CN105916153A - 一种不依赖移动终端gps信号的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不依赖移动终端GPS信息的定位方法。本发明结合地理信息建立的基站或WIFI AP道路覆盖指纹地图数据库，通过算法将二维平面定位问题转化为一维定位，结合道路的信号覆盖变化特征与移动终端匹配来实现位置定位。本发明所依赖的专用全制式无线信号侦测设备已经很成熟并且已经在网优及其他特定领域广泛应用，该定位方法所依赖的数据来源可以实现；另一方面，很多单位针对WLAN指纹地图定位方法进行了深入研究，其某些思想也可以被借鉴在本发明算法设计优化中。

Description

一种不依赖移动终端 GPS 信号的定位方法
技术领域
本发明属于大数据应用领域，它涉及一种不依赖移动终端GPS信息的定位方法。
背景技术
位置服务在当前互联网及大数据应用时代具有巨大市场。GPS定位方式已经被广泛应用，但在很多情况下无法获取GPS信息，比如高楼大厦林立的市区、高架下的道路、景区室内场馆、不方便直接获取移动终端GPS信息的场景。针对与这些场景，尤其是室内场景，现有一些定位手段，比如：WLAN指纹地图定位方法、蓝牙信号定位方法、射频信号发射定位方法等。
通过加装射频发射装置的方式实现的定位方法增加了定位服务的成本，并且无法实现广阔区域室外定位服务。
GPS定位方法、WLAN指纹地图定位方法和射频信号定位方法的定位思想是定位终端在空间中可能的位置然后通过算法进行定位。只能采用大量定位位置点来描述移动终端轨迹，并没有考虑定位位置点之间是否有内在联系。实际当移动终端运动时，移动终端运行轨迹上点与点之间是可以有关联的。移动通信基站或WIFI AP信号覆盖的道路，其道路覆盖的信号强度变化是有规律的，这种规律体现了地理特征。通过基于道路信号强度变化的特征与移动终端接收信号强度变化特征的比对，可以进行移动终端位置定位，这种定位方式与传统方式本质不同在于，它采用运动轨迹特征来进行定位。这种方式将完全不依赖移动终端的GPS信号即可以实现位置定位。
发明内容
本发明的目的是为某些场合提供一种不依赖移动终端GPS信息的定位方法，一方面，该定位方法所依赖的专用全制式无线信号侦测设备已经很成熟并且已经在网优及其他特定领域广泛应用，该定位方法所依赖的数据来源可以实现；另一方面，很多单位针对WLAN指纹地图定位方法进行了深入研究，其某些思想也可以被借鉴在本发明中，本发明就是结合地理信息建立的基站或WIFI AP道路覆盖指纹地图数据库，通过算法将二维平面定位问题转化为一维定位，结合道路的信号覆盖变化特征与移动终端匹配来实现位置定位。
本发明采用的技术方案如下：
专用无线信号侦测设备用于采集全制式无线信号城市、景区等特定区域道路覆盖信息，全制式无线信号包括：移动GSM、TD-SCDMA、TDD-LTE；联通GSM、WCDMA、FDD；电信CDMA、CDMA2000、FDD；WIFI AP。
所述的“全制式无线信号城市、景区等特定区域道路覆盖信息”结合地图地理信息以特 定数据结构存储于“全制式移动通信基站城市道路覆盖信息指纹地图数据库”。
所述的“全制式移动通信基站城市道路覆盖信息指纹地图数据库”，还包括道路地理信息、基站或WIFI AP在所测点的LAC,CI,RSS或Relev、道路识别分类信息等信息，这些信息可以通过算法分析得出移动通信基站或WIFI覆盖范围。
所述的“移动通信基站或WIFI覆盖范围”是由道路上实际路测基站切换点来确定的，覆盖范围内的基站道路覆盖信息形成进行覆盖区域算法特征分析子数据库。
所述的“基于某个基站或WIFI AP道路覆盖特征的覆盖区域算法特征分析子数据库”的数据将通过算法进行分类，分类的数量大于等于该基站或WIFI AP所覆盖道路的数量，每个基于道路的数据分类形成在该基站或WIFI AP覆盖范围内的道路基站信息数据子库。
所述的“基站或WIFI AP覆盖范围内的道路基站信息数据子库”中的数据通过算法进行拟合，拟合的结果是以道路地理信息为自变量的该特定基站覆盖道路强度变化函数。
所述的“特定基站覆盖道路强度变化函数”的是以道路地理信息为自变量的一维函数，当知道移动终端的驻留基站小区号(LAC,CI)和Relev(接收电平信号强度)就可以通过反算得出可能的地理位置，该地理位置可能不是唯一的，当我们可以确定几段可能的线段，当移动终端行进一段时间，就可以得出移动终端的在特定基站范围内覆盖道路强度变化特征，通过算法进行拟合的特征曲线与区域内特定基站覆盖道路强度变化函数曲线进行匹配分析，再通过算法修正，得出移动终端的准确起始点，然后根据移动终端实时上报信息，通过算法就可以将其实时轨迹在地图上再现。
本发明具有的有益效果是：本发明提供了一种无需安装射频发射装置既可以实现不依赖移动终端GPS信息的定位方法。
附图说明
图 1城市某条公路示意图；
图 2城市道路地理信息示意图；
图 3为定位思路的逻辑框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明
如图 1所示，在周围有多个基站覆盖的情况下，每个(LAC，CI)的值对应一个小区，图中a，b,c,d,e,f,g均是街道上小区的分界点。两点之间的路段都处在同一个通信小区，每个通信小区的街道长度多数在100m到300m之间，一般不超过500m。显然每条道路对应的小区排列顺序和RSS值的变化规律是不一样的，每条道路的信号强度拟合函数具有唯一性，这是定位的前提。
如图 2所示在建立“基站或WIFI AP覆盖范围内的道路基站信息数据子库”的基础上，移动终端持续上报(LAC，CI)，RSS，时间等信息。
首先，根据初始t0时刻的(LAC,CI)0的值确定终端设备所在的通信小区，而将初始的RSS 值匹配该小区各街道的子数据库和拟合函数RSSi(x)，这个RSS值可能不会直接匹配上，但可以取RSS±δRSS这样一个区间，其中δRSS的大小视具体情况而定。可能得出与A、B、C三点所在区域相对应，此时尚不能确定初始点具体位置。
随着后续数据的采集，短时间内，当(LAC，CI)不变，即移动终端所在小区未发生变化时。可以依据(间断点和不可微点用前后RSS值之差除以位移)的正负，和拟合函数一次导数的正负相比对，判断移动终端的行进方向，正负相同，则行进方向和拟合函数坐标系正方向相同。将t0到t1之间的数据与A、B、C所在的街道路段的子数据库相匹配。此时由于每条道路的子数据库和拟合函数RSSi(x)等道路特征信息具有唯一性，所以只要移动终端在道路上，就必然会和A、B、C某一道路相吻合，如果匹配不上，说明不在道路上。假设最后确定为A点所在街道，则初始点为A点，行进方向向北。然后通过算法修正初始定位点，和移动终端的移动轨迹信息，最后将移动终端的运动在地图上再现。
如果后续数据中(LAC,CI)发生变化，即移动终端所在小区发生变化，在运动距离超过100m的情况下，(LAC，CI)是很有可能变化的；初始点在小区间分界点时，也可能发生变化的。在初始点可能存在的街道上，恰好有两个相同的(LAC，CI)之间变换的可能性很小，这样就排除了多数的可能初始点。假设A、B两点附近都有这样的小区切换，则移动终端两个可能初始点的运动方向可以确定。将此方向上后续采集数据和该方向路段子数据库相匹配，后面步骤同上。
如果(LAC，CI)未发生变化，而且RSS也基本不变，说明移动终端只在一个很小的区域移动，或者保持静止。

Claims (1)

1.一种不依赖移动终端GPS信息的定位方法，是基于全制式移动通信基站城市道路覆盖信息指纹地图数据库与移动终端上报的基站信息进行特征比对分析进行位置定位的方法，全制式移动通信基站覆盖信息指纹地图数据库的数据是由专用无线信号侦测设备采集，其特征在于：
所述的专用无线信号侦测设备用于采集全制式无线信号城市或景区的区域道路覆盖信息，全制式无线信号包括：移动GSM、TD-SCDMA、TDD-LTE；联通GSM、WCDMA、FDD；电信CDMA、CDMA2000、FDD；WIFI AP；
所述的全制式无线信号城市或景区的区域道路覆盖信息结合地图地理信息以设定的数据结构存储于全制式移动通信基站城市道路覆盖信息指纹地图数据库；
所述的全制式移动通信基站城市道路覆盖信息指纹地图数据库还包括道路地理信息、基站或WIFI AP在所测点的RSS或Relev、道路识别分类信息，这些信息通过算法分析得出移动通信基站或WIFI覆盖范围；
所述的移动通信基站或WIFI覆盖范围是由道路上实际路测基站切换点来确定的，覆盖范围内的基站道路覆盖信息形成进行覆盖区域算法特征分析子数据库；
所述的覆盖区域算法特征分析子数据库的数据通过算法进行分类，分类的数量大于等于基站或WIFI AP所覆盖道路的数量，每个基于道路的数据分类形成在该基站或WIFI AP覆盖范围内的道路基站信息数据子库；
所述的道路基站信息数据子库中的数据通过算法进行拟合，拟合的结果是以道路地理信息为自变量的该特定基站覆盖道路强度变化函数；
所述的特定基站覆盖道路强度变化函数是以道路地理信息为自变量的一维函数，当知道移动终端的驻留基站小区号和Relev就可以通过反算得出可能的地理位置，该地理位置可能不是唯一的，当移动终端行进一段时间，就可以得出移动终端的在特定基站范围内覆盖道路强度变化特征，通过算法进行拟合的特征曲线与区域内特定基站覆盖道路强度变化函数曲线进行匹配分析，得出移动终端的准确起始点，然后根据移动终端实时上报信息，通过算法就可以将其实时轨迹在地图上再现。
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