CN108112071B - 定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统 - Google Patents

定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种定位方法，定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息，N大于等于3，根据这些时刻信息计算待定位终端的坐标。本发明实施例同时还提供一种定位基站、定位服务器和定位系统。

Description

定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统
技术领域
本发明涉及无线定位领域，尤其涉及一种定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统。
背景技术
随着移动互联网的发展，定位功能的使用越来越频繁，一般来说，定位分为室外定位和室内定位。对于室外定位，可以通过卫星信号进行，如全球定位系统(GlobalPositioning System，简称：GPS)和中国北斗卫星导航系统(BeiDou NavigationSatellite System，简称：BDS)；但对于复杂室内或封闭环境下的室内定位，如大型候车室、大型会场、体育馆、大型写字楼、地下矿井等场景，由于卫星信号遮挡衰减严重，从而无法利用其进行定位，但由于这种环境需要通信网满足随时随地的热点覆盖，因此可以利用通信系统基站进行定位。具体方法有Cell-ID方法、指纹法、到达时间角(Angle of Arrival，简称：AOA)方法、到达时间(Time of Arrival，简称：TOA)方法和到达时间差(TimeDifference of Arrival，简称：TDOA)方法。其中，Cell-ID方法定位精度不够；指纹法需要收集大量信号特征，成本高；AOA方法要求天线阵有高空间分辨率；TOA方法通过测量基站到终端之间的信号传输时延值，然后根据时延值估计基站和终端的实际距离，再利用多个基站和终端实际距离，根据三角关系确定终端位置；TDOA方法是在已有TOA方法的基础上，将估计的时延作为一个中间变量，采用数学变换方法消去中间变量，建立了地理位置与定位终端之间的一种直接关系，从而减少了中间变量估计带来的误差；TOA方法和TDOA方法，是室内定位较为实用的方法。
然而，在三维空间中，为了获得精确定位，TDOA方法要求同时获取四个以上的基站收发信号时间差，要获得基站之间收发信号准确的到达时间差，定位系统需要保证各基站之间绝对的时间同步，若各基站没有实现绝对时间同步，发送定位信号的时间偏差会直接引起定位估计的误差，但是现有的通信网络基站之间很难做到绝对时间同步。
因此在TDOA方法中如何消除基站不同步造成的定位误差，提高定位精度是一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统，以消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种定位方法，包括：
定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
所述定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的方法，所述定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算所述待定位终端的坐标具体包括：
所述定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；
所述定位服务器根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i；
所述定位服务器根据所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的方法，所述定位服务器根据所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标具体包括：
所述定位服务器将所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为所述待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
如上所述的方法，当获取所述待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取所述待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
如上所述的方法，所述定位服务器接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息之前，所述方法还包括：
所述定位服务器接收移动性管理实体MME发送的定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述定位服务器将第一授权信息和第一辅助信息发送给所述N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给所述待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给所述位置固定的参考终端，其中，所述第一、第二、第三授权信息分别用于通知所述N个定位基站、所述待定位终端和所述位置固定的参考终端开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端，所述第二、第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
一种定位方法，包括：
定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
所述定位基站获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，其中，i＝1或2…或N，N大于等于3；
所述定位基站将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的方法，所述定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号之前，所述方法还包括：
所述定位基站向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述定位基站接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
如上所述的方法，所述定位参考信号为上行参考信号。
第一方面，提供一种定位服务器，包括：
第一接收模块，用于分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
计算模块，用于根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位服务器，所述计算模块具体用于：
根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；
根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i；
根据所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位服务器，所述计算模块具体还用于：
将所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为所述待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
如上所述的定位服务器，当获取所述待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取所述待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
如上所述的定位服务器，所述定位服务器还包括：
所述第一接收模块，还用于接收移动性管理实体MME发送的定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
第一发送模块，用于将第一授权信息和第一辅助信息发送给所述N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给所述待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给所述位置固定的参考终端，其中，所述第一、第二、第三授权信息分别用于通知所述N个定位基站、所述待定位终端和所述位置固定的参考终端开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端，所述第二、第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
第二方面，提供一种定位服务器，包括：第一接口、第一总线、第一存储器与第一处理器，所述第一接口、第一存储器与所述第一处理器通过所述第一总线相连接，所述第一存储器用于存储指令，所述第一处理器读取所述指令用于：
分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位服务器，所述第一处理器读取所述指令还用于：
根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；
根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i；
根据所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位服务器，所述第一处理器读取所述指令具体用于：
将所述N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为所述待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
第三方面，提供一种定位基站，包括：
第二接收模块，用于接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
获取模块，用于获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，其中，i＝1或2…或N，N大于等于3；
第二发送模块，用于将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位基站，所述第二发送模块，还用于向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述第二接收模块，还用于接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
第四方面，提供一种定位基站，包括：第二接口、第二总线、第二存储器与第二处理器，所述第二接口、第二存储器与所述第二处理器通过所述第二总线相连接，所述第二存储器用于存储指令，所述第二处理器读取所述指令用于：
接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，i＝1或2…或N，N大于等于3；
将包含ri和ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标。
如上所述的定位基站，所述第二处理器读取所述指令具体用于：
向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
一种定位系统，包括如上所述的第一方面提供的一种定位服务器，如上所述的第三方面提供的一种定位基站，以及位置固定的参考终端，待定位终端，移动性管理实体MME，其中，N大于等于3；
所述待定位终端，用于向所述MME发送定位服务请求，向所述定位基站发送定位参考信号，还用于接收所述MME发送的所述待定位终端的坐标，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述位置固定的参考终端，用于向所述定位基站发送定位参考信号；
所述MME，用于接收所述待定位终端或所述定位基站发送的定位服务请求，确定所述定位服务请求并将所述定位服务请求发送给所述定位服务器；还用于接收所述定位服务器发送的所述待定位终端的坐标，将所述待定位终端的坐标发送给请求所述定位服务的所述待定位终端或所述定位基站，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端。
如上所述的定位系统，所述待定位终端，还用于接收所述定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，所述第二授权信息用于通知所述待定位终端开始定位，所述第二辅助信息用于标识所述N个定位基站。
所述位置固定的参考终端，还用于接收所述定位服务器发送的第三授权信息和第三辅助信息；其中，所述第三授权信息用于通知所述位置固定的参考终端开始定位，所述第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
一种定位系统，包括如上所述的第二方面提供的一种定位服务器，如上所述的第四方面提供的一种定位基站，以及位置固定的参考终端，待定位终端，移动性管理实体MME，其中，N大于等于3；
所述待定位终端，用于向所述MME发送定位服务请求，向所述定位基站发送定位参考信号，还用于接收所述MME发送的所述待定位终端的坐标，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述位置固定的参考终端，用于向所述定位基站发送定位参考信号；
所述MME，用于接收所述待定位终端或所述定位基站发送的定位服务请求，确定所述定位服务请求并将所述定位服务请求发送给所述定位服务器；还用于接收所述定位服务器发送的所述待定位终端的坐标，将所述待定位终端的坐标发送给请求所述定位服务的终端，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端。
如上所述的定位系统，所述待定位终端，还用于接收所述定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，所述第二授权信息用于通知所述待定位终端开始定位，所述第二辅助信息用于标识所述N个定位基站；
所述位置固定的参考终端，还用于接收所述定位服务器发送的第三授权信息和第三辅助信息；其中，所述第三授权信息用于通知所述位置固定的参考终端开始定位，所述第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
本发明实施例提供的定位方法、定位基站、定位服务器和定位系统，定位服务器分别接收多个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端定位参考信号到达定位基站的时刻信息，根据这些时刻信息计算待定位终端和位置固定的参考终端之间的到达时间差，进而计算待定位终端的坐标；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
附图说明
图1为本发明定位方法实施例一的流程图；
图2为本发明定位方法实施例二的流程图；
图3为本发明定位方法实施例三的流程图；
图4为本发明定位方法实施例四的流程图；
图5为本发明定位方法实施例五的流程图；
图6为本发明定位场景示意图；
图7为本发明定位服务器实施例一的结构示意图；
图8为本发明定位服务器实施例二的结构示意图；
图9为本发明定位服务器实施例三的结构示意图；
图10为本发明定位基站实施例一的结构示意图；
图11为本发明定位基站实施例二的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明定位方法实施例一的流程图。如图1所示，本实施例提供的定位方法包括：
步骤101、定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息。其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，N大于等于3。
步骤102、定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算待定位终端的坐标。
本实施例提供的定位方法，定位服务器分别接收多个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息，根据这些时刻信息计算待定位终端的坐标；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
图2为本发明定位方法实施例二的流程图。如图2所示，本实施例提供的定位方法包括：
步骤201、定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息。其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，N大于等于3。
步骤202、定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN。其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN。
步骤203、定位服务器根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个待定位终端与定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i。其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i。
步骤204、定位服务器根据N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和到达时间差TDOA方法的计算公式计算待定位终端的坐标。
本实施例提供的定位方法，定位服务器分别接收多个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息，根据这些时刻信息计算待定位终端和位置固定的参考终端之间的到达时间差，进而计算待定位终端的坐标；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
图3为本发明定位方法实施例三的流程图。如图3所示，本实施例提供的定位方法包括：
步骤301、定位服务器接收移动性管理实体(Mobility Management Entity，简称：MME)发送的定位服务请求。定位服务请求用于定位待定位终端。
步骤302、定位服务器将第一授权信息和第一辅助信息发送给N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给位置固定的参考终端。其中，第一、第二、第三授权信息分别用于通知N个定位基站、待定位终端和位置固定的参考终端开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，第二、第三辅助信息用于标识N个定位基站，N大于等于3。
需要说明的是，在开始定位前，参与定位的N个定位基站、待定位终端和位置固定的参考终端需要知晓与之通信的对象，因此第一、第二、第三辅助信息分别标识N个定位基站、待定位终端和参考终端的通信对象，除此之外，第一辅助信息还包含指示定位基站如何处理异常情况的信息，第二辅助信息还包含指示待定位终端如何处理异常情况的信息，第三辅助信息还包含指示参考终端如何处理异常情况的信息。
步骤303、定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息。其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻。
步骤304、定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN。其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN。
步骤305、定位服务器根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个待定位终端与定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i。其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i。
步骤306、定位服务器根据N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和TDOA方法的计算公式计算待定位终端的坐标。
具体的，定位服务器将N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
需要说明的是，本发明提供的定位方法应用在类似滴滴打车模式场景下时，只需获取待定位终端的平面坐标，也就是待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标，当需要获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4，也就是说，只需要至少4个定位基站就可以获取待定位终端的坐标，相应的，定位服务器计算待定位终端的坐标的方法为：将N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,rj,i]*[x,y,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算待定位终端的坐标；其中(x,y)为待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi)之间的X轴坐标差和Y轴坐标差；Kj为定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2，Ki为定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2。
本发明提供的定位方法应用在类似多层商场、高层楼房中时，需要获取待定位终端的空间坐标，也就是待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，当需要获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5，也就是说，只需要至少5个定位基站就可以获取待定位终端的坐标。
本实施例提供的定位方法，定位服务器分别接收多个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息，根据这些时刻信息计算待定位终端和位置固定的参考终端之间的到达时间差，进而计算待定位终端的坐标；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
图4为本发明定位方法实施例四的流程图。如图4所示，本实施例提供的定位方法包括：
步骤401、定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号。
需要说明的是，在具体实施过程中，定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号之前，定位基站为待定位终端和参考终端分配定位参考信号资源；在开始定位或结束定位时，定位基站向待定位终端和参考终端发送重配消息，重配消息用于通知待定位终端和参考终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
步骤402、定位基站获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。其中，i＝1或2…或N，N大于等于3。
需要说明的是，定位基站通过解析接收到的定位参考信号，获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。
步骤403、定位基站将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便定位服务器根据ri和Ri计算待定位终端的坐标。
本实施例提供的定位方法，定位基站通过获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri，并将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
图5为本发明定位方法实施例五的流程图。如图5所示，本实施例提供的定位方法包括：
步骤501、定位基站向MME发送定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端。
步骤502、定位基站接收定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息。其中，第一授权信息用于通知定位基站开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，除此之外，第一辅助信息还包含指示定位基站如何处理异常情况的信息。
步骤503、定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号。
具体的，定位参考信号为上行参考信号，如信道探测参考信号(SoundingReference Signal，简称：SRS)和解调参考信号(Demodulation Reference Signal，简称：DMRS)信号。
步骤504、定位基站获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。其中，i＝1或2…或N，N大于等于3。
步骤505、定位基站将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便定位服务器根据ri和Ri计算待定位终端的坐标。
本实施例提供的定位方法，定位基站通过获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri，并将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
下面以一个具体实施例说明本发明提供的定位方法，图6为本发明定位场景示意图。如图6所示，其中已知位置的定位基站坐标记为APj＝(Xj,Yj,Zj)，定位基站的数量最少为5个，参考终端坐标记为UE2＝(x2,y2,z2)，待定位终端坐标记为UE1＝(x,y,z)。
MME接收某个实体发起对UE1的定位服务请求，这个实体可以是一些功能实体，如定位基站和待定位终端，也可以是MME本身。
MME确定定位服务请求并发送定位服务请求给定位服务器，启动定位服务。然后定位服务器给定位基站APj、待定位终端UE1、参考终端UE2发送定位需要的授权信息和辅助信息。
待定位终端UE1和参考终端UE2向定位基站APj发送上行SRS信号。UE1在时刻t0发射信号，UE2在时刻T0发射信号。tj是UE1和APj之间的同步时间误差，Tj是UE2和APj之间的同步时间误差。
基站APj分别接收UE1和UE2的定位信号，并测量精确的到达时间，记APj收到UE1信号的时刻为rj，APj收到UE2信号的时刻为Rj，将包含rj和Rj的信息发送给定位服务器，定位服务器计算UE1和UE2的定位信号时间差为Tdj＝Rj-rj。
定位服务器根据各个Tdj，应用TDOA定位方法计算待定位终端UE1的坐标，记APj到UE1的距离为L1,j,APj到UE2的距离为L2,j。具体原理和方法如下：
参考终端UE2消除同步误差原理和方法：
通信网信号传输是电磁波，速度为光速c，那么APj收到UE1信号的时刻rj和收到UE2信号的时刻Rj分别可以表述为
Figure BDA0001151231290000141
APj接收到UE1和UE2的信号到达时间差
Figure BDA0001151231290000142
考虑不同APj接收到UE1和UE2的信号到达时间差之间的关系，以AP1为例，则有：
Tdj-Td1＝(Tj-T1)-(tj-t1)+(L2,j-L1,j-L2,1+L1,1)/c
从tj和Tj的含义可以看出，APj与AP1相对于的UE2同步时间误差的差Tj-T1即为APj与AP1的同步时间误差，同理，APj与AP1相对于UE1的同步时间误差的差tj-t1即为APj与AP1的同步时间误差；即Tj-T1和tj-t1所代表的含义都是APj与AP1的同步时间误差，所以(Tj-T1)-(tj-t1)＝0，也就是Tdj-Td1＝(L2,j-L1,j-L2,1+L1,1)/c，那么，通过计算APj接收到UE1和UE2的信号到达时间差Tdj，就能够得到终端与不同APj的距离关系方程式，此过程不需要APj之间的时间同步，因而消除了基站间时间不同步造成的定位误差。
根据TDOA方法的计算公式2[Xj,1,Yj,1,Zj,1,rj,1]*[x,y,z,L1,1]T＝Kj-K1-rj,1 2，其中，x、y、z、ri,1是未知量，(x,y,z)为待定位终端的坐标，L1,1是AP1到待定位终端距离，Xj,1＝Xj-X1是APj与AP1之间的X轴坐标差，Yj,1＝Yj-Y1是APj与AP1之间的Y轴坐标差，Zj,1＝Zj-Z1是APj与AP1之间的Z轴坐标差，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2是定位基站坐标平方和，i≥2，K1＝X1 2+Y1 2+Z1 2，rj,1＝L1,j-L1,1，由上述可知
rj,1＝c*(Td1-Tdj)+L2,j-L2,1
由于L2,j是参考终端UE2到各个基站距离，是已知的，所以根据TDOA方法的计算公式可以直接求解得到(x,y,z)。
定位服务器将得到的UE1的坐标(x,y,z)发送给MME，再由MME发送给发起定位请求的实体，完成定位。
本实施例提供的定位方法，定位服务器分别接收多个定位基站发送的包含待定位终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息和位置固定的参考终端的定位参考信号到达定位基站的时刻信息，根据这些时刻信息计算待定位终端和位置固定的参考终端之间的到达时间差，进而计算待定位终端的坐标；从而消除现有TDOA方法中因基站不同步造成的定位误差，提高定位精度。
图7为本发明定位服务器实施例一的结构示意图。如图7所示，本实施例提供的定位服务器包括：
第一接收模块11，用于分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，N大于等于3。
计算模块12，用于根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算待定位终端的坐标。
需要说明的是，计算模块12具体用于，根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个待定位终端与定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i；根据N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和到TDOA方法的计算公式计算待定位终端的坐标。
具体的，计算模块12具体还用于，将N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
需要说明的是，当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
进一步，图8为本发明定位服务器实施例二的结构示意图。如图8所示，定位服务器还包括：
第一接收模块11，还用于接收MME发送的定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端；
第一发送模块13，用于将第一授权信息和第一辅助信息发送给N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给位置固定的参考终端，其中，第一、第二、第三授权信息分别用于通知N个定位基站、待定位终端和位置固定的参考终端开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，第二、第三辅助信息用于标识N个定位基站，N大于等于3。
需要说明的是，在开始定位前，参与定位的N个定位基站、待定位终端和参考终端需要知晓与之通信的对象，因此第一、第二、第三辅助信息分别标识N个定位基站、待定位终端和参考终端的通信对象，除此之外，第一辅助信息还包含指示定位基站如何处理异常情况的信息，第二辅助信息还包含指示待定位终端如何处理异常情况的信息，第三辅助信息还包含指示参考终端如何处理异常情况的信息。
本实施例提供的定位服务器，可用于执行上述方法实施例一、方法实施例二和方法实施例三的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在实际应用中，所述第一接收模块11、计算模块12和第一发送模块13均可由位于定位服务器中的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(MicroProcessor Unit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等实现。
图9为本发明定位服务器实施例三的结构示意图。如图9所示，本实施例提供的定位服务器包括：第一接口1011、第一总线1012、第一存储器1013与第一处理器1014，第一接口1011、第一存储器1013与第一处理器1014通过第一总线1012相连接，第一存储器1013用于存储指令，第一处理器1014读取指令用于：
分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，N大于等于3；
根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算待定位终端的坐标。
进一步的，第一处理器1014读取指令还用于：
根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；
根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个待定位终端与定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i。其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i；
根据N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和TDOA方法的计算公式计算待定位终端的坐标。
具体的，第一处理器1014读取指令用于：
将N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
需要说明的是，当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
进一步的，第一处理器1014读取指令还用于：
接收MME发送的定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端；将第一授权信息和第一辅助信息发送给N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给位置固定的参考终端，其中，第一、第二、第三授权信息分别用于通知N个定位基站、待定位终端和位置固定的参考终端开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，第二、第三辅助信息用于标识N个定位基站。
本实施例提供的定位服务器，可用于执行上述方法实施例一、方法实施例二和方法实施例三的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图10为本发明定位基站实施例一的结构示意图。如图10所示，本实施例提供的定位基站包括：
第二接收模块21，用于接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号。
需要说明的是，在具体实施过程中，定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号之前，定位基站为待定位终端和参考终端分配定位参考信号资源；在开始定位或结束定位时，定位基站向待定位终端和参考终端发送重配消息，重配消息用于通知待定位终端和参考终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
还需要说明的是，定位参考信号为上行参考信号。
获取模块22，用于获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。其中，i＝1或2…或N，N大于等于3。
需要说明的是，定位基站通过解析接收到的定位参考信号，获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。
第二发送模块23，用于将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便定位服务器根据ri和Ri计算待定位终端的坐标。
进一步，第二发送模块23，还用于向MME发送定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端；
第二接收模块21，还用于接收定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，第一授权信息用于通知定位基站开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端。
本实施例提供的定位基站，可用于执行上述方法实施例四和方法实施例五的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在实际应用中，所述第二接收模块21、获取模块22和第二发送模块23均可由位于定位基站中的CPU、MPU、DSP或FPGA等实现。
图11为本发明定位基站实施例二的结构示意图。如图11所示，本实施例提供的定位基站包括：第二接口1111、第二总线1112、第二存储器1113与第二处理器1114，第二接口1111、第二存储器1113与第二处理器1114通过第二总线1112相连接，第二存储器1113用于存储指令，第二处理器1114读取指令用于：
接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
需要说明的是，定位参考信号为上行参考信号。
获取待定位终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达定位基站的时刻Ri。其中，i＝1或2…或N，N大于等于3。
将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器。
进一步的，第二处理器1114读取指令还用于：
向MME发送定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端；接收定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，第一授权信息用于通知定位基站开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，除此之外，第一辅助信息还包含指示定位基站如何处理异常情况的信息。
本实施例提供的定位基站，可用于执行上述方法实施例四和方法实施例五的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本发明还提供一种定位系统，该系统包括上述定位服务器实施例一或定位服务器实施例二描述的定位服务器，定位基站实施例一描述的定位基站，以及位置固定的参考终端，待定位终端，MME；待定位终端用于向MME发送定位服务请求，向定位基站发送定位参考信号，还用于接收MME发送的待定位终端的坐标，其中，定位服务请求用于定位待定位终端；位置固定的参考终端用于向定位基站发送定位参考信号；MME用于接收待定位终端或定位基站发送的定位服务请求，确定定位服务请求并将定位服务请求发送给定位服务器；还用于接收定位服务器发送的待定位终端的坐标，将待定位终端的坐标发送给请求定位服务的待定位终端或定位基站，其中，定位服务请求用于定位待定位终端。
需要说明的是，MME一般处于核心网侧，在请求方(包括待定位终端、定位基站和MME本身)和应答方(定位服务器)中间发挥收集、转发作用。
进一步，待定位终端，还用于接收定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，第二授权信息用于通知待定位终端开始定位，第二辅助信息用于标识N个定位基站，除此之外，第二辅助信息还包含指示待定位终端如何处理异常情况的信息。
需要说明的是，待定位终端向定位基站发送定位参考信号之前，待定位终端接受定位基站分配的定位参考信号资源；在定位开始或定位结束时，待定位终端接收定位基站发送的重配消息，重配消息用于通知待定位终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
位置固定的参考终端，还用于接收定位服务器发送的第三授权信息和第三辅助信息；其中，第三授权信息用于通知位置固定的参考终端开始定位，第三辅助信息用于标识N个定位基站，第三辅助信息还包含指示参考终端如何处理异常情况的信息。
需要说明的是，位置固定的参考终端向定位基站发送定位参考信号之前，位置固定的参考终端接受定位基站分配的定位参考信号资源；在定位开始或定位结束时，位置固定的参考终端接收定位基站发送的重配消息，重配消息用于通知位置固定的参考终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
本实施例提供的定位系统，通过对已知位置的参考终端发出的参考信号和待定位终端发出的参考信号联合处理，利用参考终端和待定位终端信号的时间差关系，消除基站之间时间不同步引入的误差，而且消除了TDOA计算过程中引入的误差，使得误差仅仅来源于测量参考信号的到达时间，从而大大提高了定位精度。
本发明还提供一种定位系统，该系统包括上述定位服务器实施例三描述的定位服务器，定位基站实施例二描述的定位基站，以及位置固定的参考终端，待定位终端，MME；待定位终端用于向MME发送定位服务请求，向定位基站发送定位参考信号，还用于接收MME发送的待定位终端的坐标，其中，定位服务请求用于定位待定位终端；位置固定的参考终端用于向定位基站发送定位参考信号；MME用于接收待定位终端或定位基站发送的定位服务请求，确定定位服务请求并将定位服务请求发送给定位服务器；还用于接收定位服务器发送的待定位终端的坐标，将待定位终端的坐标发送给请求定位服务的待定位终端或定位基站，其中，定位服务请求用于定位待定位终端。
需要说明的是，MME一般处于核心网侧，在请求方(包括待定位终端、定位基站和MME本身)和应答方(定位服务器)中间发挥收集、转发作用。
进一步，待定位终端，还用于接收定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，第二授权信息用于通知待定位终端开始定位，第二辅助信息用于标识N个定位基站，除此之外，第二辅助信息还包含指示待定位终端如何处理异常情况的信息。
需要说明的是，待定位终端向定位基站发送定位参考信号之前，待定位终端接受定位基站分配的定位参考信号资源；在定位开始或定位结束时，待定位终端接收定位基站发送的重配消息，重配消息用于通知待定位终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
位置固定的参考终端，还用于接收定位服务器发送的第三授权信息和第三辅助信息；其中，第三授权信息用于通知位置固定的参考终端开始定位，第三辅助信息用于标识N个定位基站，第三辅助信息还包含指示参考终端如何处理异常情况的信息。
需要说明的是，位置固定的参考终端向定位基站发送定位参考信号之前，位置固定的参考终端接受定位基站分配的定位参考信号资源；在定位开始或定位结束时，位置固定的参考终端接收定位基站发送的重配消息，重配消息用于通知位置固定的参考终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
本实施例提供的定位系统，通过对已知位置的参考终端发出的参考信号和待定位终端发出的参考信号联合处理，利用参考终端和待定位终端信号的时间差关系，消除基站之间时间不同步引入的误差，而且消除了TDOA计算过程中引入的误差，使得误差仅仅来源于测量参考信号的到达时间，从而大大提高了定位精度。
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S13、定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，…，rN和RN的信息，其中，r1、r2…rN为待定位终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，R1、R2…RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达N个定位基站的时刻，N大于等于3。
S14、定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN待定位终端的坐标。
进一步，上述存储介质具体可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S141、定位服务器根据r1、r2…rN和R1、R2…RN计算N个时间差Td1、Td2…TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2…TdN＝RN-rN；
S142、定位服务器根据公式Tdj-Tdi＝(L2,j-L1,j-L2,i+L1,i)/c，得到N-1个待定位终端与定位基站的距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i，其中，rj,i＝L1,j-L1,i，L2,j为位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2,i为位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2,j和L2,i经过测量得到，L1,j为待定位终端到定位基站j的距离，L1,i为待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2…或N，j＝1，2，…，N且j≠i。
S143、定位服务器根据N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i和TDOA方法的计算公式计算待定位终端的坐标。
进一步，上述存储介质具体还可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
定位服务器将N-1个距离关系方程式rj,i＝c*(Tdi-Tdj)+L2,j-L2,i代入TDOA方法的计算公式2[Xj,i,Yj,i,,Zj,i,rj,i]*[x,y,z,L1,i]T＝Kj-Ki-rj,i 2计算待定位终端的坐标；其中(x,y,z)为待定位终端的坐标，Xj,i、Yj,i、Zj,i分别是定位基站j的坐标(Xj,Yj,Zj)与定位基站i的坐标(Xi,Yi,Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
需要说明的是，当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取待定位终端的坐标(x,y,z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
进一步，上述存储介质还可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S11、定位服务器接收MME发送的定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端；
S12、定位服务器将第一授权信息和第一辅助信息发送给N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给位置固定的参考终端，其中，第一、第二、第三授权信息分别用于通知N个定位基站、待定位终端和位置固定的参考终端开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端，第二、第三辅助信息用于标识N个定位基站。
需要说明的是，第一辅助信息还包含指示定位基站如何处理异常情况的信息，第二辅助信息还包含指示待定位终端如何处理异常情况的信息，第三辅助信息还包含指示参考终端如何处理异常情况的信息。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random-Access Memory，简称RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的代码。
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S23、定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号。
S24、定位基站获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，其中，i＝1或2…或N，N大于等于3。
S25、定位基站将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便定位服务器根据ri和Ri计算待定位终端的坐标。
需要说明的是，定位参考信号为上行参考信号。
还需要说明的是，上述存储介质还可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号之前，定位基站为待定位终端和参考终端分配定位参考信号资源；在开始定位或结束定位时，定位基站向待定位终端和参考终端发送重配消息，重配消息用于通知待定位终端和参考终端对之前配置的定位参考信号进行修改。
进一步，上述存储介质还可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S21、定位基站向MME发送定位服务请求，定位服务请求用于定位待定位终端。
S22、定位基站接收定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，第一授权信息用于通知定位基站开始定位，第一辅助信息用于标识待定位终端和位置固定的参考终端。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、ROM、RAM、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的代码。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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。

Claims (17)

1.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：
定位服务器分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，...，rN和RN的信息，其中，r1、r2...rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2...RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
所述定位服务器根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算所述待定位终端的坐标；
在所述定位服务器接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，...，rN和RN的信息之前，所述方法还包括：
所述定位服务器接收移动性管理实体MME发送的定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述定位服务器将第一授权信息和第一辅助信息发送给所述N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给所述待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给所述位置固定的参考终端，其中，所述第一、第二、第三授权信息分别用于通知所述N个定位基站、所述待定位终端和所述位置固定的参考终端开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端，所述第二、第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
2.根据权利要求1所述的方法其特征在于，所述定位服务器根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算所述待定位终端的坐标具体包括：
所述定位服务器根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算N个时间差Td1、Td2...TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2...TdN＝RN-rN；
所述定位服务器根据公式Tdj-Tdi＝(L2，j-L1，j-L2，i+L1，i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i，其中，rj，i＝L1，j-L1，i，L2，j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2，i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2，j和L2，i经过测量得到，L1，j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1，i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2...或N，j＝1，2，...，N且j≠i；
所述定位服务器根据所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+ L2，j-L2，i和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位服务器根据所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标具体包括：
所述定位服务器将所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj，i，Yj，i，Zj，i，rj，i]*[x，y，z，L1，i]T＝Kj-Ki-rj，i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x，y，z)为所述待定位终端的坐标，Xj，i、Yj，i、Zj，i分别是定位基站j的坐标(Xj，Yj，Zj)与定位基站i的坐标(Xi，Yi，Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当获取所述待定位终端的坐标(x，y，z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取所述待定位终端的坐标(x，y，z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
5.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：
定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
所述定位基站获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，其中，i＝1或2...或N，N大于等于3；
所述定位基站将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标；
在所述定位基站接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号之前，所述方法还包括：
所述定位基站向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述定位基站接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述定位参考信号为上行参考信号。
7.一种定位服务器，其特征在于，所述定位服务器包括：
第一接收模块，用于分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，...，rN和RN的信息，其中，r1、r2...rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2...RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
计算模块，用于根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算所述待定位终端的坐标；
所述定位服务器还包括：
所述第一接收模块，还用于接收移动性管理实体MME发送的定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
第一发送模块，用于将第一授权信息和第一辅助信息发送给所述N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给所述待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给所述位置固定的参考终端，其中，所述第一、第二、第三授权信息分别用于通知所述N个定位基站、所述待定位终端和所述位置固定的参考终端开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端，所述第二、第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
8.根据权利要求7所述的定位服务器，其特征在于，所述计算模块具体用于：
根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算N个时间差Td1、Td2...TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2...TdN＝RN-rN；
根据公式Tdj-Tdi＝(L2，j-L1，j-L2，i+L1，i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i，其中，rj，i＝L1，j-L1，i，L2，j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2，i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2，j和L2，i经过测量得到，L1，j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1，i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2...或N，j＝1，2，...，N且j≠i；
根据所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i，和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
9.根据权利要求8所述的定位服务器，其特征在于，所述计算模块具体还用于：
将所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj，i，Yj，i，Zj，i，rj，i]*[x，y，z，L1，i]T＝Kj-Ki-rj，i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x，y，z)为所述待定位终端的坐标，Xj，i、Yj，i、Zj，i分别是定位基站j的坐标(Xj，Yj，Zj)与定位基站i的坐标(Xi，Yi，Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
10.根据权利要求9所述的定位服务器，其特征在于，当获取所述待定位终端的坐标(x，y，z)中的X轴坐标和Y轴坐标时，N大于等于4；当获取所述待定位终端的坐标(x，y，z)中的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标时，N大于等于5。
11.一种定位服务器，其特征在于，所述定位服务器包括：第一接口、第一总线、第一存储器与第一处理器，所述第一接口、第一存储器与所述第一处理器通过所述第一总线相连接，所述第一存储器用于存储指令，所述第一处理器读取所述指令用于：
分别接收N个定位基站发送的包含r1和R1，r2和R2，...，rN和RN的信息，其中，r1、r2...rN为待定位终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，R1、R2...RN为位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述N个定位基站的时刻，N大于等于3；
根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算所述待定位终端的坐标；
所述第一处理器读取所述指令还用于：
接收移动性管理实体MME发送的定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
将第一授权信息和第一辅助信息发送给所述N个定位基站，将第二授权信息和第二辅助信息发送给所述待定位终端，将第三授权信息和第三辅助信息发送给所述位置固定的参考终端，其中，所述第一、第二、第三授权信息分别用于通知所述N个定位基站、所述待定位终端和所述位置固定的参考终端开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端，所述第二、第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
12.根据权利要求11所述的定位服务器，其特征在于，所述第一处理器读取所述指令还用于：
根据r1、r2...rN和R1、R2...RN计算N个时间差Td1、Td2...TdN，其中，Td1＝R1-r1，Td2＝R2-r2...TdN＝RN-rN；
根据公式Tdj-Tdi＝(L2，j-L1，j-L2，i+L1，i)/c，得到N-1个所述待定位终端与所述定位基站的距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i，其中，rj，i＝L1，j-L1，i，L2，j为所述位置固定的参考终端到定位基站j的距离，L2，i为所述位置固定的参考终端到定位基站i的距离，L2，j和L2，i经过测量得到，L1，j为所述待定位终端到定位基站j的距离，L1，i为所述待定位终端到定位基站i的距离，c为光速；i＝1或2...或N，j＝1，2，...，N且j≠i；
根据所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i，和到达时间差TDOA方法的计算公式计算所述待定位终端的坐标。
13.根据权利要求12所述的定位服务器，其特征在于，所述第一处理器读取所述指令具体用于：
将所述N-1个距离关系方程式rj，i＝c*(Tdi-Tdj)+L2，j-L2，i代入所述TDOA方法的计算公式2[Xj，i，Yj，i，Zj，i，rj，i]*[x，y，z，L1，i]T＝Kj-Ki-rj，i 2计算所述待定位终端的坐标；其中(x，y，z)为所述待定位终端的坐标，Xj，i、Yj，i、Zj，i分别是定位基站j的坐标(Xj，Yj，Zj)与定位基站i的坐标(Xi，Yi，Zi)之间的X轴坐标差、Y轴坐标差、Z轴坐标差；Kj为所述定位基站j的坐标平方和，Kj＝Xj 2+Yj 2+Zj 2，Ki为所述定位基站i的坐标平方和，Ki＝Xi 2+Yi 2+Zi 2。
14.一种定位基站，其特征在于，所述定位基站包括：
第二接收模块，用于接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
获取模块，用于获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，其中，i＝1或2...或N，N大于等于3；
第二发送模块，用于将包含ri和Ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标；
所述第二发送模块，还用于向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述第二接收模块，还用于接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
15.一种定位基站，其特征在于，所述定位基站包括：第二接口、第二总线、第二存储器与第二处理器，所述第二接口、第二存储器与所述第二处理器通过所述第二总线相连接，所述第二存储器用于存储指令，所述第二处理器读取所述指令用于：
接收待定位终端和位置固定的参考终端发送的定位参考信号；
获取所述待定位终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻ri，和位置固定的参考终端发送的定位参考信号到达所述定位基站的时刻Ri，i＝1或2...或N，N大于等于3；
将包含ri和ri的信息发送给定位服务器，以便所述定位服务器根据ri和Ri计算所述待定位终端的坐标；
所述第二处理器读取所述指令具体用于：
向移动性管理实体MME发送定位服务请求，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；接收所述定位服务器发送的第一授权信息和第一辅助信息，其中，所述第一授权信息用于通知所述定位基站开始定位，所述第一辅助信息用于标识所述待定位终端和所述位置固定的参考终端。
16.一种定位系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求7-10任一所述的定位服务器，N个如权利要求14所述的定位基站以及位置固定的参考终端，待定位终端，移动性管理实体MME，其中，N大于等于3；
所述待定位终端，用于向所述MME发送定位服务请求，向所述定位基站发送定位参考信号，还用于接收所述MME发送的所述待定位终端的坐标，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述位置固定的参考终端，用于向所述定位基站发送定位参考信号；
所述MME，用于接收所述待定位终端或所述定位基站发送的定位服务请求，确定所述定位服务请求并将所述定位服务请求发送给所述定位服务器；还用于接收所述定位服务器发送的所述待定位终端的坐标，将所述待定位终端的坐标发送给请求所述定位服务的所述待定位终端或所述定位基站，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述待定位终端，还用于接收所述定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，所述第二授权信息用于通知所述待定位终端开始定位，所述第二辅助信息用于标识所述N个定位基站，
所述位置固定的参考终端，还用于接收所述定位服务器发送的第三授权信息和第三辅助信息；其中，所述第三授权信息用于通知所述位置固定的参考终端开始定位，所述第三辅助信息用于标识所述N个定位基站。
17.一种定位系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求11-13任一所述的定位服务器，N个如权利要求15所述的定位基站，以及位置固定的参考终端，待定位终端，移动性管理实体MME，其中，N大于等于3；
所述待定位终端，用于向所述MME发送定位服务请求，向所述定位基站发送定位参考信号，还用于接收所述MME发送的所述待定位终端的坐标，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述位置固定的参考终端，用于向所述定位基站发送定位参考信号；
所述MME，用于接收所述待定位终端或所述定位基站发送的定位服务请求，确定所述定位服务请求并将所述定位服务请求发送给所述定位服务器；还用于接收所述定位服务器发送的所述待定位终端的坐标，将所述待定位终端的坐标发送给请求所述定位服务的终端，其中，所述定位服务请求用于定位所述待定位终端；
所述待定位终端，还用于接收所述定位服务器发送的第二授权信息和第二辅助信息；其中，所述第二授权信息用于通知所述待定位终端开始定位，所述第二辅助信息用于标识所述N个定位基站；
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