CN106060923A - 一种基于基站的测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于基站的测速方法，通过手机终端、基站、后台处理中心以及查询终端的结合使用，判断汽车是否超速行驶。首先通过定位手机终端的位置，求出移动距离，然后结合移动时间计算出手机终端的移动速度，推断出汽车的行驶速度，最后通过后台数据处理判断是否超速，发现超速情况及时通过信息提醒驾驶员超速情况，确保行驶安全。

Description

一种基于基站的测速方法

技术领域

本发明涉及无线通信及定位领域，具体涉及了一种基于基站的测速方法。

背景技术

当前高速公路视频监控系统的构成是一个混合式系统(模拟视频+数字视频)，高速公路摄像机的安装受很多因素影响，如光线、早晚、白昼、季节等，综合各种因素如何发挥其最佳作用是目前最大的难点。事实上，高速公路路段监控很多时候并不能事先知晓哪里应该安装摄像机，通常是在某个位置频繁发生事故后，才知晓该处存在监控盲区。众所周知，高速公路很多设备裸露在室外(或野外)工作，环境恶劣，又无防护，损坏会比较普遍，出现问题需要找人去排查，外场的摄像机都装得比较高，排查也很难。

鉴于以上种种问题，为了更方便的监控超速违章问题，在此提出了基站测速方案。移动基站覆盖全程高速公路，人人都拥有手机终端，通过基站检测终端的移动速度，来监控汽车的行驶速度，后台也能够更系统的统计行车数据，不仅能监控个人的超速行为，还能根据大量的数据找出超速高发路段，方便交通部门加设测速监控点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可以发现超速情况并及时通过信息提醒驾驶员超速情况，确保行驶安全的基于基站的测速方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于基站的测速方法，该方法采用的设备包括：

手机终端，用于给后台处理中心提供定位支持并接受超速提醒；

基站，用于提供通信支持；

查询终端，用于提供查询手机终端号码及发送超速提醒服务；

后台处理中心，用于定位手机终端的位置以及计算手机终端的移动距离和速度，并判断汽车是否超速；

该方法包括以下步骤：

步骤一，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置A并计算出位置A的经度和纬度；

步骤二，在离开位置A后的移动时间t时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置B并计算出位置B的经度和纬度；

步骤三, 在离开位置B后的移动时间t时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置C并计算出位置C的经度和纬度；

步骤四，后台处理中心根据位置A和位置B的经纬度计算出位置A和位置B的距离，计算公式为：

d＝111.12cos{1/[sinΦAsinΦB十cosΦAcosΦBcos(λB—λA)]}，其中位置A的经度和纬度分别为λA和ΦA，位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，d为位置A和位置B之间的距离；

步骤五，后台处理中心根据位置B和位置C的经纬度计算出位置B和位置C的距离，计算公式为：

d₁＝111.12cos{1/[sinΦBsinΦC十cosΦBcosΦCcos(λC—λB)]}，其中位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，位置C的经度和纬度分别为λC和ΦC，d₁为位置B和位置C之间的距离；

步骤六，通过步骤二得到手机终端从位置A到位置B所用时间t以及步骤四得到位置A和位置B之间的距离d，结合公式v=d/t，得到手机终端在位置A到位置B之间的移动速度为v，即为汽车行驶速度；

步骤七，通过步骤三得到手机终端从位置B到位置C所用时间t以及步骤五得到位置B和位置C之间的距离d₁，结合公式v₁=d₁/t，得到手机终端在位置B到位置C之间的移动速度为v₁，即为汽车行驶速度；

步骤八，设定超速速度为v_m，即当v> v_m且v₁> v_m时，判定汽车超速；

步骤九，后台处理中心经过对比，当v> v_m且v₁> v_m，判定汽车超速，并把超速信息反馈到查询终端；

步骤十，查询终端查询到超速汽车上的手机终端的手机号码，并通过短信发送超速提醒到移动终端。

所述后台处理中心和查询终端分别通过基站与手机终端无线连接。所述后台处理中心和查询终端无线连接。

本发明通过测量汽车在固定时间t内的移动距离从而求出在该段距离内的平均速度，并且通过后台处理中心判断是否超速。为了减小误差，本发明测试至少为两个连续的时间t内的移动速度。

为了进一步减小误差，可以分别测量连续的多个时间t内的移动速度，当在多个时间t内的速度均超过超速速度时，判定汽车超速，并把相关超速信息发送到驾驶员的手机终端，提醒驾驶员驾驶安全。

本方法采用的OTDOA定位方法是：

通过检测3个不同基站信号到达的时间差来确定手机终端位置。手机终端位于以两个基站为焦点的双曲线上。

假设手机终端的坐标为（x，y），基站i的位置坐标为（xi，yi），基站i发送信号的时间为Ti，手机终端接收到该信号的时间为：

因此由基站1与基站2到达手机终端的时间差可得方程式：

由于确定手机终端位置需要建立两个以上的双曲线方程，两条双曲线的交点为手机终端的二维位置坐标。以基站1作为参考小区，则可得方程组:

解该方程组即可得手机终端的二维地理坐标。其中c为光速。基站发送时间差（T_i-T₁）及各基站的位置坐标作为辅助数据，由OAM直接配置给E-SMLC，若需要动态更新，E-SMLC可以通过LPPa获得这些辅助数据信息。为了获得精确定位，OTDOA方法要求同时有三个以上的基站参与定位参数RSTD的测量。考虑到手机终端使用公共参考信号下行检测邻基站信号性能不一定好，LTE系统中引入了定位参考信号（PRS，Positioning Reference Signalling），专用于OTDOA定位方法中手机终端测量基站信号。E-SMLC获得各测量小区的PRS子帧配置的方式同其他辅助数据一样，一般通过OAM直接配置。而手机终端在OTDOA定位过程中，可以通过LPP的辅助数据传输功能，从E-SMLC获得测量小区集的PRS子帧配置。

现有OTDOA定位只支持手机终端辅助的OTDOA定位方法，即最终的位置计算是在后台处理中心进行的。

本方法采用的TA+AoA定位方法是CELL_ID定位方法是基于小区覆盖的定位方法，采用已知的服务小区地理信息估计目标终端的位置。该服务小区信息可以通过寻呼和跟踪区（TA，Tracking Area）更新等方式获得。TA+AoA定位方法在CELL_ID定位方法的基础上考虑了定时提前量以及来波方向的因素，从而达到更精确的定位目的。

eNode B通过智能天线得到终端发射信号的AoA，终端处于以eNode B为起点的射线上，且射线从正北方向逆时针旋转的角度为AoA。

TA的获得可以通过终端上报终端接收和发送的时间差加上eNode B测到的接收和发送的时间差来计算（此方法计算得到的TA称之为TA Type1），也可以通过专用随机接入过程由eNode B测量得到（此方法计算得到的TA称之为TA Type2）。TA乘以光速除以2，表示了终端同eNode B之间的距离，终端就处于以eNode B为圆心、终端和eNode B距离为半径的圆周上。再根据AoA的角度信息就可以获得终端的位置信息。

定位过程：

TA+AoA的定位方法通常只用于基于网络的定位，主要原因是AoA只能由基站测量得到，TA Type1和TA Type2也是由基站计算或者测量得到，即所有与该定位方法相关的测量量都是基站提供的。这些测量量均可以由基站提供给定位服务器E-SMLC，所以支持基于网络的定位就可以达到定位的目的了。因此也带来了该方法的一个优势，即对不支持定位业务的终端，也可以通过该方法对其进行定位。

使用TA+AoA方法进行定位主要涉及以下流程：获得终端的测量能力，定位服务器决定所需的测量量，基站启动相关测量，基站上报相关测量结果和位置信息，定位服务器进行位置计算。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

（1）基站分布广，信号覆盖高速全程路段，任意路段都可以监控汽车行驶情况，出现超速问题时，可即时短息通知司机，避免超速造成的意外事故。

（2）本发明方法的后台处理中心可自动处理大量的数据，能够系统的反馈超速高发路段，并为交通部门提供强有力的数据支撑。

（3）本发明方法主要依靠移动基站，无需交通部门额外投入建设和维护，还可简单、方便、及时的处理问题。

（4）本发明测速误差小，可以准确的监测到超速情况。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下具体实施例。

实施例1：

一种基于基站的测速方法，该方法采用的设备包括：

手机终端，用于给后台处理中心提供定位支持并接受超速提醒；

基站，用于提供通信支持；

查询终端，用于提供查询手机终端号码及发送超速提醒服务；

后台处理中心，用于定位手机终端的位置以及计算手机终端的移动距离和速度，并判断汽车是否超速；

该方法包括以下步骤：

步骤一，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置A并计算出位置A的经度和纬度；

步骤二，在离开位置A后的移动时间5s时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置B并计算出位置B的经度和纬度；

步骤三, 在离开位置B后的移动时间5s时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置C并计算出位置C的经度和纬度；

步骤四，后台处理中心根据位置A和位置B的经纬度计算出位置A和位置B的距离，计算公式为：

d＝111.12cos{1/[sinΦAsinΦB十cosΦAcosΦBcos(λB—λA)]}，其中位置A的经度和纬度分别为λA和ΦA，位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，d为位置A和位置B之间的距离；

步骤五，后台处理中心根据位置B和位置C的经纬度计算出位置B和位置C的距离，计算公式为：

d₁＝111.12cos{1/[sinΦBsinΦC十cosΦBcosΦCcos(λC—λB)]}，其中位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，位置C的经度和纬度分别为λC和ΦC，d₁为位置B和位置C之间的距离；

步骤六，通过步骤二得到手机终端从位置A到位置B所用时间t以及步骤四得到位置A和位置B之间的距离d，结合公式v=d/t，得到手机终端在位置A到位置B之间的移动速度为v，即为汽车行驶速度；

步骤七，通过步骤三得到手机终端从位置B到位置C所用时间t以及步骤五得到位置B和位置C之间的距离d₁，结合公式v₁=d₁/t，得到手机终端在位置B到位置C之间的移动速度为v₁，即为汽车行驶速度；

步骤八，设定超速速度为v_m，即当v> v_m且v₁> v_m时，判定汽车超速；

步骤九，后台处理中心经过对比，当v> v_m且v₁> v_m，判定汽车超速，并把超速信息反馈到查询终端；

步骤十，查询终端查询到超速汽车上的手机终端的手机号码，并通过短信发送超速提醒到移动终端。

本实施例每5s计算一次汽车的移动速度，当在d和d₁距离内的速度v和v₁均超过超速速度v_m时，则判定汽车超速。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：每10s计算一次汽车的移动速度。当汽车在从位置A离开后10s的距离d和从位置B离开后10s的距离d₁距离内的速度v和v₁均超过超速速度v_m时，则判定汽车超速。

实施例3：

一种基于基站的测速方法，该方法采用的设备包括：

手机终端，用于给后台处理中心提供定位支持并接受超速提醒；

基站，用于提供通信支持；

查询终端，用于提供查询手机终端号码及发送超速提醒服务；

后台处理中心，用于定位手机终端的位置以及计算手机终端的移动距离和速度，并判断汽车是否超速；

该方法包括以下步骤：

步骤一，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置A并计算出位置A的经度和纬度；

步骤二，在离开位置A后的移动时间5s时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置B并计算出位置B的经度和纬度；

步骤三, 在离开位置B后的移动时间5s时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置C并计算出位置C的经度和纬度；

步骤四，在离开位置C后的移动时间5s时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置D并计算出位置D的经度和纬度；

步骤五，后台处理中心根据位置A和位置B的经纬度计算出位置A和位置B的距离，计算公式为：

d＝111.12cos{1/[sinΦAsinΦB十cosΦAcosΦBcos(λB—λA)]}，其中位置A的经度和纬度分别为λA和ΦA，位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，d为位置A和位置B之间的距离；

步骤六，后台处理中心根据位置B和位置C的经纬度计算出位置B和位置C的距离，计算公式为：

d₁＝111.12cos{1/[sinΦBsinΦC十cosΦBcosΦCcos(λC—λB)]}，其中位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，位置C的经度和纬度分别为λC和ΦC，d₁为位置B和位置C之间的距离；

步骤七，后台处理中心根据位置C和位置D的经纬度计算出位置C和位置D的距离，计算公式为：

d₂＝111.12cos{1/[sinΦCsinΦD十cosΦCcosΦDcos(λD—λC)]}，其中位置C的经度和纬度分别为λC和ΦC，位置D的经度和纬度分别为λD和ΦD，d₂为位置C和位置D之间的距离；

步骤八，通过步骤二得到手机终端从位置A到位置B所用时间t以及步骤五得到位置A和位置B之间的距离d，结合公式v=d/t，得到手机终端在位置A到位置B之间的移动速度为v，即为汽车行驶速度；

步骤九，通过步骤三得到手机终端从位置B到位置C所用时间t以及步骤六得到位置B和位置C之间的距离d₁，结合公式v₁=d₁/t，得到手机终端在位置B到位置C之间的移动速度为v₁，即为汽车行驶速度；

步骤十,通过步骤四得到手机终端从位置C到位置D所用时间t以及步骤六得到位置C和位置D之间的距离d₂，结合公式v₂=d₂/t，得到手机终端在位置C到位置D之间的移动速度为v₂，即为汽车行驶速度；

步骤十一，设定超速速度为v_m，即当v> v_m、v₁> v_m且v₂> v_m时，判定汽车超速；

步骤十二，后台处理中心经过对比，当v> v_m、v₁> v_m且v₂> v_m时，判定汽车超速，并把超速信息反馈到查询终端；

步骤十三，查询终端查询到超速汽车上的手机终端的手机号码，并通过短信发送超速提醒到移动终端。

本实施例与实施例1的不同之处在于增加计算位置C到位置D的距离d₂内的速度v₂，通过连续三个时间5s内的速度对比，进一步减小判断误差。

Claims (1)

1.一种基于基站的测速方法，其特征在于：该方法采用的设备包括：

手机终端，用于给后台处理中心提供定位支持并接受超速提醒；

基站，用于提供通信支持；

查询终端，用于提供查询手机终端号码及发送超速提醒服务；

后台处理中心，用于定位手机终端的位置以及计算手机终端的移动距离和速度，并判断汽车是否超速；

该方法包括以下步骤：

步骤一，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置A并计算出位置A的经度和纬度；

步骤二，在离开位置A后的移动时间t时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置B并计算出位置B的经度和纬度；

步骤三, 在离开位置B后的移动时间t时，后台处理中心根据OTDOA定位方法或TA+AOA定位方法定位手机终端的任意位置C并计算出位置C的经度和纬度；

步骤四，后台处理中心根据位置A和位置B的经纬度计算出位置A和位置B的距离，计算公式为：

d＝111.12cos{1/[sinΦAsinΦB十cosΦAcosΦBcos(λB—λA)]}，其中位置A的经度和纬度分别为λA和ΦA，位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，d为位置A和位置B之间的距离；

步骤五，后台处理中心根据位置B和位置C的经纬度计算出位置B和位置C的距离，计算公式为：

d₁＝111.12cos{1/[sinΦBsinΦC十cosΦBcosΦCcos(λC—λB)]}，其中位置B的经度和纬度分别为λB和ΦB，位置C的经度和纬度分别为λC和ΦC，d₁为位置B和位置C之间的距离；

步骤六，通过步骤二得到手机终端从位置A到位置B所用时间t以及步骤四得到位置A和位置B之间的距离d，结合公式v=d/t，得到手机终端在位置A到位置B之间的移动速度为v，即为汽车行驶速度；

步骤七，通过步骤三得到手机终端从位置B到位置C所用时间t以及步骤五得到位置B和位置C之间的距离d₁，结合公式v₁=d₁/t，得到手机终端在位置B到位置C之间的移动速度为v₁，即为汽车行驶速度；

步骤八，设定超速速度为v_m，即当v> v_m且v₁> v_m时，判定汽车超速；

步骤九，后台处理中心经过对比，当v> v_m且v₁> v_m，判定汽车超速，并把超速信息反馈到查询终端；

步骤十，查询终端查询到超速汽车上的手机终端的手机号码，并通过短信发送超速提醒到移动终端。