CN105960014A - 无源定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种无源定位方法及系统，该方法包括：根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使至少三个侦测站的本地PN长码与PN长码状态同步；对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；对获取的RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；根据RACH信号获知CMDA移动终端相对至少三个侦测站的位置信息，将至少三个侦测站的位置信息与CMDA移动终端相对至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对CMDA移动终端进行定位。本实施例在CDMA移动终端处于静默状态时，可实现对CDMA移动终端的无源定位。

Description

无源定位方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无源定位方法及系统。

背景技术

随着手机的普及和卫星导航定位系统的日益完善，基于手机的无源定位逐渐成为人们的研究热点。

现有技术中，公开了一种对CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)制式的移动终端(如：手机)的无源定位方法。该方法的原理为：侦测站通过欺骗方式诱使目标CDMA手机向附近的基站发射导频信号强度测量报告，多个侦测站根据空中接口捕获CDMA手机的反向导频信号，并结合侦测站自身测量的CDMA手机信号强度信息，实现对CDMA手机的准确定位，然后每个侦测站通过无线数据传输模块，将CDMA手机的位置信息以及侦测站自身的位置传至服务器，服务器通过相应的算法，以此来获得CDMA手机的地点坐标，如TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)算法。

在上述方法中，侦测站是基于CDMA手机发射的导频信号来实现定位的，但该导频信号只有在CDMA手机发送业务信号时也可被发射，在室内无源定位时，CDMA手机通常处于静默状态，处于静默状态的CDMA手机不会发送业务信号，只会与附近的基站进行一些简单的交互。因此，上述方法不能很好的适用于室内无源定位。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供了一种无源定位方法及系统，在CDMA移动终端处于静默状态时，实现对CDMA移动终端的无源定位。

为达到上述目的本发明实施例提供了一种无源定位方法，所述方法包括：

根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；

获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步；

对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；

对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；

根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

较优地，所述对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号，包括：

对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码；

对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码；

将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号；

将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号；

对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值；

判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

较优地，所述预设的第二PN长码通过如下步骤确定：

实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

较优地，所述待捕获幅值的计算公式为：

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\left(n\right)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\left(n\right)\right)}^2$

其中，V为待捕获幅值，I(n)为I路信号，Q(n)为Q路信号，E_C为码片能量，N为周期个数，T_C为码片周期，n为采样点个数，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，为中频初相位，C_LSI(nT_s-τ₀)为第一本地伪码，为第二本地伪码。

本发明实施例还提供了一种无源定位系统，所述系统包括：

位置信息获取模块，用于根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；

PN长码状态获取模块，用于获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步；

RACH中频信号获取模块，用于对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；

RACH信号获取模块，用于对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；

位置信息发送模块，用于根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

较优地，所述RACH信号获取模块包括：

信号剥离单元，用于对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码；

本地伪码获取单元，用于对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码；

I路信号获取单元，用于将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号；

Q路信号获取单元，用于将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号；

待捕获幅值获取单元，用于对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值；

RACH信号捕获单元，用于判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

较优地，所述预设的第二PN长码通过如下第二PN长码获取模块获得：

所述第二PN长码获取模块，用于实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

较优地，所述待捕获幅值的计算公式为：

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\left(n\right)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\left(n\right)\right)}^2$

其中，V为待捕获幅值，I(n)为I路信号，Q(n)为Q路信号，E_C为码片能量，N为周期个数，T_C为码片周期，n为采样点个数，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，为中频初相位，C_LSI(nT_s-τ₀)为第一本地伪码，为第二本地伪码。

本发明实施例提供的无源定位方法及系统，在CDMA移动终端处于静默状态时，实现对RACH信号的捕获及CDMA移动终端的无源定位。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的无源定位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的图1中S140的流程图；

图3为接入信道PN长码格式示意图；

图4为本发明实施例提供的RACH信号捕获方法的原理图；

图5为本发明实施例提供的无源定位方法的原理图；

图6为本发明实施例提供的无源定位系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的图6中RACH信号获取模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的无源定位方法的流程图，所述方法包括：

S110，根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息.

本实施例中，通过利用侦测站的位置以及CDMA移动终端相对侦测站的位置来对CDMA移动终端进行定位。在确定侦测站的位置信息时，需要确定至少三个侦测站的位置信息才能对CDMA移动终端进行定位。

具体地，卫星定位系统会实时测量上述至少三个侦测站的位置信息，并将该信息分别发送给各侦测站。

S120，获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步。

具体地，CDMA手机处于静默状态时，每隔一段时间，会通过捕获基站发射的前向导频信号获得短伪码(PN短码，周期长度为2¹⁵-1)进行短伪码同步，改变本地PN短码(包括I路PN短码和Q路PN短码)发生器的状态，然后解调前向同步信号，从同步信号中获得基站下发的长伪码状态(PN长码，周期长度为2⁴²-1)，以此更新本地PN长码发生器的状态，获得与基站间的长伪码同步。之后，利用更新后的本地PN长码监听前向寻呼信道，并选择合适的时隙实现信道接入，上发RACH(Random Access Channel，随机接入信道)序列，通过RACH信号传输CDMA手机的手机位置更新请求、登记请求和寻呼请求等。

也就是说，CDMA手机处于静默状态时，不会发送业务信号，因此导致侦测站无法捕获CDMA手机的反向导频信号，也就无法对CDMA手机进行室内无源定位。

实际上，每个RACH信号中包含一个接入前缀和一个接入信道消息体。RACH信号不仅具有能量相对较高，突发性强的优点，而且接入前缀由全零帧构成，每帧为20ms，可以为侦测站中的接收机提供大于等于20ms的相干积分时间；同时，接入前缀之后的接入信道消息体含有用户信息，可便于无源定位的用户识别。因此，RACH信号非常适于室内环境下对信号进行捕获，以实现室内无源定位。

具体地，基站会实时发送PN长码状态，各侦测站接收到PN长码状态后对各侦测站自身的本地PN长码与该PN长码状态进行同步，将某一时刻的本地PN长码更新成第二PN长码，以用于后续第一本地伪码与第二本地伪码的生成。

本实施例中，由于侦测站有多个，各侦测站的PN长码不同，采用本地PN长码与PN长码状态同步的方式，可使各侦测站的PN长码保持一致，使生成的第一本地伪码与第二本地伪码确定，同时捕获得到的RACH信号可信度更高。

S130，对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号。

具体地，CDMA移动终端发送的信号通常为射频信号，即各侦测站的接收机接收到的信号为RACH射频信号，由于RACH射频信号的频率过高，接收机会对RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号(此为现有技术)，以待后续对RACH信号的捕获。

S140，对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号。

优选地，如图2所示，为本发明实施例提供的图1中S140的流程图，为了便于理解RACH信号的捕获方法，步骤S140可包括如下细化步骤：

S141，对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码。

具体地，侦测站接收机接收到移动终端发送的RACH信号射频信号后，首先对该信号进行射频前端下降频至中频，并做低通滤波处理后，得到RACH中频信号(此为现有技术)。

假设RACH中频信号的形式为

其中，E_C为码片能量，T_C为码片周期，t为时间，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，ω₀为射频频率，ψ₀为射频初相位，n₀(nT_s)为射频噪声信号，n为采样点个数，f_s为采样率，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，f_IF为中频频率，Δf为由多普勒频移和晶振误差引起的中频频偏，为中频初相位，n₀(nT_s)为中频噪声信号。

本实施例中，为了对RACH信号中频信号SIFCDMA(n)进行正弦波和余弦波进行剥离，可分别将SIF_CDMA(n)与和进行相乘，然后对乘积结果做低通滤波处理。

具体地，将S_IFCDMA(n)与相乘，并做低通滤波处理得到第一路信号S_{IF_CDMA_1}(n)：

其中，n₁(nT_s)为第一路噪声信号。

同理，将S_IFCDMA(n)与相乘，并做低通滤波处理得到第二路信号S_{IF_CDMA_2}(n)：

其中，n₂(nT_s)为第二路噪声信号。

S142，对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码。

本实施例中，预设的第二PN长码通过如下步骤确定：

实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

具体地，现有技术中，通常采用42位的掩码来区分不同的CDMA手机发送的PN长码。如果某一时刻，基站发送的PN长码状态为10101_00000_00010_00010_11111_00000_00000_00000_11，则该时刻，侦测站中本地伪码发生器中的42个寄存器的状态值从高位至低位更新为10101_00000_00010_00010_11111_00000_00000_00000_11。

进一步地，对I路PN短码C_SI(nT_s-τ₀)与预设的第二PN长码C′_L(nT_s-τ₀)进行异或叠加得到第一本地伪码对Q路PN短码C_SQ(nT_s-τ₀)与预设的第二PN长码C′_L(nT_s-τ₀)进行异或叠加，并经过半周期伪码的延时，得到第二本地伪码

举例而言，如果第二PN长码C′_L(nT_s-τ₀)的10个长码码片为1 0 1 0 1_1 1 0 0 1，I路PN短码C_SI(nT_s-τ₀)的10个短码码片为0 1 1 0 1_1 1 1 1 1，Q路PN短码C_SQ(nT_s-τ₀)的10个短码码片为1 0 0 1 0_1 0 0 1 1，则生成的第一本地伪码C_LSI(nT_s-τ₀)为1 1 0 0 0_0 01 1 0，第二本地伪码为0 0 1 1 1_0 1 0 1 0。

在本实施例中，由于在产生第一本地伪码和第二本地伪码是需要用到偏移四相相移键控调制(此为现有技术)，因此，在第一本地伪码中没有半码片周期的延时，而第二本地伪码中存在半码片周期的延时，进一步提高了定位的准确性。

优选地，对在对本地PN伪码进行更新后，生成当前寻呼时隙内不同用户的固定长码以便于基站区分不同用户的接入。

如图3所示，为接入信道PN长码格式示意图，其中，PN长码由42位的掩码构成，该掩码包括固定码110001111、ACN(接入信道号)、PCN(寻呼信道号)、BASE-ID(基站标识)和PILOT-ID(基站前向CDMA信道导频PN序列偏置索引)。其中，ACN共5位，默认为0，PCN共3位，默认为1。

举例而言，假如某个手机用户的接入信道号为0，寻呼信号为1，基站ID为0，基站前向CDMA信道导频PN序列偏置索引为1，即该用户的长码掩码为110001111_00000_001_0000000000000000_000000001。如果某一时刻获得长码状态为00000_00000_00000_00000_00000_00000_00000_00000_01，则经过长码发生器应输出的固定序列为：000000000_00000_000_0000000000000000_000000001。

固定序列000000000_00000_000_0000000000000000_000000001与110001111_00000_001_0000000000000000_000000001进行与运算后，再做内积运算得到固定长码的第一位码为1。

如果下一时刻获得长码状态为111001110_01000_001_1110110011100010_101000000，则经过长码发生器应输出的固定序列为：111001110_01000_001_1110110011100010_101000000。

固定序列111001110_01000_001_1110110011100010_101000000与110001111_00000_001_0000000000000000_000000001进行与运算后，再做内积运算得到固定长码的第二位码为0。以此类推。

S143，将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号。

具体地，为了便于计算，在不考虑噪声信号的前提下，第一本地伪码C_LSI(nT_s-τ₀)与第一路信号中的I路PN短码项 相乘，得到第一I路乘积项

第二本地伪码与第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项

第一I路乘积项和第二I路乘积项相加，得到I路信号

优选地，对于第一I路乘积项而言，本实施采用方式

C_L(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)C_LSI(nT_s-τ₀)，

而不采用方式

C_L(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)

的目的在于，在后续进行相干积分时，可防止由于存在PN长码而出现削减相干积分增益的问题，从而提高捕获的成功率。

举例而言，在相干积分时，需将“0”和“1”进行映射，将“0”映射到1，将“1”映射到-1。

假设第二PN长码C′_L(nT_s-τ₀)的10个长码码片为：1 0 1 0 1_1 1 0 0 1；

I路PN短码C_SI(nT_s-τ₀)的10个短码码片为：0 1 1 0 1_1 1 1 1 1；

生成的第一本地伪码为：1 1 0 0 0_0 0 1 1 0；

将I路PN短码C_SI(nT_s-τ₀)的码片映射为：1-1-1 1-1-1-1-1-1-1；

将第一本地伪码映射为：-1-1 1 1 1 1 1-1-1 1。

如果采用C_L(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)的方式，则有：

(1-1-1 1-1 -1-1-1-1-1)*(-1-1 1 1 1 1 1-1-1 1)＝(-1 1-1 1-1 -1-1 1 1-1)，其相干积分为-1+1+(-1)+1+(-1)+(-1)+(-1)+1+1+(-1)＝-2。

如果采用C_L(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)C_LSI(nT_s-τ₀)的方式，则有：

(-1-1 1 1 1 1 1-1-1 1)*(-1-1 1 1 1 1 1-1-1 1)＝(1 1 1 1 1 1 1 1 1 1)，其相干积分为10。

由此可以看出，采用C_L(nT_s-τ₀)C_SI(nT_s-τ₀)C_LSI(nT_s-τ₀)的方式可以提高相干积分增益，从而提高了RACH信号捕获的成功率。

S144，将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号。

具体地，第二本地伪码C_LSQ(nT_s-τ₀)与第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项

第一本地伪码C_LSI(nT_s-τ₀)与第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项

第一Q路乘积项与第二Q路乘积项相加，得到Q路信号

S145，对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值。

具体地，对I路信号进行N个周期的相干积分，得到

对Q路信号进行N个周期的相干积分，得到

进一步地，对上述两路信号求平方和，得到待捕获幅值

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\left(n\right)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\left(n\right)\right)}^2$

S146，判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

具体地，预设本地阈值为对码片进行相关积分后，在某一个频点(现有的频点号通常为283、242、201、160、119、78和37)进行傅里叶变换后得到的最大峰值和次大峰的比值(此为现有技术)，该阈值可根据具体情况选取阈值的大小，阈值太大容易造成捕获漏捕率增加，太小又容易造成捕获虚警率增加。例如，本地阈值阈值可以设为2×10³。

具体地，如果捕获幅值V位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号，如果捕获幅值V不在预设本地阈值范围内，则RACH信号捕获失败，此时需要对下一时刻的CDMA移动终端发送的RACH信号进行再次捕获，并重新从基站获取新的PN长码状态。

优选地，若在某个频点经过较长时间后扔未能成功捕获到RACH信号，则更换其他频点进行搜索捕获。例如，在37上经过30分钟后仍然不能成功捕获RACH信号，则可将频点变换到283后再对RACH信号进行捕获。

S150，根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

具体地，成功捕获得到RACH信号后，根据RACH信号中的位置信息，确定CMDA移动终端相对各侦测站的位置信息，并将至少三个侦测站的位置信息以及CMDA移动终端相对各侦测站的位置信息发送给服务器，服务器对CMDA移动终端的位置建立三维坐标模型，得到CMDA移动终端的位置坐标。

本发明实施例提供的无源定位方法，利用卫星系统确定各侦测站的位置信息，并根据捕获到的RACH信号确定CMDA移动终端的位置信息，将各侦测站与CMDA移动终端的位置信息发送给服务器，使其对CMDA移动终端进行位置定位。该方法可在CDMA移动终端处于静默状态时，实现对RACH信号的捕获及CDMA移动终端的定位，能很好的适用于室内无源定位。

如图4所示，为本发明实施例提供的RACH信号捕获方法的原理图。首先，对获取的RACH中频信号S_{IF_CDMA}进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号。

利用本地伪码发生器生成的第一本地伪码C_LSI(nT_s-τ₀)与第一路信号中的I路项进行乘积得到第一I路信号；利用本地伪码发生器经过半码片周期的延迟后，生成的第二本地伪码并与第二路信号中的I路项进行乘积得到第二I路信号，第一I路信号与第二I路信号相加得到I路信号I(n)。

利用第二本地伪码与第一路信号中的Q路项进行乘积得到第一Q路信号，利用第一本地伪码C_LSI(nT_s-τ₀)与第二路信号中的Q路项进行乘积后做反向处理，得到第二Q路信号，第一Q路信号与第二Q路信号相加得到Q路信号Q(n)。

对I路信号I(n)和Q路信号Q(n)分别进行相干积分后做平方和，得到待捕获幅值V，如果待捕获幅值V大于或等于本地阈值V_t，则成功捕获RACH信号，如果待捕获幅值V小于本地阈值V_t，则通过捕获控制器，对新的RACH中频信号进行重新捕获。

如图5所示，为本发明实施例提供的无源定位方法的原理图。

在对侦测小区内的CDMA手机进行室内无源定位时，首先，在侦测小区周期建立至少3个侦测站(图中示出了侦测站A、侦测站B、侦测站C和侦测站D)，这些侦测站通过高精度原子钟严格同步以及通过卫星定位系统获取侦测站的自身位置，然后同时捕获基站的前向导频信号，以此获得与基站的短码同步，接着解调基站下发的前向同步信号，从中获得长码状态，然后侦听基站的寻呼信号，以此获得长码同步，接着按照基站的寻呼时隙(室内无源定位，即侦测站不向CDMA手机发送任何信息，即在手机静默的条件下实现手机的定位)，搜索并捕获整个小区内的所有CDMA手机的反向接入信号RACH，并解调该信号以此获得用户信息，接着侦测站对捕获到的用户信息，进行时间标记，与侦测站自身的位置，一并封装成帧，最后通过数据传输模块传至服务，利用现有定位算法进行位置解算以此获得用户的位置信息，并将用户的位置信息通过人机交互中心呈现给侦测人员，以实现对小区内的CDMA手机进行定位的目的。

实施例二

如图6所示，为本发明实施例提供的无源定位系统的结构示意图，该系统用于执行上述图1所示的方法，该系统包括：位置信息获取模块610、PN长码状态获取模块620、RACH中频信号获取模块630、RACH信号获取模块640和位置信息发送模块650。

位置信息获取模块610，用于根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；

PN长码状态获取模块620，用于获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步；

RACH中频信号获取模块630，用于对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；

RACH信号获取模块640，用于对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；

位置信息发送模块650，用于根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

本发明实施例提供的无源定位系统，利用卫星系统确定各侦测站的位置信息，并根据捕获到的RACH信号确定CMDA移动终端的位置信息，将各侦测站与CMDA移动终端的位置信息发送给服务器，使其对CMDA移动终端进行位置定位。该方法可在CDMA移动终端处于静默状态时，实现对RACH信号的捕获及CDMA移动终端的定位，能很好的适用于室内无源定位。

进一步地，如图7所示，为本发明实施例提供的图6中RACH信号获取模块的结构示意图，RACH信号获取模块650可用于执行上述图2所述的方法，其包括：信号剥离单元651、本地伪码获取单元652、I路信号获取单元653、Q路信号获取单元654、待捕获幅值获取单元655和RACH信号捕获单元656。

信号剥离单元651，用于对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码；

本地伪码获取单元652，用于对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码；

I路信号获取单元653，用于将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号；

Q路信号获取单元654，用于将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号；

待捕获幅值获取单元655，用于对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值；

RACH信号捕获单元656，用于判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，用于如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

进一步地，所述预设的第二PN长码通过如下第二PN长码获取模块(图中未示出)获得：

所述第二PN长码获取模块，用于实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

进一步地，所述待捕获幅值的计算公式为：

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\left(n\right)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\left(n\right)\right)}^2$

其中，V为待捕获幅值，I(n)为I路信号，Q(n)为Q路信号，E_C为码片能量，N为周期个数，T_C为码片周期，n为采样点个数，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，为中频初相位，C_LSI(nT_s-τ₀)为第一本地伪码，为第二本地伪码。

本实施例提供的无源定位系统，利用卫星系统确定各侦测站的位置信息，通过图7所示的RACH信号获取模块，成功捕获到RACH信号后得到CMDA移动终端的位置信息，将各侦测站与CMDA移动终端的位置信息发送给服务器，使其对CMDA移动终端进行位置定位。该方法可在CDMA移动终端处于静默状态时，实现对RACH信号的捕获及CDMA移动终端的定位，能很好的适用于室内无源定位。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无源定位方法，其特征在于，所述方法包括：

根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；

获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步；

对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；

对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；

根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号，包括：

对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码；

对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码；

将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号；

将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号；

对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值；

判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的第二PN长码通过如下步骤确定：

实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待捕获幅值的计算公式为：

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\right(n\left)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\right(n\left)\right)}^2$

其中，V为待捕获幅值，I(n)为I路信号，Q(n)为Q路信号，E_C为码片能量，N为周期个数，T_C为码片周期，n为采样点个数，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，为中频初相位，C_LSI(nT_s-τ₀)为第一本地伪码，为第二本地伪码。

5.一种无源定位系统，其特征在于，所述系统包括：

位置信息获取模块，用于根据卫星定位系统，获知至少三个侦测站的位置信息；

PN长码状态获取模块，用于获取CDMA移动终端附近基站实时发送的PN长码状态，使所述至少三个侦测站的本地PN长码与所述PN长码状态同步；

RACH中频信号获取模块，用于对接收到的RACH射频信号进行射频前端下降频至中频，并做低频滤波处理得到RACH中频信号；

RACH信号获取模块，用于对获取的所述RACH中频信号进行成功捕获，得到RACH信号；

位置信息发送模块，用于根据所述RACH信号获知CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息，将所述至少三个侦测站的位置信息与所述CMDA移动终端相对所述至少三个侦测站的位置信息发送给服务器，使其对所述CMDA移动终端进行定位。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述RACH信号获取模块包括：

信号剥离单元，用于对获取的RACH中频信号进行正弦波与余弦波的剥离，获得第一路信号和第二路信号；所述第一路信号和第二路信号均带有I路PN短码、Q路PN短码和第一PN长码；

本地伪码获取单元，用于对所述I路PN短码与预设的第二PN长码进行异或叠加得到第一本地伪码，对所述Q路PN短码与所述预设的第二PN长码进行异或叠加后并延时半个码片周期，得到第二本地伪码；

I路信号获取单元，用于将所述第一本地伪码与所述第一路信号中的I路PN短码项进行相乘，得到第一I路乘积项，将所述第二本地伪码与所述第二路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第二I路乘积项，所述第一I路乘积项与所述第二I路乘积项相加，得到I路信号；

Q路信号获取单元，用于将所述第二本地伪码与所述第一路信号中的Q路PN短码项进行相乘得到第一Q路乘积项，将所述第一本地伪码与所述第二路信号中的I路PN短码项进行相乘后做反向处理，得到第二Q路乘积项，所述第一Q路乘积项与所述第二Q路乘积项相加，得到Q路信号；

待捕获幅值获取单元，用于对所述I路信号和所述Q路信号分别进行相干积分后求平方和，得到待捕获幅值；

RACH信号捕获单元，用于判断所述待捕获幅值是否位于预设本地阈值范围内，如果所述待捕获幅值位于预设本地阈值范围内，则成功捕获RACH信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预设的第二PN长码通过如下第二PN长码获取模块获得：

所述第二PN长码获取模块，用于实时接收基站发送的PN长码状态，根据所述PN长码状态对所述第一PN长码进行更新，获得所述第二PN长码。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述待捕获幅值的计算公式为：

$V={\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}I\right(n\left)\right)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{{\mathrm{NT}}_C}{\Σ}}Q\right(n\left)\right)}^2$

其中，V为待捕获幅值，I(n)为I路信号，Q(n)为Q路信号，E_C为码片能量，N为周期个数，T_C为码片周期，n为采样点个数，T_s为采样间隔，τ₀为信号从移动终端到侦测站接收机的传播时延，m(nT_s-τ₀)为接入信道所发送的数据信息，C_L(nT_s-τ₀)为第一射频PN长码，C_SI(nT_s-τ₀)为I路射频PN短码，C_SQ(nT_s-τ₀)为Q路射频PN短码，为中频初相位，C_LSI(nT_s-τ₀)为第一本地伪码，为第二本地伪码。