CN108632739B - 基于信令数据的定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信令数据的定位方法和装置。该方法包括：利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；根据AOA的字段和TA的字段，计算出移动终端相对基站的到达角和距离；基于到达角和距离，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；依据经度距离和纬度距离，计算得到移动终端所在位置的经度和纬度；基于道路网对道路网对应的地图进行分区，生成移动终端的合理运动区域；根据经度和纬度将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置。本实施例可以实现用户级别的精确定位，解决了现有的只能进行小区级别的定位的精度较低的问题。

Description

基于信令数据的定位方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于信令数据的定位方法和装置。

背景技术

随着通信技术的快速发展，移动通信服务的范围越来越广。为了更好的提供高质量的移动通信服务，需要获得用户的移动终端(例如智能手机)的信令数据，通过对这些信令数据处理分析来获得用户所处地区的通信质量情况，从而做出快速并且有针对性的处理。

申请人经研究发现：在传统的软采信令分析中，通过软采得到的字段中只有ID(identification，身份标识号)作为用户的唯一识别方式，而无法使用用户的手机号作为每一个用户的识别标志。具体来说，由于用户的ID在掉线后会被重新分配，因此无法直接利用软采字段中的ID准确追踪定位用户。只能通过软采数据进行小区级别的粗定位，并在粗定位的基础上进行用户通话体验分析，而无法对数据进行用户级的精确分析处理。

如何通过软采的信令数据对用户进行精确位置定位成为业界亟待解决的问题。

发明内容

为了解决通过软采的信令数据对用户定位的精度较低的问题，本发明实施例提供了一种基于信令数据的定位方法和装置。

第一方面，提供了一种基于信令数据的定位方法。该方法包括以下步骤：

利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；

根据AOA的字段和TA的字段，计算出移动终端相对基站的到达角和距离；

基于到达角和距离，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；

依据经度距离和纬度距离，计算得到移动终端所在位置的经度和纬度；

基于道路网对道路网对应的地图进行分区，生成移动终端的合理运动区域；

根据经度和纬度将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置。

第二方面，提供了一种基于信令数据的定位装置。该装置包括：

信令软采单元，利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；

第一计算单元，用于根据AOA的字段和TA的字段，计算出移动终端相对基站的到达角和距离；

第二计算单元，用于基于到达角和距离，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；

第三计算单元，用于依据经度距离和纬度距离，计算得到移动终端所在位置的经度和纬度；

区域划分单元，用于基于道路网对道路网对应的地图进行分区，生成移动终端的合理运动区域；

位置删除单元，用于根据经度和纬度将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置。

本实施例可以应用于用户定位的场景，具体可以通过对用户随身携带的移动终端(例如手机)的定位来间接对用户进行定位。

本实施例可以通过信令软采，得到AOA字段和TA字段，然后计算出移动终端相对基站的到达角和距离，再计算出移动终端相对基站的经度距离和纬度距离，之后计算得到移动终端所在位置的经度和纬度，可以实现用户级别的精确定位，解决了现有的只能进行小区级别的定位的精度较低的问题。另外，本实施例通过对地图进行预处理，生成移动终端的合理运动区域，将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置，可以进一步提高用户的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明一实施例的基于信令数据的定位方法的流程示意图。

图2是本发明一实施例的终端与基站的位置关系示意图。

图3是本发明另一实施例的终端与基站的位置关系示意图。

图4是本发明一实施例的根据当地的道路网进行第一次分区的示意图。

图5是本发明一实施例的根据当地的道路网进行第二次分区的示意图。

图6为本发明一实施例的基于信令数据的定位装置的功能结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明一实施例的基于信令数据的定位方法的流程示意图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：S110，利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；S120，根据AOA的字段和TA的字段，计算出移动终端相对基站的到达角和距离；S130，基于到达角和距离，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；S140，依据经度距离和纬度距离，计算得到移动终端所在位置的经度和纬度；S150，基于道路网对道路网对应的地图进行分区，生成移动终端的合理运动区域；S160，根据经度和纬度将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置。

在步骤S110中，利用基站对移动终端的信令软采得到AOA与TA字段。其中，AOA是测量信号的到达角度。具体的，AOA为待定位终端的入射方向与正北方向夹角。TA是时间提前量。TA指示移动台提前发送的时间。TA由基站测量后通知移动台(即终端)提前这段TA时间发送数据，目的是为了扣除基站与终端之间的传输时延。例如，移动台在信道上以489ms一次的频率向基站发送指令，那么，1个TA为4.89米。

在步骤S120中，根据AOA与TA字段计算出用户所在位置相对基站的到达角

与相对基站距离L。

图2是本发明一实施例的终端与基站的位置关系示意图。

参见图2，L的计算公式可以如下所示：

L＝4.89×TA (1)

其中，L为终端相对基站的距离，TA是时间提前量。

的计算公式可以如下所示：

其中，

为移动终端相对基站的到达角，AOA是测量信号的到达角度。

在步骤S130中，基于到达角

与相对基站距离L，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离dx和在纬度方向上的纬度距离dy。

在一些实施例中，dx的计算公式可以如下所示：

dx为移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离，L为终端相对基站的距离，

为移动终端相对基站的到达角。

在一些实施例中，dy的计算公式可以如下所示：

dy为移动终端相对基站的在纬度方向上的纬度距离，L为终端相对基站的距离，

为移动终端相对基站的到达角。

在步骤S140中，依据dX和dy计算得到移动终端所在位置的经度j与纬度w。

图3是本发明另一实施例的终端与基站的位置关系示意图。

为了进一步提高用户定位的精度，优选的，可以在计算用户所在位置经纬度之前，对地球半径进行修正。参见图3，具体修正的公式可以为：

其中，R极是地球的极半径，R赤是地球的赤道半径，W是基站的纬度。

在得到经过修正的地球半径R后，可以计算出用户所在位置的经纬度。计算的公式如下所示：

r＝R×cosW (6)

其中，r为基站的纬度圈半径，R为修正后的地球半径，W为基站的纬度。

在步骤S150中，对需要定位的小区进行地图预处理，依据道路网信息对所得到的用户位置信息做关联分区处理。具体分区可以进行图4和图5所示的两次分区处理。

图4是本发明一实施例的根据当地的道路网进行第一次分区的示意图。

参见图4，对定位地图做预处理例如可以是：先根据当地的道路网进行第一次分区，得到如图4中线条所勾画的公共区域。

图5是本发明一实施例的根据当地的道路网进行第二次分区的示意图。

可以在图4分区的基础上，再根据得到的用户位置信息进行第二次具体分区，如图5中线条所勾画的公共区域。该公共区域是用户合理的活动区域，该公共区域之外的区域是用户不合理的活动区域。例如，森林、湖畔、荒郊等人迹罕至的区域是用户不合理的活动区域。

在步骤S160中，将得到的位置信息撒在地图上，若有位置处于分区以外，则视为无效信息，并舍弃该数据，最终实现用户定位。

本实施例可以应用于用户定位的场景，具体可以通过对用户随身携带的终端(例如手机)的定位来间接对用户进行定位。

本实施例可以通过信令软采，得到AOA字段和TA字段，然后计算出移动终端相对基站的到达角和距离，再计算出移动终端相对基站的经度距离和纬度距离，之后计算得到移动终端所在位置的经度与纬度，可以在较低的计算复杂度下，实现用户级别的精确定位，解决了现有的只能进行小区级别的定位的精度较低的问题。另外，本实施例通过对地图进行预处理，生成移动终端的合理运动区域，将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置，可以进一步提高用户的定位精度。

与传统软采集数据分析相比，上述定位方法可以将小区级定位精确到用户级。与传统技术相比，上述方法具有计算复杂度低，精确度较高的优点。另外，上述实施例提出的用户定位方法，便于操控，具有一定的可实施性及实用推广价值，因而使得本定位方法可应用于具有相关关系的软采信令数据分析中。

下面以实际实验数据为基础，详细说明基于信令数据的定位的实现方式。

步骤1，例如，该用户的手机的信令软采集字段：AOA为10度，TA为5米。

那么该用户所在位置的到达角

用户相对基站的距离L＝4.89×TA＝24.45(米)

步骤2，为了计算用户所在位置的经纬度，需要得到该位置相对基站经度方向上的距离dx与纬度方向上的距离dy。

其中，

步骤3，对计算所需的地球半径进行修正，本实施例中基站的纬度W＝30.51441度，经度J＝114.42804度，地球的极半径R_极＝6356725.00米，赤道半径R_赤＝6378137.00米，修正地球半径R的计算方式如下：

修正地球半径后，计算该用户所在位置的经纬度。该基站所在地的纬度圈半径r的计算如下所示：

r＝R×cosW

＝6370877.2830×cos30.51441

＝5488520.2480(米)

用户所在位置的纬度w的计算如下所示：

用户所在位置的经度j的计算如下所示：

由此，该时刻该用户所在位置的经纬度为(114.4278，30.51616)。

步骤4，对定位地图进行预处理，根据道路网进行分区，得到公共区域。再根据大量的如上述所得的位置信息对分区进行第二次处理得到用户合理的活动区域。

步骤5，用户的位置信息撒在经处理后的地图上，将处于分区外的位置信息视为无效数据，并舍弃。

本实施例可以通过信令软采，得到AOA字段和TA字段，然后计算出移动终端相对基站的到达角和距离，再计算出移动终端相对基站的经度距离和纬度距离，之后计算得到移动终端所在位置的经度与纬度，可以实现用户级别的精确定位，解决了现有的只能进行小区级别的定位的精度较低的问题。另外，本实施例通过对地图进行预处理，对用户合理的活动区域进行分区，可以将不合理的数据进行剔除处理，提高了定位的精度。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作，这些调整方式均属于本实施例的保护范围。为了简明，不再赘述各种实现方式。另外，各实施例的内容可以相互参考引用。

图6为本发明一实施例的基于信令数据的定位装置的功能结构示意图。

如图6所示，基于信令数据的定位装置600可以包括：信令软采单元610、第一计算单元620、第二计算单元630、第三计算单元640、区域划分单元650和位置删除单元660。其中，信令软采单元610可以利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；第一计算单元620可以用于根据AOA的字段和TA的字段，计算出移动终端相对基站的到达角和距离；第二计算单元630可以用于基于到达角和距离，计算出移动终端相对基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；第三计算单元640可以用于依据经度距离和纬度距离，计算得到移动终端所在位置的经度和纬度；区域划分单元650可以用于基于道路网对道路网对应的地图进行分区，生成移动终端的合理运动区域；位置删除单元660可以用于根据经度和纬度将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置。

本实施例可以通过信令软采，得到AOA字段和TA字段，然后计算出移动终端相对基站的到达角和距离，再计算出移动终端相对基站的经度距离和纬度距离，之后计算得到移动终端所在位置的经度与纬度，可以实现用户级别的精确定位，解决了现有的只能进行小区级别的定位的精度较低的问题。另外，本实施例通过对地图进行预处理，生成移动终端的合理运动区域，将移动终端所在位置标记在地图上，删除合理运动区域外标记的位置，可以进一步提高用户的定位精度。

需要说明的是，本实施例中所示的功能单元或者功能模块的实现方式可以为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

在一些实施例中，距离等于4.89与TA的乘积。

在一些实施例中，到达角等于AOA的一半。

在一些实施例中，经度距离等于距离与到达角的正弦值的乘积，纬度距离等于距离与到达角的余弦值的乘积。

在一些实施例中，在图6实施例的基础上，还可以增加：第四计算单元。其中，第四计算单元可以用于基于地球的极半径、地球的赤道半径和基站的纬度，得到地球修正半径。

在一些实施例中，地球修正半径的表达式为：

其中，R_地为地球修正半径，R_极为地球的极半径，R_赤为地球的赤道半径，W_基为基站的纬度。

在一些实施例中，移动终端所在位置的经度的表达式为：

移动终端所在位置的纬度的表达式为：

其中：r＝R_地×cosW_基，

j_移为移动终端所在位置的经度，R_地为地球修正半径，J_基为基站的经度，w_移为移动终端所在位置的纬度，r为基站所在地纬度圈半径，W_基为基站所在地的纬度。

上述可知，与传统软采集数据分析相比，上述定位方法可以将小区级定位精确到用户级。与传统技术相比，上述方法具有计算复杂度低，精确度较高的优点。另外，上述实施例提出的用户定位方法，便于操控，具有一定的可实施性及实用推广价值，因而使得本定位方法可应用于具有相关关系的软采信令数据分析中。

需要说明的是，上述各实施例的装置可作为上述各实施例的用于各实施例的方法中的执行主体，可以实现各个方法中的相应流程，为了简洁，此方面内容不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种基于信令数据的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；

根据所述AOA的字段和所述TA的字段，计算出所述移动终端相对所述基站的到达角和距离；

基于所述到达角和所述距离，计算出所述移动终端相对所述基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；

依据所述经度距离和所述纬度距离，计算得到所述移动终端所在位置的经度和纬度；

基于道路网对所述道路网对应的地图进行分区，生成所述移动终端的合理运动区域；

根据所述经度和纬度将所述移动终端所在位置标记在所述地图上，删除所述合理运动区域外标记的位置；

所述基于道路网对所述道路网对应的地图进行分区，生成所述移动终端的合理运动区域，包括：

根据当前的道路网对地图进行第一分区处理，得到公共区域；

根据所述经度和纬度对所述公共区域进行第二分区处理，得到所述移动终端的合理运动区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端相对所述基站的距离等于4.89与所述TA的乘积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述到达角等于所述AOA的一半。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经度距离等于所述距离与所述到达角的正弦值的乘积，所述纬度距离等于所述移动终端相对所述基站的距离与所述到达角的余弦值的乘积。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述计算得到所述移动终端所在位置的经度与纬度之前，还包括：

基于地球的极半径、地球的赤道半径和所述基站的纬度，得到地球修正半径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述地球修正半径的表达式为：

其中，所述R_地为地球修正半径，所述R_极为地球的极半径，所述R_赤为地球的赤道半径，所述W_基为所述基站的纬度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中：

所述移动终端所在位置的经度的表达式为：

所述移动终端所在位置的纬度的表达式为：

其中：r＝R_地×cosW_基，

所述j_移为所述移动终端所在位置的经度，所述R_地为地球修正半径，所述J_基为所述基站的经度，所述w_移为所述移动终端所在位置的纬度，所述r为所述基站所在地纬度圈半径，所述W_基为所述基站所在地的纬度。

8.一种基于信令数据的定位装置，其特征在于，包括：

信令软采单元，利用基站对移动终端的信令软采，得到到达角度AOA的字段和时间提前量TA的字段；

第一计算单元，用于根据所述AOA的字段和所述TA的字段，计算出所述移动终端相对所述基站的到达角和距离；

第二计算单元，用于基于所述到达角和所述距离，计算出所述移动终端相对所述基站的在经度方向上的经度距离和在纬度方向上的纬度距离；

第三计算单元，用于依据所述经度距离和所述纬度距离，计算得到所述移动终端所在位置的经度和纬度；

区域划分单元，用于基于道路网对所述道路网对应的地图进行分区，生成所述移动终端的合理运动区域；

位置删除单元，用于根据所述经度和纬度将所述移动终端所在位置标记在所述地图上，删除所述合理运动区域外标记的位置；

所述区域划分单元，还用于根据当前的道路网对地图进行第一分区处理，得到公共区域；

根据所述经度和纬度对所述公共区域进行第二分区处理，得到所述移动终端的合理运动区域。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述移动终端相对所述基站的距离等于4.89与所述TA的乘积。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述到达角等于所述AOA的一半。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述经度距离等于所述距离与所述到达角的正弦值的乘积，所述纬度距离等于所述移动终端相对所述基站的距离与所述到达角的余弦值的乘积。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

第四计算单元，用于基于地球的极半径、地球的赤道半径和所述基站的纬度，得到地球修正半径。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述地球修正半径的表达式为：

其中，所述R_地为地球修正半径，所述R_极为地球的极半径，所述R_赤为地球的赤道半径，所述W_基为所述基站的纬度。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，其中：

所述移动终端所在位置的经度的表达式为：

所述移动终端所在位置的纬度的表达式为：

其中：r＝R_地×cosW_基，

所述j_移为所述移动终端所在位置的经度，所述R_地为地球修正半径，所述J_基为所述基站的经度，所述w_移为所述移动终端所在位置的纬度，所述r为所述基站所在地纬度圈半径，所述W_基为所述基站所在地的纬度。

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