CN108024327A - 用户定位方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户定位方法以及装置，涉及移动通信技术领域。本发明的方法包括：获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息；根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重；利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置。本发明中根据移动网络数据中用户接收多个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重，利用各个小区的权重与地理位置最终实现用户的定位。不再受限于用户必须打开GPS模块才能实现定位。由于用户接收小区的无线信号强度信息一定程度上反映了用户与小区的距离，参考多个小区的无线信号强度信息以及地理位置信息，可以实现用户的定位，并且基于多个小区的多个位置点，提高了定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种用户定位方法以及装置。
背景技术
目前针对移动网的用户进行定位时一般采用以下两种技术：一是通过移动终端硬件中的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)模块，通过客户端方式采集相应的经纬度信息，二是通过无线传播的三点定位例如TOA(Time of Arrival，到达时间)或TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)算法。
第一种通过移动终端GPS硬件模块方式，主要受限于需要用户的参与，需要打开硬件模块；而采用第二种三点定位方法实现用户定位的技术，定位精度较差。
发明内容
本发明所要实现的一个目的是：提出一种新的用户定位方法，提高定位精度。
根据本发明的一个方面，提供的一种用户定位方法，包括：获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息；根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重；利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置。
在一个实施例中，根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重包括：当无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数时，将用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重；或者，当无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重；利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置包括：将各个小区分别对应的纬度乘以该小区的权重的值并相加得到用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以该小区的权重的值并相加得到用户的经度。
在一个实施例中，用户定位方法还包括：当用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离，或者，当预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离时，则对小区的权重进行调整。
在一个实施例中，引入新的接收信号强度参数，并调整各个接收信号强度参数的预设权重，从而调整各个小区的权重，或者，调整各个小区的无线信号强度信息，从而调整各个小区的权重。
在一个实施例中，小区的地理位置包括小区对应的经度和纬度；小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度。
根据本发明的第二个方面，提供的一种用户定位装置，包括：信号强度获取模块，用于获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息；权重确定模块，用于根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重；用户位置确定模块，用于利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置。
在一个实施例中，权重确定模块，用于在无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数的情况下，将用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重；或者，权重确定模块，用于在无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重；用户位置确定模块，用于将各个小区分别对应的纬度乘以权重的值相加得到用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以权重的值相加得到用户的经度。
在一个实施例中，用户定位装置还包括：权重调整模块，用于在用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离，或者，预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离的情况下，对小区的权重进行调整。
在一个实施例中，权重调整模块，用于引入新的接收信号强度参数，并调整各个接收信号强度参数的预设权重，从而调整各个小区的权重，或者，调整各个小区的无线信号强度信息，从而调整各个小区的权重。
在一个实施例中，小区的地理位置包括小区对应的经度和纬度；小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度。
本发明中根据移动网络数据中用户接收多个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重，利用各个小区的权重与地理位置最终实现用户的定位。不再受限于用户必须打开GPS模块才能实现定位。由于用户接收小区的信号强度信息反映了用户与小区的距离，参考多个小区的无线信号强度信息以及地理位置信息，可以实现用户的定位，并且基于多个小区的多个位置点，避免了少数位置点的无线信号强度信息受非视距传播、多径、干扰等因素影响造成的定位不准确，提高了定位精度。
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
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示出本发明的一个实施例的用户定位方法的流程示意图。
图2示出本发明的一个实施例的用户定位装置的结构示意图。
图3示出本发明的另一个实施例的用户定位装置的结构示意图。
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。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。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。
针对现有技术中通过移动终端GPS硬件模块方式，主要受限于需要用户的参与，需要打开硬件模块，而采用三点定位方法实现用户定位的技术，定位精度较差的问题，提出本方案。
发明人采集大量的用户与基站之间交互的移动网络数据，并结合用户的实际位置采用概率统计分析方法进行计算和分析，得出用户的地理位置、小区的地理位置以及用户接收小区的无线信号强度信息存在一定的关系，进一步的，用户接收小区的无线信号强度信息与该小区的地理位置能够为确定用户位置做出的贡献存在一定的映射比例关系，即在确定用户位置时小区的地理位置所占的权重可以根据用户接收小区的无线信号强度信息进行确定，并且相对于传统的三点定位方法能够提高定位精度。因此，提出本方案。
下面结合图1描述本发明的用户定位方法。
图1为本发明用户定位方法一个实施例的流程图。如图1所示，该实施例的方法包括：
步骤S102，获取用户接收服务小区以及各邻小区等多个小区的无线信号强度信息。
其中，无线信号强度信息包括：RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)、RSRQ(Reference Signal Receiving Quality参考信号接收质量)、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比)中至少一项。优选的，无线信号强度信息包括RSRP。例如通过MR(Measurement Report,测量报告)、CHR(CallHistory Record，呼叫日志)、LINK(关联文件)文件获取无线信号强度信息，这些信息都包含在终端与基站进行正常的移动通信交互过程中，不再受限于用户必须打开GPS模块才能实现定位。无线信号强度信息与对应的小区标识(Cell ID)进行对应存储。对连续时间内获取的服务小区的无线信号强度信息可以利用卡尔曼滤波方法进行处理，避免接收信号受环境影响出现突变导致定位不准确，进一步提高用户定位的准确性，
步骤S104，根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重。
具体的，当无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数时，将用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重，例如，无线信号强度信息为RSRP，小区k的权重为1≤i≤n，表示第i个小区，n表示小区的总数，当无线信号强度信息为其他参数时，也采用同样的计算方法。
或者，当无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重，例如，无线信号强度信息包括RSRP、RSRQ和SINR时，小区k的权重为其中，α1、α2、α3分别表示利用RSRP计算得到的比值所占的权重，利用RSRQ计算得到的比值所占的权重，利用SINR计算得到的比值所占的权重，α1+α2+α3＝1。优选的，α1的取值范围为80％～95％，特别是90％，α2的取值范围为0～20％，α3的取值范围为0～20％。通过调整预设权重α1、α2、α3，可以调整用户的定位精度，特别是当使用其中一个或两个参数计算用户的位置不准确时，可以引入另外的参数，并调整各个参数对应的预设权重。
步骤S106，利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置。
具体的，将各个小区分别对应的纬度乘以该小区的权重的值并相加得到用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以该小区的权重的值并相加得到用户的经度。例如，当无线信号强度信息为RSRP时，用户的纬度为用户的经度为 其中，Xj和Yj表示小区j对应的纬度和经度，1≤i≤n，表示第i个小区，1≤j≤n，表示第j个小区，n表示小区的总数。当无线信号强度信息包括RSRP、RSRQ和SINR时，用户的纬度为用户的经度为 α1、α2、α3分别表示利用RSRP计算得到的比值所占的权重，利用RSRQ计算得到的比值所占的权重，利用SINR计算得到的比值所占的权重，α1+α2+α3＝1。
其中，小区对应的经纬度为小区中心点的经纬度，可以根据基站的经纬度获得，为使计算得到的用户的位置更加准确，本方案中对小区的经纬度进行优化，小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度，优选的，小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸5倍基站的高度。其中，为确定小区对应的经纬度，需要建立静态数据库，获取的基站的经纬度、方向角、基站的高度等静态数据资源进行存储。
上述实施例的方法中根据移动网络数据中用户接收多个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重，利用各个小区的权重与地理位置最终实现用户的定位。不再受限于用户必须打开GPS模块才能实现定位。由于用户接收小区的信号强度信息反映了用户与小区的距离，参考多个小区的无线信号强度信息以及地理位置信息，可以实现用户的定位，并且基于多个小区的多个位置点，避免了少数位置点的无线信号强度信息受非视距传播、多径、干扰等因素影响造成的定位不准确，提高了定位精度。发明人经过实验测试得出，本方案相对于传统的三点定位方法，定位精度可以提高20％～40％。
由于无线信号的传播受非视距传播、多径、干扰等因素影响，会导致测得的无线信号强度信息出现较大波动影响用户定位准确性，因此，本发明还提供基于上述用户定位方法的一些优化方法。
具体的，当用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离时，例如，用户连接的小区所在的位置以及覆盖范围可以大概判断用户的地理位置，如果计算得到的用户地理位置不在该小区范围内，甚至相差很大，则可以判断计算的地理位置不准确，则引入新的接收信号强度参数调整各个小区的权重或者直接调整各个小区的无线信号强度信息从而调整各个小区的权重，例如，利用RSRP计算得到用户的地理位置，则可以再引入RSRQ和/或SINR根据上述实施例的方法计算用户的地理位置，或者，根据计算得到的用户地理位置的偏差方向和距离等按照一定步长调整相应小区的无线信号强度信息。
一般情况下对用户的定位是周期性的，间隔较短的时间会进行多次定位，根据多次定位结果比对可以判断定位结果是否准确。当预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离时，例如，10秒内两次定位结果相差几公里(一般交通工具不能达到的速度)，则判断两次定位结果中存在不准确结果，可以再结合其他相邻周期的定位结果，判断哪次定位结果不准确，如果只是定位用户的运动轨迹可以将多次定位中不准确的定位点直接去除，如果必须获取用户的单点定位结果，则引入新的接收信号强度参数调整各个小区的权重或者直接调整各个小区的无线信号强度信息从而调整各个小区的权重，还可以利用卡尔曼滤波方法对于获取的无线信号强度信息进行处理，将突变的点进行优化处理。
此外，还可以直接调整各个小区的权重，例如可以将距离服务小区较远，且接收信号强度比较低的小区的权重降低，将服务小区的权重增大等。
本发明还提供一种用户定位装置，下面结合图2进行描述。
图2为本发明用户定位装置一个实施例的结构图。如图2所示，该装置20包括：
信号强度获取模块202，用于获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息。
权重确定模块204，用于根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重。
具体的，权重确定模块204，用于在无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数的情况下，将用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重；
或者，权重确定模块204，用于在无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重；
用户位置确定模块206，用于利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定用户的地理位置。
具体的，用户位置确定模块206，用于将各个小区分别对应的纬度乘以权重的值相加得到用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以权重的值相加得到用户的经度。
其中，小区的地理位置包括小区对应的经度和纬度；小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度。
下面结合图3描述用户定位装置的另一个实施例。
图3为本发明用户定位装置另一个实施例的结构图。如图3所示，该装置20还包括：
权重调整模块308，用于在用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离，或者，预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离的情况下，对小区的权重进行调整。
具体的，权重调整模块308，用于引入新的接收信号强度参数，并调整各个接收信号强度参数的预设权重，从而调整各个小区的权重，或者，调整各个小区的无线信号强度信息，从而调整各个小区的权重。
进一步的，该装置20还包括：静态数据获取模块310，用于获取基站经纬度以及方向角、高度等静态数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用户定位方法，其特征在于，包括：
获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息；
根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重；
利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定所述用户的地理位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重包括：
当所述无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数时，将所述用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重；
或者，当所述无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算所述用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重；
所述利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定所述用户的地理位置包括：
将各个小区分别对应的纬度乘以该小区的权重的值并相加得到所述用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以该小区的权重的值并相加得到所述用户的经度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离，或者，当预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离时，则对小区的权重进行调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述对小区的权重进行调整包括：
引入新的接收信号强度参数，并调整各个接收信号强度参数的预设权重，从而调整各个小区的权重，或者，调整各个小区的无线信号强度信息，从而调整各个小区的权重。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，
所述小区的地理位置包括小区对应的经度和纬度；
所述小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度。
6.一种用户定位装置，其特征在于，包括：
信号强度获取模块，用于获取用户接收服务小区以及各邻小区的无线信号强度信息；
权重确定模块，用于根据各个小区的无线信号强度信息确定各个小区的权重；
用户位置确定模块，用于利用各个小区的地理位置以及各个小区的权重确定所述用户的地理位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述权重确定模块，用于在所述无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的一项参数的情况下，将所述用户接收一个小区的无线信号强度信息与接收所有小区的无线信号强度信息之和的比值作为该小区的权重；
或者，所述权重确定模块，用于在所述无线信号强度信息包括参考信号接收功率，参考信号接收质量，信号与干扰加噪声比中的多项参数时，分别计算所述用户接收一个小区的参考信号接收功率与接收所有小区的参考信号接收功率之和的比值、接收一个小区的参考信号接收质量与接收所有小区的参考信号接收质量之和的比值或接收一个小区的信号与干扰加噪声比与接收所有小区的信号与干扰加噪声比之和的比值，将一个小区的各个比值分别乘以对应的预设权重并相加之和作为该小区的权重；
所述用户位置确定模块，用于将各个小区分别对应的纬度乘以权重的值相加得到所述用户的纬度，将各个小区分别对应的经度乘以权重的值相加得到所述用户的经度。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
权重调整模块，用于在用户实际地理位置与计算得到地理位置之间的差距大于预设距离，或者，预设短时间内计算得到的用户的两次地理位置差距大于预设距离的情况下，对小区的权重进行调整。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述权重调整模块，用于引入新的接收信号强度参数，并调整各个接收信号强度参数的预设权重，从而调整各个小区的权重，或者，调整各个小区的无线信号强度信息，从而调整各个小区的权重。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，
所述小区的地理位置包括小区对应的经度和纬度；
所述小区对应的经度和纬度为基站的经度和纬度沿方向角向外延伸3至8倍基站的高度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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