CN102148651A - 基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统，首先在本地存储行驶路径上需要的基站位置信息，然后通过定位手段获得设备当前所在的位置，根据位置变化得到当前的行驶速度以及和基站的相对位置信息，从而估算出接收到无线信号的多普勒频偏。因此，能够简单、不需要太多复杂的运算获取多普勒频偏，且是通过间接的方式获得，不需要依赖很多测量设备的测量值及估计值；并且该系统能够快速、准确的获得频偏，且系统借助现有的简单设备，间接的实现，成本低廉。

Description

基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统。

背景技术

通信技术日异月新，特别是无线通讯技术，在现如今信息产业突飞猛进的发展时期，显得尤为重要。而对于无线通讯技术的应用，自然也成为科技发展的重要方向。

另，随着交通工具的发展，人们出行、运输、传输等越来越方便，其中一个重要的技术指标便是速度的不断提升，伴随着技术的革新，遇到的技术问题就越来越难以解决，例如在告诉行驶的工程中的无线通讯问题，如多普勒频偏。

例如，高速铁路的列车在运行过程中，车厢内接收到的无线信号会产生多普勒频偏。当列车运行速度为300Km/h时，在车厢内接收到的GSM900MHz信号约产生300Hz的频偏。此时若进行小区切换，移动台接收到的无线信号会产生600Hz的频率跳变，这会导致移动台通讯中断，产生无法估计的后果。

而具有频偏补偿功能的车载直放站的引入，可以有效的减少移动台接收到的无线信号频偏，改善无线信号覆盖，提高通讯质量。

车载直放站如果实现频偏补偿功能，首先需要检测被补偿无线信号的多普勒频偏。频偏测量可以采用直接方式，即通过测量接收到的无线信号频率与基准信号之间的频差。但这种方式设备复杂，需要内置频率基准。

例如中国专利申请号为：200510095553.0，公开了“一种多普勒频偏估计方法”；以及中国专利申请号为：200710303610.9，公开了“一种多普勒频偏获取方法和装置”。

以上两个公开技术都是直接通过上述直接方式，来测量和计算频偏，而涉及到的测量装置及步骤都比较复杂，而且需要进行较为复杂的运算，成本及要求较高。

有鉴于此，如何提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统，来减少上述弊端已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，能够简单、不需要太多复杂的运算，间接方式获得频偏。

本发明的目的在于提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，能够快速、准确的获得频偏，且系统借助现有设备，成本低廉。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，所述方法包括步骤：存储与所述通讯设备通讯的各通讯基站的位置信息；对所述通讯设备进行实时定位，并周期性获取定位信息；通过所述定位信息计算通讯设备当前的运动参数，所述运动参数包括运动方向；根据所述当前的运动参数预算出所述通讯设备在设定时间内的预计位置；在储存的各通讯基站的位置信息中比较出距离所述预计位置最近的目标通讯基站；计算出所述目标通讯基站和预计位置的连线与所述运动方向的夹角；利用需要所述夹角的计算公式计算获得所述通讯设备的频偏。

其中，在具体实施例中，对所述通讯设备进行实时定位时，还提供定时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔，其中，所述定位信息是经纬度。所述当前的运动参数还包括运动距离、运动速度。对通讯设备的预计位置的预估是根据当前运行的瞬时速度和方向进行的线性估计。

提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，包括所述通讯设备及与其通讯的各通讯基站，还包括：存储装置、定位装置、以及与所述储存装置及定位装置具有数据通讯关系的计算装置，其中，所述存储装置中存储有各通讯基站的位置信息；所述定位装置是用以对所述通讯设备进行实时定位，并周期性获取定位信息；所述计算装置是通过所述定位信息计算所述通讯设备当前的运动参数，并根据所述运动参数预算出所述通讯设备在设定时间内的预计位置，然后计算获得与所述预计位置距离最近的通讯基站，再结合所述通讯设备的当前运动参数计算出所述通讯设备的频偏。

在具体实施例中，所述储存装置是硬盘，也可以使其他可以进行数据存储的装置，如Flash ROM、EEPROM等。所述定位装置可以是GPS定位装置，也可是北斗定位装置或其他的定位装置。从这些装置中可以输出当前位置的位置信息。所述定位装置中具有时间基准提供单元，或者本发明的系统还包括时间基准提供单元，即所述的时间基准提供单元可以是独立的，也可以和定位装置是一体的，用以提供定时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔。所述计算装置是计算机或单片机，且具有与所述储存装置及定位装置进行数据交互的通讯接口。

本发明的一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，具有以下优点：能够简单、不需要太多复杂的运算获取多普勒频偏，且是通过间接的方式获得，不需要依赖很多测量设备的测量值及估计值。本发明的一种基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，在具有实现上述方法时的优点，并且该系统能够快速、准确的获得频偏，且系统借助现有的简单设备，间接的实现，成本低廉。

附图说明

图1是本发明的基于定位技术获取通讯设备频偏的方法流程图；

图2是计算多普勒频偏时的一实施例示意图；

图3是本发明采用基于定位技术获取通讯设备频偏的的手机定位系统方框示意图；

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的目的下进行各种修饰与变更。

以下实施例以高速行驶的列车中的通讯设备为例，举例说明本发明获取其频偏的方法及系统，但不以此为限。

请参阅图1，是显示本发明的基于定位技术获取通讯设备频偏的方法流程图，如图所示，本实施例的一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法包括：

步骤S11，存储与所述通讯设备通讯的各通讯基站的位置信息，当然，由于各通讯基站的位置信息一般都是现有的，这里可以利用现有的数据，也可以预先测量获得，只要将上述位置信息储存便可。

步骤S12，对所述通讯设备进行实时定位，并周期性获取定位信息，；在本实施例中，还提供时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔，其中，这里的定位信息是指经纬度。

步骤S13，通过所述定位信息计算通讯设备当前的运动参数，所述运动参数包括运动方向、运动距离、及运动速度等；

步骤S14，根据所述当前的运动参数预算出所述通讯设备在设定时间内的预计位置，本实施例中对通讯设备的预计位置的预估是根据当前运行的瞬时速度和方向进行的线性估计。

步骤S15，在储存的各通讯基站的位置信息中比较出距离所述预计位置最近的目标通讯基站；

步骤S16，计算出所述目标通讯基站和预计位置的连线与所述运动方向的夹角；

步骤S17，利用需要所述夹角的计算公式计算获得所述通讯设备的频偏。

在本实施例以列车上的通讯设备为例，其具体的频偏估计的过程如下：

1)在存储器中预先存放列车行进路线中可能遇到的基站位置信息。如经纬度等。

2)定位装置周期的输出当期的位置信息，如当前的经纬度信息。

3)计算两次定位间隔时间内列车运行的距离。假设当前时刻的设备经纬度为(Lat2，Long2)，上一次定位的经纬度为(Lat1，Long1)。则这两点之间的距离S可以由如下方法计算：

Δlat＝lat2-lat1

Δlong＝long2-long1

a＝sin²(Δlat/2)+cos(lat1)·cos(lat2)·sin²(Δlong/2)

$S=2\·a\tan (\sqrt{a},\sqrt{1-a})\×6371\left(\mathrm{Km}\right)$

其中6371(Km)是地球赤道的平均半径。

4)计算列车运行的速度。假设定位间隔时间为t1。则当前列车的运行速度为v＝S/t1。

5)计算列车运行的方向。当前列车运行的方向θ可以用下面的公式进行计算

θ＝atan(sin(Δlong)·cos(lat1)，cos(lat2)·cos(lat1)·cos(Δlong))

6)估算测量在Δt时刻后的位置。该位置(lat3，long3)可以由下面公式进行计算。

lat3＝asin(sin(lat2)·cos(v·Δt/6371)+

cos(lat2)·sin(v·Δt/6371)·cos(θ)

long3＝long2+

atan2(sin(θ)·sin(v·Δt/6371)·cos(lat2)，cos(v·Δt/6371)-sin(lat2)·sin(lat3))

7)由估算出的列车位置(lat3，long3)在存储器中搜索或者计算出距离估计点最近的基站，假设位置为(latb，longb)。

8)计算基站(latb，longb)与(lat3，long3)连线与列车运行方向之间的夹角β，最后有多普勒频移公式计算出多普勒频移。如图2所示，多普勒频偏

Δf＝f/c*v*cos(β).

f为基站发射的无线信号频率

c为无线电波在空气中传播的速度

v为列车运动的速度

β为基站列车连线与运动方向之间的夹角。

请参阅图3，是显示本发明基于定位技术获取通讯设备频偏的系统方框示意图，如图所示，本发明提供一种基于定位技术获取通讯设备频偏的系统1，包括：包括所述通讯设备10及与其通讯的各通讯基站11，还包括存储装置12、定位装置13、以及与所述储存装置12及定位装置13具有数据通讯关系的计算装置14，其中，所述存储装置12中存储有各通讯基站11的位置信息；所述定位装置13是用以对所述通讯设备10进行实时定位，并周期性获取定位信息；所述计算装置14是通过所述定位信息计算所述通讯设备10当前的运动参数，并根据所述运动参数预算出所述通讯设备10在设定时间内的预计位置，然后计算获得与所述预计位置距离最近的通讯基站11，再结合所述通讯设备10的当前运动参数计算出所述通讯设备10的频偏。

在本实施例中，所述储存装置12是硬盘，也可以使其他可以进行数据存储的装置，如Flash ROM、EEPROM等。所述定位装置13可以是GPS定位装置，也可是北斗定位装置或其他的定位装置。从这些装置中可以输出当前位置的位置信息。所述定位装置13中具有时间基准提供单元15，或者本发明的系统1还包括时间基准提供单元15，即所述的时间基准提供单元15可以是独立的，也可以和定位装置13是一体的，用以提供定时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔。所述计算装置14是计算机或单片机，且具有与所述储存装置12及定位装置13进行数据交互的通讯接口。

综上所述，本发明的一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法及系统，是通过利用对通讯设备的定位，结合储存的基站位置信息等，计算获得所述通讯设备的频偏，因此，能够简单、不需要太多复杂的运算获取多普勒频偏，且是通过间接的方式获得，不需要依赖很多测量设备的测量值及估计值；并且该系统能够快速、准确的获得频偏，且系统借助现有的简单设备，间接的实现，成本低廉。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以很快地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，其特征在于包括步骤：

存储与所述通讯设备通讯的各通讯基站的位置信息；

对所述通讯设备进行实时定位，并周期性获取定位信息；

通过所述定位信息计算通讯设备当前的运动参数，所述运动参数包括运动方向；

根据所述当前的运动参数预算出所述通讯设备在设定时间内的预计位置；

在储存的各通讯基站的位置信息中比较出距离所述预计位置最近的目标通讯基站；

计算出所述目标通讯基站和预计位置的连线与所述运动方向的夹角；

利用需要所述夹角的计算公式计算获得所述通讯设备的频偏。

2.根据权利要求1所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，其特征在于：对所述通讯设备进行实时定位时，还提供定时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔，其中，所述定位信息是经纬度。

3.根据权利要求1所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，其特征在于：所述当前的运动参数还包括运动距离、运动速度。

4.根据权利要求1所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的方法，其特征在于：对通讯设备的预计位置的预估是根据当前运行的瞬时速度和方向进行的线性估计。

5.一种基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，包括所述通讯设备及与其通讯的各通讯基站，其特征在于还包括：存储装置、定位装置、以及与所述储存装置及定位装置具有数据通讯关系的计算装置，其中，所述存储装置中存储有各通讯基站的位置信息；所述定位装置是用以对所述通讯设备进行实时定位，并周期性获取定位信息；所述计算装置是通过所述定位信息计算所述通讯设备当前的运动参数，并根据所述运动参数预算出所述通讯设备在设定时间内的预计位置，然后计算获得与所述预计位置距离最近的通讯基站，再结合所述通讯设备的当前运动参数计算出所述通讯设备的频偏。

6.根据权利要求5所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，其特征在于：所述运动参数包括：运动方向、运动距离、及运动速度。

7.根据权利要求5所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，其特征在于：所述储存装置是硬盘、Flash ROM、或EEPROM。

8.根据权利要求5所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，其特征在于：所述定位装置是GPS或北斗定位装置。

9.根据权利要求5所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，其特征在于：所述计算装置是计算机或单片机，且具有与所述储存装置及定位装置进行数据交互的通讯接口。

10.根据权利要求5所述的基于定位技术获取通讯设备频偏的系统，其特征在于：还包括时间基准提供单元，用以提供定时间基准，以便获得两次定位动作之间的时间间隔。

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