain1-HorizAtt1-VertAtt1-Rxlev1)-(Power2+Gain2-HorizAtt2-VertAtt2-Rxlev2)

(10)

其中，PL1为终端与基站1的路径损耗，PL2为终端与基站2的路径损耗；Power1为基站1发射功率，Gain1为基站1天线增益，HorizAtt1为基站1在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗，VertAtt1为基站1在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗，Rxlev1为基站1的终端测量报告接收电平；Power2为基站2发射功率，Gain2为基站2天线增益，HorizAtt2为基站2在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗，VertAtt2为基站2在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗，Rxlev2为基站2的终端测量报告接收电平。

E1、利用步骤D1确定的PL1-PL2和公式(3)，重新确定终端与基站1、基站2之间距离的比值d1/d2。

F1、按照与前述A1～E1相同的方法，修正终端与基站1、基站3的路径损耗差PL1-PL3，重新确定终端与基站1、基站3之间距离的比值d1/d3。

G1、按照与前述步骤D中相同的方法，根据基站1与基站2之间的距离、终端分别与基站1和基站2连线的夹角、重新确定的d1/d2，以及基站1与基站3之间的距离、终端分别与基站1和基站3连线的夹角、重新确定的d1/d3，确定终端的一个修正后可能位置。

S402、根据与S401相同的方法，利用服务小区所属基站和各邻区所属基站这7个基站，确定终端的其它n个修正后可能位置，此时，终端共有n+1个修正后可能位置。

S403、确定有效的终端修正后可能位置。

确定方法为：处于服务小区和6个邻区构成的封闭范围内的修正后可能位置，为有效的终端修正后可能位置；不在服务小区和6个邻区构成的封闭范围内的修正后可能位置，不是有效的终端修正后可能位置。

S404、根据有效的终端修正后可能位置，确定终端的第二次估计位置。

所有有效的终端修正后可能位置可以构成一个多边形，求多边形的中心，使得该中心与多边形各顶点的距离和最小，该中心即为终端的第二次估计位置。

S405、按照S401～S404相同的方法，根据各辅助定位基站在终端第二次估计位置的天线波瓣衰耗，对终端位置进行叠代求精运算，得到终端的第三次估计位置；以及按照S401～S404相同的方法，根据各辅助定位基站在终端第三次估计位置的天线波瓣衰耗，对终端位置进行叠代求精运算，得到终端的第四次估计位置，依次类推，并当连续确定的多次(至少两次，比如3次)估计位置中，任意两次估计位置之间的直线距离小于设定值(比如50米)时，确定该多次估计位置中的最后一次估计位置为终端的调整估计位置。

(三)确定终端的调整估计位置为终端的位置。

本发明实施例一利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

实施例二

当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(8)时，采用定位流程2定位终端，以6个邻区为例，将包含两个以上小区的基站称为多小区基站，定位流程2包括如下步骤，其中，本实施例二中所指邻区指非微蜂窝邻区，对于微蜂窝的邻区，其数据不予处理，本实施例二中的辅助定位基站包括服务小区所属基站和各邻区所属基站：

(一)确定终端与多小区基站连线的位置。

确定方法为：假设终端与多小区基站中小区1、小区2的夹角分别为α、β，则可根据公式(11)、(12)和多小区基站的天线水平波瓣表确定α、β：

Angcell1+Angcell2＝α+β    (11)

HorizAttα-HorizAttβ＝Rxcell1-Rxcell2    (12)

其中，Angcell1表示小区1的天线方向角，Angcell2表示小区2的天线方向角，都为已知量；HorizAttα表示小区1的天线水平衰耗，HorizAttβ表示小区2的天线水平衰耗，Rxcell1表示终端接收到的小区1的电平，Rxcell2表示终端接收到的小区2的电平。

确定α、β后，可根据α、β和多小区基站的位置，确定终端与多小区基站连线的位置。

比如：HorizAttα-HorizAttβ＝Rxcell1-Rxcell2＝27db，Angcell1为60度，Angcell2为180度，则α+β＝120度；根据多小区基站的天线水平波瓣表构建天线水平波瓣矩阵图，通过查询该天线水平波瓣矩阵图可以得到α＝10度，其衰耗为0.5，β＝110度，其衰耗为27.5，差值正好等于27db；进而可以根据确定的α、β和多小区基站的位置，确定终端与多小区基站连线的位置。

(二)按照与实施例一中S201～S203相同的方法，根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，有效的终端可能位置。

(三)确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，使得该中心与多边形各顶点的距离和最小。

(四)确定该中心到终端与多小区基站连线的垂线，确定垂线中点为终端的初步估计位置。

(五)根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并利用修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置；该过程与实施例一中S401～S405描述方法相同，这里不再详述。

(六)确定终端的调整估计位置为终端的位置。

本发明实施例二利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

实施例三

当终端满足条件(2)、(4)、(5)和(9)时，采用定位流程3定位终端，以6个邻区为例，将包含两个以上小区的基站称为多小区基站，本实施例三中包括两个多小区基站：第一多小区基站和第二多小区基站，定位流程3包括如下步骤，其中，本实施例三中所指邻区指非微蜂窝邻区，对于微蜂窝的邻区，其数据不予处理，本实施例三中的辅助定位基站包括服务小区所属基站和各邻区所属基站：

(一)确定终端与第一多小区基站的第一连线位置，确定终端与第二多小区基站的第二连线位置。

确定终端与每一个多小区基站连线位置的方法与实施例二的步骤(一)描述方法相同，这里不再详述。

(二)确定第一连线与第二连线的交点。

(三)按照与实施例一中S201～S203相同的方法，根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，有效的终端可能位置。

(四)确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，使得该中心与多边形各顶点的距离和最小。

(五)确定该中心与(二)中交点之间连线的中点，为终端的初步估计位置。

(六)根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并利用修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置；该过程与实施例一中S401～S405描述方法相同，这里不再详述。

(七)确定终端的调整估计位置为终端的位置。

本发明实施例三利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

实施例四

当终端满足条件(2)、(4)和(6)时，采用定位流程4定位终端，以6个邻区为例，定位流程4包括如下步骤，其中，本实施例四中所指邻区指非微蜂窝邻区，对于微蜂窝的邻区，其数据不予处理，本实施例四中的辅助定位基站包括服务小区所属基站和各邻区所属基站：

(一)将服务小区和各邻区按照频段进行分类，同类小区中每个小区属于同一频段。

比如将900M小区归为一类，将1800M小区归为一类。

(二)根据终端与各同类小区所属基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置。

该过程与实施例一中S201～S204描述方法类似，不同只在于：本实施例四在确定终端的每一个可能位置时，是利用终端与三个同类小区所属基站之间的路径损耗差来确定的。

(三)、根据各同类小区所属基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并利用修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置。

该过程与实施例一中S401～S405描述方法类似，不同只在于：本实施例四在确定终端的每一个修正后可能位置时，是利用终端与三个同类小区所属基站之间的路径损耗差来确定的。

(四)确定终端的调整估计位置为终端的位置。

本发明实施例四利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

实施例五

当终端满足条件(1)时，采用微蜂窝定位流程定位终端；在城市中，微蜂窝主要应用为室内分布系统，终端服务小区为微蜂窝表明终端在该室内分布系统内，定位精度已经在+/-70m内。微蜂窝定位流程包括如下步骤，其中，本实施例五中的辅助定位基站包括宏蜂窝邻区所属基站：

(一)根据终端与各宏蜂窝邻区所属基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置。

该过程与实施例一中S201～S204描述方法类似，不同只在于：本实施例五在确定终端的每一个可能位置时，是利用终端与三个宏蜂窝邻区所属基站之间的路径损耗差来确定的。

(二)根据各宏蜂窝邻区所属基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，并利用修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置。

该过程与实施例一中S401～S405描述方法类似，不同只在于：本实施例五在确定终端的每一个修正后可能位置时，是利用终端与三个宏蜂窝邻区所属基站之间的路径损耗差来确定的。

(三)确定终端的调整估计位置与微蜂窝之间连线的加权中心位置，确定该加权中心位置为终端的位置。

本发明实施例五利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

实施例六

当终端满足条件(2)和(3)时，采用直放站定位流程定位终端；在城市中，直放站使用较少，主要应用在无信号或弱信号覆盖区域，通常覆盖区域不大；测量报告中是否使用了直放站信号可以根据邻区强度判定。在直放站定位流程中，确定终端的调整估计位置的方法与微蜂窝定位流程确定终端的调整估计位置的方法完全相同；在直放站定位流程中，确定终端的位置的方法为：确定终端的调整估计位置与直放站之间连线的加权中心位置，确定该加权中心位置为终端的位置。

本发明实施例六利用本发明提供方法定位终端，不仅避免了对现有设备的改动，而且提高了定位精度。

另外，双斜率传播模型计算的准确性对准确定位终端起着关键的作用，因此为了提高定位精度，本发明实施例还提出了双斜率传播模型中K2参数的校正方法，该校正方法使用路测数据对K2参数进行校正，可以对全网进行校正，也可以对某个典型区域乃至小区进行校正，以对某小区A进行校正为例，参阅图6所示，该校正方法包括如下步骤：

S601、获取小区A路测采样点，确定路测采样点位置。

各个路测后处理工具中都具备输出路测采样点的功能。

输出路测采样点的过程是：按一定距离间隔(如10米)输出以小区A为服务小区的路测采样点，各路测采样点应距离小区A600米内，包含小区A和各邻区信号强度。

S602、分别确定小区A所属基站和一个邻区所属基站在路测采样点位置的天线波瓣衰耗。

其中，路测采样点位置相当于终端的实际位置。公式(7)、(8)中的(x，y)取路测采样点的位置，按照与A1～B1相同的方法，分别确定小区A所属基站和一个邻区所属基站在路测采样点位置的天线波瓣衰耗的水平方向衰耗、垂直方向衰耗。

S603、根据公式(10)确定终端在路测采样点位置时与小区A所属基站、该邻区所属基站的路径损耗差。

S604、根据确定的终端在路测采样点位置时与小区A所属基站、该邻区的路径损耗差，利用公式(3)确定K2，该K2即为校正后的K2。

为了使K2的校正更精确，还可以根据其它路测采样点的位置、或者终端与其它多个基站的路径损耗差，确定多个校正后的K2，求多个校正后K2的平均值，该平均值为最终校正后的K2。利用校正后的K2，本发明实施例技术方案可以更加精确的定位终端。

参阅图7所示，本发明实施例提出一种定位终端的装置，包括：

初步估计位置确定单元701，用于根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置；

损耗差修正单元702，用于根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差；

调整估计位置确定单元703，用于根据修正后的终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差确定终端的调整估计位置；

终端位置确定单元704，用于根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

参阅图7所示，上述装置还包括：

校正单元705，用于确定两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗，根据两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗，确定终端在路测采样点位置时与上述两个辅助定位基站的路径损耗差，并根据终端在路测采样点位置时与上述两个辅助定位基站的路径损耗差、以及双斜率传播模型，校正K2参数的值，其中，上述双斜率传播模型表示为：

PL1-PL2＝K2lgd1-K2lgd2+K3lgHeff1-K3lgHeff2+K5lgd1lgHeff1-K5lgd2lgHeff2

其中，PL1为终端与第一辅助定位基站的路径损耗，PL2为终端与第二辅助定位基站的路径损耗，d1为终端与第一辅助定位基站的距离，d2为终端与第二辅助定位基站的距离，Heff1为第一辅助定位基站天线的有效高度，Heff2为第二辅助定位基站天线的有效高度，K2、K3、K5为参数。

本发明实施例还提供了一种包括图7所示装置的无线操作维护中心，用于根据本发明实施例提供的定位终端方法进行终端的定位。

本发明实施例技术方案利用现有技术就可以获得定位终端所需的数据和信息，避免了对现有硬件设备的改动；使用路径损耗差进行定位，最大程度避免了传播模型中地形地貌以及终端可能处于NLOS环境的影响，也适用于室内终端的定位；对传播模型进行了分析，使用标准传播模型和双斜率传播模型，提高了定位精度；确定终端的初步估计位置后，根据基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗进行叠代求精确定终端的调整估计位置，进而获得终端的位置，提高了定位精度。另外，本发明实施例技术方案还可以使用路测数据校正双斜率传播模型中的K2参数，提高了定位精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种定位终端的方法，其特征在于，包括：

利用如下公式分别确定终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差：

PL＝Power+Gain-Rxlev

其中，PL为终端与该辅助定位基站的路径损耗差，Power为该辅助定位基站发射功率，Gain为该辅助定位基站天线增益，Rxlev为该辅助定位基站的终端测量报告接收电平；

根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置；

利用如下公式根据辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正所述终端与该辅助定位基站之间的路径损耗差：

PL_new＝Power+Gain-HorizAtt-VertAtt-Rxlev

其中，PL_new为修正后的终端与该辅助定位基站之间的路径损耗差，Power为该辅助定位基站发射功率，Gain为该辅助定位基站天线增益，Rxlev为该辅助定位基站的终端测量报告接收电平，HorizAtt为该辅助定位基站在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗，VertAtt为该辅助定位基站在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗；

根据修正后的终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个修正后可能位置；确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的修正后可能位置，为有效的终端修正后可能位置；确定有效的终端修正后可能位置构成的多边形的中心，该中心与多边形各顶点的距离和最小，并确定该中心为终端的第二次估计位置；

根据终端的第二次估计位置，通过循环叠代求精运算确定终端的其它估计位置，并当连续确定的至少两次估计位置中，任意两次估计位置之间的距离小于设定值时，确定所述至少两次估计位置中的最后一次估计位置为终端的调整估计位置；

根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式和该辅助定位基站天线的水平波瓣表，确定所述天线水平方向衰耗：

$\mathrm{tg\α}1=\frac{(x-x1)}{(y-y1)}$

其中，所述α1为终端与该辅助定位基站天线的水平夹角，(x，y)为终端的初步估计位置，(x1，y1)为该辅助定位基站的位置；和/或

利用如下公式和该辅助定位基站天线的垂直波瓣表，确定所述垂直方向衰耗：

$\mathrm{tg\β}1=\frac{\mathrm{Heff}1}{\sqrt{{(x-x1)}^2+{(y-y1)}^2}}$

其中，β1为终端与该辅助定位基站天线的垂直夹角，Heff1为该辅助定位基站天线的有效高度，(x，y)为终端的初步估计位置，(x1，y1)为该辅助定位基站的位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置不存在直放站、服务小区与各非微蜂窝邻区属于同一频段、服务小区与各非微蜂窝邻区分别属于不同的基站时，所述辅助定位基站包括服务小区所属基站和各非微蜂窝邻区所属基站；以及

所述根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置，进一步包括：

根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置；

确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；

确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，该中心与多边形各顶点的距离和最小，并确定该中心为终端的初步估计位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置不存在直放站、服务小区与各非微蜂窝邻区属于同一频段、服务小区与各非微蜂窝邻区中只有一个多小区基站时，所述辅助定位基站包括服务小区所属基站和各非微蜂窝邻区所属基站；以及

所述根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置，进一步包括：

根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置，并确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；

确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，所述中心与多边形各顶点的距离和最小；

确定所述中心到终端与多小区基站连线的垂线，并确定该垂线的中点为终端的初步估计位置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置不存在直放站、服务小区与各非微蜂窝邻区属于同一频段、服务小区与各非微蜂窝邻区中有至少两个多小区基站时，所述辅助定位基站包括服务小区所属基站和各非微蜂窝邻区所属基站；以及

所述根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置，进一步包括：

根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置，并确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；

确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，所述中心与多边形各顶点的距离和最小；

确定终端与第一多小区基站的第一连线位置，确定终端与第二多小区基站的第二连线位置，并确定第一连线和第二连线的交点；

确定所述交点与所述中心之间连线的中点，为终端的初步估计位置。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置不存在直放站、服务小区与各非微蜂窝邻区不属于同一频段时，所述辅助定位基站包括服务小区所属基站和各非微蜂窝邻区所属基站；以及

所述根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线为全向天线时，终端的初步估计位置，进一步包括：

将服务小区和各非微蜂窝邻区按照频段进行分类，同类小区中每个小区属于同一频段；

根据终端与每三个同类小区所属基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置，并确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；

确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，所述中心与多边形各顶点的距离和最小；

确定所述中心到终端与多小区基站连线的垂线，并确定该垂线的中点为终端的初步估计位置。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当服务小区是微蜂窝小区时，或者当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置存在直放站且测量报告中各非微蜂窝邻区接收电平都小于设定值时，所述辅助定位基站包括宏蜂窝邻区所属基站；以及

所述根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置，进一步包括：

根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置；

确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的可能位置，为有效的终端可能位置；

确定有效的终端可能位置构成的多边形的中心，该中心与多边形各顶点的距离和最小，并确定该中心为终端的初步估计位置。

8.如权利要求3-7任一所述的方法，其特征在于，根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个可能位置，进一步包括：

根据终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及根据标准传播模型确定的双斜率传播模型，确定终端的多个可能位置，其中，所述双斜率传播模型根据临界距离把传播距离分成两个区域，通过不同的斜率表示在两个区域中终端与基站之间路径损耗的不同变化速度。

9.如权利要求3-6任一所述的方法，其特征在于，确定所述终端的调整估计位置为终端的位置。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当服务小区是微蜂窝小区时，确定终端的调整估计位置与微蜂窝之间连线的加权中心位置，为终端的位置；

当服务小区为非微蜂窝小区、服务小区网络配置存在直放站且测量报告中各非微蜂窝邻区接收电平都小于设定值时，确定终端的调整估计位置与直放站之间连线的加权中心位置，为终端的位置。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述双斜率传播模型表示为：

PL1-PL2＝K2lgd1-K2lgd2+K3lgHeff1-K3lgHeff2+K5lgd1lgHeff1-K5lgd2lgHeff2

其中，PL1为终端与第一辅助定位基站的路径损耗，PL2为终端与第二辅助定位基站的路径损耗，d1为终端与第一辅助定位基站的距离，d2为终端与第二辅助定位基站的距离，Heff1为第一辅助定位基站天线的有效高度，Heff2为第二辅助定位基站天线的有效高度，K2、K3、K5为参数。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，校正所述K2的方法包括：

确定两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗；

根据两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗，确定终端在路测采样点位置时与所述两个辅助定位基站的路径损耗差；

根据终端在路测采样点位置时与所述两个辅助定位基站的路径损耗差、以及双斜率传播模型，校正K2参数的值。

13.一种定位终端的装置，其特征在于，包括：

初步估计位置确定单元，用于根据终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差，确定在服务小区所属基站和各邻区所属基站的天线都为全向天线时，终端的初步估计位置；其中，利用如下公式分别确定终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差：

PL＝Power+Gain-Rxlev

其中，PL为终端与该辅助定位基站的路径损耗差，Power为该辅助定位基站发射功率，Gain为该辅助定位基站天线增益，Rxlev为该辅助定位基站的终端测量报告接收电平；

损耗差修正单元，用于根据各辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正所述终端与各辅助定位基站之间的路径损耗差；其中，利用如下公式根据辅助定位基站在终端初步估计位置的天线波瓣衰耗，修正所述终端与该辅助定位基站之间的路径损耗差：

PL_new＝Power+Gain-HorizAtt-VertAtt-Rxlev

其中，PL_new为修正后的终端与该辅助定位基站之间的路径损耗差，Power为该辅助定位基站发射功率，Gain为该辅助定位基站天线增益，Rxlev为该辅助定位基站的终端测量报告接收电平，HorizAtt为该辅助定位基站在终端初步估计位置的天线水平方向衰耗，VertAtt为该辅助定位基站在终端初步估计位置的天线垂直方向衰耗；

调整估计位置确定单元，用于根据修正后的终端与每三个辅助定位基站之间的路径损耗差、以及标准传播模型，确定终端的多个修正后可能位置；确定处于服务小区和各邻区构成的封闭范围内的修正后可能位置，为有效的终端修正后可能位置；确定有效的终端修正后可能位置构成的多边形的中心，该中心与多边形各顶点的距离和最小，并确定该中心为终端的第二次估计位置；并根据终端的第二次估计位置，通过循环叠代求精运算确定终端的其它估计位置，并当连续确定的至少两次估计位置中，任意两次估计位置之间的距离小于设定值时，确定所述至少两次估计位置中的最后一次估计位置为终端的调整估计位置；

终端位置确定单元，用于根据终端的调整估计位置确定终端的位置。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：

校正单元，用于确定两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗，根据两个辅助定位基站分别在路测采样点位置的天线波瓣衰耗，确定终端在路测采样点位置时与所述两个辅助定位基站的路径损耗差，并根据终端在路测采样点位置时与所述两个辅助定位基站的路径损耗差、以及双斜率传播模型，校正K2参数的值，其中，所述双斜率传播模型表示为：

PL1-PL2＝K2lgd1-K2lgd2+K3lgHeff1-K3lgHeff2+K5lgd1lgHeff1-K5lgd2lgHeff2

其中，PL1为终端与第一辅助定位基站的路径损耗，PL2为终端与第二辅助定位基站的路径损耗，d1为终端与第一辅助定位基站的距离，d2为终端与第二辅助定位基站的距离，Heff1为第一辅助定位基站天线的有效高度，Heff2为第二辅助定位基站天线的有效高度，K2、K3、K5为参数。

15.一种无线操作维护中心，其特征在于，包括：

权利要求13或14所述的装置。

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