CN105722023A - 一种进行移动终端定位的设备、移动终端、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进行移动终端定位的设备、移动终端、系统及方法。该方法包括基准站通过接口将差分数据报文上传到增强的多媒体广播组播(eMBMS)业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；eMBMS在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。因此，实现了超高精度移动终端定位服务。

Description

一种进行移动终端定位的设备、移动终端、系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种进行移动终端定位的设备、移动终端、系统及方法。

背景技术

目前，基于移动通信网络的手机定位业务一般使用GPS(全球定位系统)定位技术。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。例如，根据下载的星历可知卫星坐标为(X_i，Y_i，Z_i)，通过卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速c得到卫星到手机的距离卫星为ρ_i，已知卫星钟差为V_ti，手机GPS接收机的钟差为V_to，手机的位置坐标为(X，Y，Z)。其中，手机的位置坐标(X，Y，Z)与GPS接收机的钟差V_to为未知量。它们之间的关系如下： ${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{(X_i-X)+(Y_i-Y)+(Z_i-Z)}+c(V_{\mathrm{ti}}-V_{\mathrm{to}}),$ 由于上式有四个未知数，若手机的GPS接收机同时对四颗卫星进行测量，即可得出手机的位置坐标(X，Y，Z)与GPS接收机的钟差V_to。

由于存在着轨道误差、时钟误差、SA(可选择性技术)影响、大气影响、多径效应以及其他误差，GPS技术在室外空旷场所能提供20-50米的定位精度。受技术限制，该技术无法支持米级-亚米级的超高精度定位服务。

此外，现有技术的另一种定位技术需要在差分基准站与用户站之间铺设专用数据链路以传递差分信号。该链路通常是VHF(甚高频)无线电信号，或者是广播电台的调频信号。由于移动通信终端无法接收上述差分信号，因此该定位技术无法在移动终端上实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是移动终端无法实现高精度定位服务。

根据本发明一方面，提出一种进行移动终端定位的设备，包括：

基准站，用于通过接口将差分数据报文上传到增强的多媒体广播组播(eMBMS)业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；

eMBMS，用于在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。

进一步，广播组播业务中心(BM-SC)，用于接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到多媒体广播组播网关(MBMSGW)；

MBMSGW，用于将差分数据报文发送到基站(eNodeB)；

eNodeB，用于在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端。

根据本发明的另一方面，还提出一种进行定位的移动终端，包括：

测量模块，用于获取GPS卫星的位置，以及测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

存储模块，用于从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

修正模块，用于提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

计算模块，用于根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。

进一步，所述修正模块用于在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

进一步，所述存储模块用于从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文；

其中，eMBMS的BM-SC用于接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW用于将差分数据报文发送到eNodeB。

根据本发明的另一方面，还提出一种进行移动终端定位的系统，包括所述的进行移动终端定位的设备和所述的进行定位的移动终端。

根据本发明的另一方面，还提出一种进行移动终端定位的方法，包括：

基准站通过接口将差分数据报文上传到eMBMS业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；

通过eMBMS在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。

进一步，eMBMS的BM-SC接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；

MBMSGW将差分数据报文发送到eNodeB；

eNodeB在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端。

根据本发明的另一方面，还提出一种进行定位的移动方法，包括：

获取GPS卫星的位置；

测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。

进一步，在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

进一步，从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文；

其中，eMBMS的BM-SC接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW将差分数据报文发送到eNodeB。

与现有技术相比，本发明利用eMBMS的广播组播业务，在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，并根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。实现了移动终端的高精度GPS定位。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明进行移动终端定位的系统的一个实施例的结构图。

图2为本发明进行移动终端定位的方法的一个实施例的流程示意图。

图3为本发明在基准站与移动终端架设广播方式的差分数据链路的一个流程图。

图4为本发明进行移动终端定位的方法的另一个实施例流程示意图。

图5为本发明差分数据报文格式图。

图6为本发明差分数据报文上传接口的工作方式图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明进行移动终端定位的系统的一个实施例的结构图。包括基准站110，多媒体广播组播(eMBMS)业务网120和移动终端130。其中：

基准站110，用于通过接口将差分数据报文上传到eMBMS业务网120，所述差分数据报文包括伪距修正量。

所述基准站110为经纬度已知的位置，有时称为参考站。作业时，可以将一台GPS接收机安装在基准站上。

该接口为socket接口，在基准站侧创建socket接口后设置socket属性；将本地IP地址、端口绑定到socket上，同时设置对方IP地址、端口等属性；从该socket接口循环发送差分数据报文，差分数据报文发送完毕，关闭socket接口。该接口采用UDP作为接口协议，用来承载RTCM2.0～RTCM3.0版本的差分数据报文。

其中，差分数据报文格式如图5所示。

eMBMS120，用于在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端130，以使所述移动终端130根据差分数据报文进行定位。

所述移动终端130可以为手机。

在本发明的实施例中，利用eMBMS120的广播组播业务，在基准站110与移动终端130之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端130，以使所述移动终端130根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，并根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。实现了移动终端的高精度GPS定位。

本发明的另一个实施例，eMBMS120包括：广播组播业务中心(BM-SC)121，多媒体广播组播网关(MBMSGW)122和基站(eNodeB)123。其中：

BM-SC121，用于接收基准站110上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW122；

其中，BM-SC121与基准站110通信的接口为socket接口，在BM-SC121侧建立接口后，设置socket属性，并将BM-SC121的IP地址、端口绑定到socket上，循环接收基准站110发送的伪距差分数据报文，接收完毕后，关闭socket接口。

该接口采用UDP作为接口协议，用来承载RTCM2.0～RTCM3.0版本的差分数据报文。

MBMSGW122，用于将差分数据报文发送到eNodeB123；

eNodeB123，用于在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端130。

其中，eMBMS技术可以提供低成本的点到多点的数据分发服务，差分数据的下发需要一条广播通道，而eMBMS能够提供这种无线广播通道，因此适合作为基准站与移动终端之间的数据链路。

在该实施例中，所述基准站110用于利用已知的测绘点坐标，计算GPS卫星到所述基准站的伪距修正量，生成差分数据报文。

例如，在基准站110上安装GPS接收机，根据GPS接收机在某一时刻得到的4颗或4颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，求得接收机天线所在点的三维坐标，例如采用空间距离交会的方法求得接收机天线所在点的三维坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，计算出的三维坐标与基准站的已知坐标是不一样的。将计算出的坐标与基准站的已知坐标相比较，得出偏差，即伪距修正量，进而生成差分数据报文发送给移动终端130。

在本发明的实施例中，利用eMBMS120的广播组播业务，在基准站110与移动终端130之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端130，以使所述移动终端130根据差分数据报文进行定位，即，移动终端根据测量的伪距以及伪距修正量得到的结果进行定位。实现了移动终端的高精度GPS定位。

本发明的另一个实施例，所述移动终端130包括：测量模块131，存储模块132，修正模块133和计算模块134。

测量模块131，用于获取GPS卫星的位置，以及测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

存储模块132，用于从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

修正模块133，用于提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

计算模块144，用于根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端130的位置。

其中，卫星的位置可以根据移动终端130下载的星历可知。用测量到的伪距值再加上根据差分数据报文携带的伪距修正量，可以得出卫星到移动终端130的实际距离。根据GPS运算公式： ${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{(X_i-X)+(Y_i-Y)+(Z_i-Z)}+c(V_{\mathrm{ti}}-V_{\mathrm{to}}),$ 即可获知移动终端130的位置坐标。

在本发明的实施例中，移动终端130根据接收到的伪距差分报文携带的伪距修正量对GPS卫星伪距进行修正，进而执行GPS运算，得到定位结果。因此，移动终端130实现了高精度定位服务。

本发明的另一个实施例，所述存储模块132用于从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文，并存储在本地，进行定期刷新，例如，每2秒刷新一次。

所述修正模块130用于在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

其中，eMBMS的BM-SC用于接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW用于将差分数据报文发送到eNodeB。

图2为本发明进行移动终端定位的方法的一个实施例的流程示意图。

在步骤210，基准站通过接口将差分数据报文上传到eMBMS业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；

该接口为socket接口，建立过程包括：基准站创建socket接口，并设置socket属性；将本地IP地址、端口绑定到socket上，同时设置对方IP地址、端口等属性；从该socket接口循环发送差分数据报文，差分数据报文发送完毕，关闭socket接口。该接口采用UDP作为接口协议，用来承载RTCM2.0～RTCM3.0版本的伪距数据差分报文。

在步骤220，通过eMBMS在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。

所述移动终端可以为手机。

在该实施例中，所述基准站利用已知的测绘点坐标，计算GPS卫星到所述基准站的伪距修正量，生成差分数据报文。

例如，在基准站上安装GPS接收机，根据GPS接收机在某一时刻得到的4颗或4颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，求得接收机天线所在点的三维坐标，例如采用空间距离交会的方法求得接收机天线所在点的三维坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，计算出的三维坐标与基准站的已知坐标是不一样的。将计算出的坐标与基准站的已知坐标相比较，得出偏差，即伪距修正量，进而生成差分数据报文发送给移动终端。

在本发明的实施例中，利用eMBMS的广播组播业务，在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位，即，移动终端根据测量的伪距以及伪距修正量得到的结果进行定位。实现了移动终端的高精度GPS定位。

本发明在基准站与移动终端架设广播方式的差分数据链路的流程如图3所示。

在步骤310，基准站通过接口将差分数据报文上传到eMBMS的BM-SC；其中，基准站与BM-SC通信的接口为socket接口，如图6所示，在基准站侧建立接口后，设置socket属性，将本地IP地址、端口绑定到socket上，同时设置对方IP地址、端口等属性，从该socket接口循环发送差分数据报文，差分数据报文发送完毕，关闭socket接口。在BM-SC侧建立接口后，设置socket属性，并将BM-SC的IP地址、端口绑定到socket上，循环接收基准站发送的差分数据报文，接收完毕后，关闭socket接口。

该接口采用UDP作为接口协议，用来承载RTCM2.0～RTCM3.0版本的数据差分报文。

在步骤320，BM-SC在SGi-mb接口上将差分数据报文发送到MBMSGW；

在步骤330，MBMSGW在M1接口上将差分数据报文发送到eNodeB；

在步骤340，eNodeB在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端。

其中，eMBMS技术可以提供低成本的点到多点的数据分发服务，差分数据的下发需要一条广播通道，而eMBMS能够提供这种无线广播通道，因此适合作为基准站与移动终端之间的数据链路。

图4为本发明进行移动终端定位的方法的另一个实施例流程示意图。

在步骤410，获取GPS卫星的位置；

在步骤420，测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

在步骤430，从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

在步骤440，提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

在步骤450，根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。

其中，卫星的位置可以根据移动终端下载的星历可知。用测量到的伪距值再加上根据差分数据报文携带的伪距修正量，可以得出卫星到移动终端的实际距离。根据GPS运算公式： ${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{(X_i-X)+(Y_i-Y)+(Z_i-Z)}+c(V_{\mathrm{ti}}-V_{\mathrm{to}})$ 即可获知移动终端的位置坐标。

在本发明的实施例中，移动终端根据接收到的伪距差分报文携带的伪距修正量对GPS卫星伪距进行修正，进而执行GPS运算，得到定位结果。因此，移动终端实现了高精度定位服务。

本发明的另一个实施例，在步骤430，从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文，并存储在本地，进行定期刷新，例如，每2秒刷新一次。

在步骤440，在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

其中，eMBMS的BM-SC接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW将差分数据报文发送到eNodeB。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种进行移动终端定位的设备，包括：

基准站，用于通过接口将差分数据报文上传到增强的多媒体广播组播(eMBMS)业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；

eMBMS，用于在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。

2.根据权利要求1所述的进行移动终端定位的设备，所述eMBMS包括：

广播组播业务中心(BM-SC)，用于接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到多媒体广播组播网关(MBMSGW)；

MBMSGW，用于将差分数据报文发送到基站(eNodeB)；

eNodeB，用于在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端。

3.一种进行定位的移动终端，包括：

测量模块，用于获取GPS卫星的位置，以及测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

存储模块，用于从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

修正模块，用于提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

计算模块，用于根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。

4.根据权利要求3所述的进行定位的移动终端，包括：

所述修正模块用于在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

5.根据权利要求3或4所述的进行定位的移动终端，包括：

所述存储模块用于从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文；

其中，eMBMS的BM-SC用于接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW用于将差分数据报文发送到eNodeB。

6.一种进行移动终端定位的系统，包括权利要求1或2所述的进行移动终端定位的设备和权利要求3至5任一所述的进行定位的移动终端。

7.一种进行移动终端定位的方法，包括：

基准站通过接口将差分数据报文上传到eMBMS业务网，所述差分数据报文包括伪距修正量；

通过eMBMS在基准站与移动终端之间架设广播方式的差分数据链路，将差分数据报文发送到移动终端，以使所述移动终端根据差分数据报文进行定位。

8.根据权利要求7所述的进行移动终端定位的方法，还包括：

eMBMS的BM-SC接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；

MBMSGW将差分数据报文发送到eNodeB；

eNodeB在广播信道上将差分数据报文发送到移动终端。

9.一种进行定位的移动方法，包括：

获取GPS卫星的位置；

测量所述移动终端与卫星之间的伪距；

从eMBMS接收差分数据报文，并存储所述差分数据报文；

提取所述差分数据报文，并根据差分数据报文携带的伪距修正量对伪距进行修正，得到修正后的距离；

根据修正后的距离以及卫星的位置，计算出移动终端的位置。

10.根据权利要求9所述的进行定位的移动方法，包括：

在定位业务被触发时，提取出本地存储的差分数据报文。

11.根据权利要求9或10所述的进行定位的移动方法，包括：

从eMBMS的eNodeB接收差分数据报文；

其中，eMBMS的BM-SC接收基准站上传的差分数据报文，并将差分数据报文发送到MBMSGW；MBMSGW将差分数据报文发送到eNodeB。