CN108089216A - 辅助定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助定位方法和系统。该方法包括以下步骤：得到终端的cell‑ID的ID获取步骤；从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell‑ID对应的移动网络的小区位置信息的位置信息寻找步骤；以及定位步骤，在定位步骤中，如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell‑ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。通过将终端提供的cell‑ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell‑ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。

Description

辅助定位方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星定位领域，特别涉及一种辅助定位方法和系统。

背景技术

GNSS(Global navigation satellite system,全球卫星定位系统)技术的发展已经给人们的生活带来了天翻地覆的变化，深刻地影响了社会经济的发展。随着智能终端的发展，GNSS技术更是越来越贴近人们的生活，位置信息显得越来越重要。LBS(LocationBased Service,基于位置的服务)行业在国民经济中的地位也是越来越高。而利用GNSS卫星进行快速的定位定速成为LBS发展的必然要求。

GNSS定位原理是，要想利用GNSS卫星获得终端的位置，必须至少捕获跟踪四颗及以上的卫星，然后解调出时间信息、星历数据(EPH)以及钟差信息。跟踪通道得到的结果可以计算出每颗卫星到终端的伪距信息，星历数据和钟差数据用来计算出卫星的位置。根据伪距信息和卫星的卫星，通过最小二乘等方法，可以计算出终端的位置信息和时间信息。时间信息、星历数据和钟差信息调制在导航电文里，需要终端接收机稳定跟踪信号并正确地解调出电文信息才能得到。GPS、GLN和BDS的星历数据每隔30s重复播发，因此从理论上讲至少需要30s才能获得完整的时间信息、星历数据和钟差信息。也就是说，对于冷启动而言，终端的TTFF不会少于30s，大大影响了终端的体验。

AGNSS(Aiding GNSS,辅助GNSS)技术的发展让加快终端TTFF成为可能。服务器端提前收集好每颗卫星的星历数据，当终端提供cell-ID给服务器时，服务器就可以根据此Cell-ID从数据库中得到粗略的位置信息和据此计算得到的可见卫星的星历数据，然后辅助给终端。同时服务器端提供准确的时间信息给终端。这样，极大的提高了终端TTFF的性能，使得秒级的开机即定位成为可能。服务器和终端终端通过通用的标准协议进行通信，如SUPL、RRLP等。提高服务器端辅助位置信息和星历数据的准确性成为提高AGNSS辅助性能的关键。

独立GNSS定位技术需要在捕获跟踪卫星信号后，解调出卫星的发射时间、卫星星历数据、钟差数据后才能进行定位。卫星钟差数据和星历数据每隔30s重复一次，因此从开机到定位的平均时间至少为30s。较慢的TTFF性能严重影响终端的体验。使用AGNSS服务，使用辅助的星历数据能加快终端的定位，提高TTFF性能。即便终端提供的cell-ID在数据库中找不到对应的粗略位置信息，也可以结合其他相关的信息判断出终端所处的国家、地区等，从而缩小位置的不确定性。根据缩小的位置不确定性从而提高辅助星历数据的准确性，提高终端的定位体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助定位方法和系统，通过将终端提供的cell-ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell-ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。

为解决上述技术问题，本发明的第一实施方式公开了一种辅助定位方法，通过使用AGNSS的方式，根据终端提供的cell-ID实现快速定位，该方法包括以下步骤：

得到终端的cell-ID的ID获取步骤；

从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息的位置信息寻找步骤；以及

定位步骤，

在定位步骤中，

如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

本发明的第二实施方式还公开了另一种辅助定位方法，包括以下步骤：

得到终端的cell-ID的ID获取步骤；

从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息的位置信息寻找步骤；以及

定位步骤，

在定位步骤中，

如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置范围所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位；

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

本发明的第三实施方式还公开了一种辅助定位系统，包括：

ID获取单元，用于得到终端的cell-ID；

位置信息寻找单元，用于从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息；以及

定位单元，

该定位单元如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

本发明的第四实施方式还公开了另一种辅助定位系统，包括：

ID获取单元，用于得到终端的cell-ID；

位置信息寻找单元，用于从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息；以及

定位单元，

该定位单元如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位；

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

通过将终端提供的cell-ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell-ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。

进一步地，预先设置有MCC与国家或地区的人口中心位置坐标的对应关系；如果没有寻找到小区位置信息，则根据所述cell-ID的MCC查询所述对应关系，得该MCC对应的国家或地区的人口中心位置坐标，并将该人口中心位置坐标发送给所述终端，供所述终端作为定位的初始位置，定位更快，准确度更高。

进一步地，如果没有寻找到小区位置信息，在根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区之后，还根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息确定MCC对应的国家或地区中的某一个行政区域，将该行政区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，定位更快，进一步提高了定位的准确度。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种辅助定位方法的流程示意图。

图2是本发明第一实施方式中根据cell-ID得到可见卫星列表的流程示意图。

图3是本发明第一实施方式中利用基站位置计算可见卫星列表的流程示意图。

图4是本发明第一实施方式中利用基站位置计算可见卫星列表的另一个流程示意图。

图5是本发明第三实施方式中一种辅助定位系统的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种辅助定位方法。图1是该辅助定位方法的流程示意图。

具体地说，该辅助定位方法通过将终端提供的cell-ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell-ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。如图1所示，该位置获取方法包括以下步骤：

在步骤S101中，得到终端的cell-ID。Cell-ID是终端进行移动通信时的小区识别码，一个识别码对应一个服务基站。服务基站的位置信息可以存储在数据库中，进行位置服务。基于cell-ID来查询基站位置，从而获得终端的粗略位置是位置服务的重要内容之一。Cell-ID通常由MCC(Mobile Country Code，移动国家码)，MNC(Mobile Network Code，移动网络码)，LAC(location area code，位置区码)以及CI(community identity，小区识别)组成。服务器端从分布在全球的基站收集实时的星历数据作为辅助数据的来源。同时，全球移动基站粗略位置的数据库作为移动终端粗略位置辅助数据的来源。服务器可以获得实时的UTC时间。根据这几项数据，服务器可以计算得到移动终端可见的卫星列表。

此后进入步骤S102，从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息。利用实时的UTC时间和星历数据计算每一颗卫星的位置，记为根据终端提供的Cell-ID信息，可以从数据库中查找对应基站的位置信息(x，y，z)。

此后进入步骤S103，进行具体定位。如果移动终端提供的Cell-ID信息在基站位置数据库中无法查到对应的粗略位置，那么就无法计算卫星的仰角，进而无法判断卫星是否可见。针对数据库是否存在cell-ID对应基站的粗略位置，采用不同的策略。图2展示了根据cell-ID得到可见卫星列表的流程，如果在数据库中找到对应的基站位置，那么采用策略A计算可见卫星列表，如果找不到对应基站的位置，采用策略B计算可见卫星列表。

图3展示了利用基站位置计算可见卫星列表的流程—策略A。首先利用实时的UTC时间和星历数据计算每一颗卫星的位置，记为根据终端提供的Cell-ID信息，可以从数据库中查找对应基站的位置信息(x，y，z)。基站位置信息的位置误差通常在几公里范围之内，因此对计算每颗卫星的仰角没有很大的影响。根据基站位置和每颗卫星的位置，可以计算每颗卫星的方向余弦信息，公式(1)和(2)展示了方向余弦的计算方法。

结合每颗卫星的方向余弦信息、基站位置的经纬度信息就可以计算出每颗卫星的仰角正弦值。公式(3)展示了如何计算卫星仰角正弦值的方法。据此可以得到每颗卫星的仰角值，然后跟门限进行比较，如果大于门限值，那么可以认为卫星i是可见的，否则认为不可见。

θ_i＞θ_Th

(4)

公式(4)中的θ_i是根据公式(3)计算得到的卫星仰角；θ_Th是判断卫星是否可见的门限值，可以根据应用场景进行选择，一般设为5°。如果卫星仰角低于设定的门限值，那么认为卫星不可见，否则认为卫星可见。也就是说，如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

当终端提供的cell-ID从数据库中不能找到一个基站位置与其对应，那么就无法给终端提供粗略的位置，也不能用粗略的位置计算可见卫星列表从而对所有卫星星历数据进行删选。一种可行的方法是将收集到的所有卫星的星历数据都发送给终端，但是这会增加网络传输的数据量，同时终端终端MS无法区分哪些卫星可见，哪些卫星不可见，进而优化基带信号处理器的策略。为了解决这个问题，图4给出了当数据库中找不到对应的粗略基站位置时根据cell-ID挑选星历数据的策略—策略B。终端提供的cell-ID信息中包含有MCC信息，根据MCC信息就可以判断出终端当前所处的国家或者地区，因此我们就能知道终端所处位置的大概范围。服务器数据库存储有每个国家和地区版图上经度最东和最西、纬度最南和最北的四个特殊位置点，每个位置点包含有经纬高，如表1所示。例如MCC为460时，表示当前为中国，LLAE460就是中国经度最东的那个点对应的经纬高信息。根据四个位置点位置、时间，星历数据可以计算出每个位置点的可见卫星列表List_E,List_W,List_S,List_N，这四个列表的合集List就是需要辅助给终端的可见卫星列表。根据这个列表决定需要发送哪些卫星的星历数据为终端。

List＝List_E∪List_W∪List_S∪List_N

(5)

除了需要给终端提供可能的可见卫星的列表，还要辅助给终端大概的位置信息。一个简单的办法就是使用国家或地区的中心点位置作为粗略位置辅助给终端，同时将这个国家或者地区的最大半径作为位置的不确定性辅助给终端。

除了国家码MCC，终端还会上报LAC或者TAC码。已经根据MCC判断出终端处于哪个国家或者地区，还可以根据LAC或TAC码进一步的缩小位置的不确定性。LAC或TAC是用来标识一个国家或者地区范围内不同的服务位置区，从而进一步缩小位置的不确定性。根据不同的LAC或TAC范围，服务器存储有对应服务位置区的标识点的经纬高信息。表2展示了存储的不同LAC或TAC区间的标识点的经纬高表格。例如，LLAE1表示LAC或TAC区间1范围内经度最东的位置点的经纬高信息、LLAW1为最西位置点的经纬高、LLAS1为最南位置点的经纬高、LLAN1为最北位置点的经纬高。根据LLAE1、LLAW1、LLAS1以及LLAN1可以得到四个可见卫星列表。四个可见卫星列表的合集作为可见卫星列表挑选卫星星历，进而辅助给终端。

此后结束本流程。

MCC编号	东	西	南	北
					460	LLAE460	LLAW460	LLAS460	LLAN460
454	LLAE454	LLAW454	LLAS454	LLAN454
					455	LLAE455	LLAW455	LLAS455	LLAN455
……	……	……	……	……

注：LLAE460,LLA表示经纬高，E表示处于最东，460表示MCC国家码。LLAE460包含国家码为460的地理位置处于最东的经纬高信息。

表1 存储的不同国家行政区域最广经纬高数据库

LAC/TAC区间	东	西	南	北
					区间1	LLAE1	LLAW1	LLAS1	LLAN1
区间2	LLAE2	LLAW2	LLAS2	LLAN2
					区间3	LLAE3	LLAW3	LLAS3	LLAN3
……	……	……	……	……

表2 存储的不同LAC/TAC区间对应地区最广经纬高数据库

由此可见，通过将终端提供的cell-ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell-ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。

本发明第二实施方式涉及另一种辅助定位方法。与第一实施方式相比，区别在于，在步骤S103中，当执行策略B时，如果没有寻找到小区位置信息，则直接根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

本发明第三实施方式涉及一种辅助定位系统。图5是该辅助定位系统的结构示意图。本发明的实际结构可以根据实际需要做出必要的调整，并不局限于图5中的结构。

具体地说，该辅助定位系统通过将终端提供的cell-ID与数据库中的信息进行匹配，即便没有匹配成功也能根据cell-ID所提供的信息计算出可见卫星，从而提高了定位的精确度，也提升了效率。如图5所示，该辅助定位系统100包括：

ID获取单元101，用于得到终端的cell-ID；

位置信息寻找单元102，用于从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息；以及

定位单元103，该定位单元如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第四实施方式涉及另一种辅助定位系统。与第三实施方式相比，区别在于，定位单元103如果没有寻找到小区位置信息，则直接根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，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。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种辅助定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

得到终端的cell-ID的ID获取步骤；

从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息的位置信息寻找步骤；以及

定位步骤，

在定位步骤中，

如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

2.如权利要求1所述的辅助定位方法，其特征在于，

预先设置有MCC与国家或地区的人口中心位置坐标的对应关系；

如果没有寻找到小区位置信息，则根据所述cell-ID的MCC查询所述对应关系，得该MCC对应的国家或地区的人口中心位置坐标，并将该人口中心位置坐标发送给所述终端，供所述终端作为定位的初始位置。

3.如权利要求1所述的辅助定位方法，其特征在于，

如果没有寻找到小区位置信息，在根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区之后，还根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息确定MCC对应的国家或地区中的某一个行政区域，将该行政区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

4.一种辅助定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

得到终端的cell-ID的ID获取步骤；

从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息的位置信息寻找步骤；以及

定位步骤，

在定位步骤中，

如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置范围所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位；

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

5.如权利要求4所述的辅助定位方法，其特征在于，

预先设置有LAC或TAC与国家或地区的人口中心位置坐标的对应关系；

如果没有寻找到小区位置信息，则根据所述cell-ID的LAC或TAC查询所述对应关系，得该LAC或TAC对应的国家或地区的人口中心位置坐标，并将该人口中心位置坐标发送给所述终端，供所述终端作为定位的初始位置。

6.一种辅助定位系统，其特征在于，包括：

ID获取单元，用于得到终端的cell-ID；

位置信息寻找单元，用于从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息；以及

定位单元，

该定位单元如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位，

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区，将该国家或地区的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

7.如权利要求6所述的辅助定位系统，其特征在于，

该定位单元预先设置有MCC与国家或地区的人口中心位置坐标的对应关系；

如果没有寻找到小区位置信息，则根据所述cell-ID的MCC查询所述对应关系，得该MCC对应的国家或地区的人口中心位置坐标，并将该人口中心位置坐标发送给所述终端，供所述终端作为定位的初始位置。

8.如权利要求6所述的辅助定位系统，其特征在于，

该定位单元如果没有寻找到小区位置信息，在根据所述cell-ID中的MCC信息查找MCC对应的国家或地区之后，还根据根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息确定MCC对应的国家或地区中的某一个行政区域，将该行政区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

9.一种辅助定位系统，其特征在于，包括：

ID获取单元，用于得到终端的cell-ID；

位置信息寻找单元，用于从存储于数据库的数据中寻找与终端的cell-ID对应的移动网络的小区位置信息；以及

定位单元，

该定位单元如果寻找到小区位置信息，则将该小区位置所对应的所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位；

如果没有寻找到小区位置信息，根据所述cell-ID中的LAC或TAC信息查找该LAC或TAC对应的区域，将该区域的地理范围内所有可见卫星的星历数据发送到所述终端，供所述终端定位。

10.如权利要求9所述的辅助定位系统，其特征在于，

该定位单元预先设置有LAC或TAC与国家或地区的人口中心位置坐标的对应关系；

如果没有寻找到小区位置信息，则根据所述cell-ID的LAC或TAC查询所述对应关系，得该LAC或TAC对应的国家或地区的人口中心位置坐标，并将该人口中心位置坐标发送给所述终端，供所述终端作为定位的初始位置。