CN109040961A

CN109040961A - 一种终端定位方法和系统

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Publication number: CN109040961A
Application number: CN201810989542.4A
Authority: CN
Inventors: 李京; 王东锋
Original assignee: Shenzhen Qianhai Zhong Dian Hui An Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Qianhai Zhong Dian Hui An Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明公开了一种终端定位方法和系统。终端定位方法包括以下步骤：测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。本发明的终端定位方法和系统具有测量终端定位准确，定位方法简单的优点。

Description

一种终端定位方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及基站覆盖下终端位置信息计算领域，尤其涉及一种终端定位方法和系统。

背景技术

随着移动通讯技术的迅猛发展，基于无线网络的终端定位以及成为了目前的热门研究方向，与此同时，基于位置服务作为人们的关注焦点，其目的在于：通过利用手机定位技术，为广大移动通信用户提供多样性坐标位置相关的服务。基于位置服务被广泛地应用于各个领域，比如：急救服务、车辆调度、安保监控服务和个人定位服务等，给人们生活带来越来越多的便利。因此，在移动通信网络中提供准确终端定位变得尤为重要。

所以随着人们对4G网络的使用越来越多，也随着4G LTE基站的部署越来越密集，通过LTE基站对手机终端进行定位的需求越来越迫切。手机的GPS定位可以满足手机处于室外情况下的定位，当终端用户处于室内GPS信号弱的情况下，此时定位不准确。

因此，如何提供一种定位准确的位置定位方法或系统，就成了现有技术的需求。

发明内容

本发明提供一种终端定位方法和系统，以解决现有定位方式定位不准确的的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种终端定位方法，其用于确定目标终端的位置，包括以下步骤：步骤S1：测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；步骤S2：分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；步骤S3：根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。

优选地，步骤S3具体包括以下步骤：步骤S31：以第一基站位置为原点，以第一基站和第二基站所在直线为x轴，以垂直的直线为y轴建立直角坐标系；步骤S32：设目标终端在在直角坐标系上的坐标为(x，y)，则

或

步骤S33：验证x，y值的正负性以确定目标终端的真实位置。

优选地，步骤S33具体包括以下步骤：把x和y值代入公式(x-L2cosθ)²+(y-L2sinθ)²＝d3²，验证x和y的正负值，确定目标终端的真实坐标，θ为第一基站和第二基站所在直线，与第一基站和第三基站所在直线之间的夹角。

优选地，步骤S2包括以下步骤：三个基站分别对目标终端测量，得到RSRP值；根据RSRP值计算目标终端和三个基站的距离。

优选地，第一基站的RSRP值为RSRP1，第二基站的RSRP值为RSRP2，第三基站的RSRP值为RSRP3，根据查表法得到目标终端和三个基站的距离d1、d2和d3。

优选地，第一基站、第二基站或第三基站中任一基站未测量出RSRP值，则重新测量RSRP值。

优选地，步骤S2包括以下步骤：S21：查询基站所存数据，选择与目标终端相关的数据类型，确定基站保存的可用数据；S22：提取所需数据并保存；S23：建立路径损耗模型，得出三个基站相邻基站与目标终端之间距离和路径损耗值的关系式；S24：根据基站发射功率和RSRP信息求出路径损耗值，求出三个相邻基站与目标终端之间的距离。

优选地，步骤S23包括以下步骤：选取常用的信道模型以得到路径损耗模型，得到用户与基站间距离D与路径损耗值PL之间的关系式(2-1)和(2-2)；

d＝4*(high-1)*band/c (1)

PL＝22*log10(D)+28+20*log10(band)，10＜D＜d (2-1)

PL＝40*log10(D)+7.8-18*log10(high-1)+2*log10(band)，d＜D＜5000 (2-2)

式中，high表示天线挂高，band表示小区频段，c表示光速。

优选地，所述目标终端包括移动终端和车辆。

第二方面，本发明还提供一种终端定位系统，其用于确定目标终端的位置，终端定位系统包括基站距离测量模块，用于测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；终端距离测量模块，用于分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；终端位置计算模块，用于根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。

与现有技术相比，本发明通过提供一种终端定位方法和系统，在使用时很容易测量到三个基站彼此之间的距离，测量距离准确，且测量目标终端位置快速准确，最终根据测量出的L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置，计算简单，且数值来源准确，精确度高，终端定位方法和系统定位方法简单，容易实现。

附图说明

图1是本发明终端定位方法的流程示意图。

图2是本发明终端定位方法的步骤S2更为具体的流程示意图。

图3是本发明终端定位方法的三个基站在直角坐标系中的位置示意图。

图4是本发明终端定位系统的模块化结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

请参阅图1，图1为本发明终端定位方法的流程示意图，终端定位方法用关于确定目标终端的位置，终端定位方法包括以下步骤：

步骤S1：测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；

步骤S2：分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；

步骤S3：根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。

在步骤S1中，三个基站的位置不能在同一条直线上，三个基站中，第一基站和第二基站的距离L1，第一基站和第三基站的距离L2，可以在设置基站时，直接测量出基站彼此之间的距离。可以理解，也可以采用其他方式测量基站之间的距离。目标终端可以为移动终端，如可以为手机，智能手表，笔记本电脑等电子设备，车辆如可以为汽车等，其上装有无线通讯装置。目标终端即为UE(User Equipment，用户设备)。基站安装在小区内或其他需要的位置，基站能与电信运营商的服务器之间相互通信。

在步骤S2中，步骤S2包括以下步骤：三个基站分别对目标终端测量，得到RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)值；根据RSRP值计算目标终端和三个基站的距离。其中，第一基站的RSRP值为RSRP1，第二基站的RSRP值为RSRP2，第三基站的RSRP值为RSRP3，根据查表法得到目标终端和三个基站的距离d1、d2和d3。表中，距离和RSRP值相对应。在第一基站、第二基站或第三基站中任一基站未测量出RSRP值，则重新测量RSRP值。可以理解，在实际过程中，分布在地面的基站有多个，在实际选取时，选择在距离上能够和目标终端通信的基站。

请参阅图2，图2为步骤S2更为具体的流程示意图，作为一种选择，可以根据其他方式计算目标终端和三个基站之间的距离。如采用如下步骤：

S21：查询基站所存数据，选择与目标终端相关的数据类型，确定基站保存的可用数据；

S22：提取所需数据并保存；

S23：建立路径损耗模型，得出三个基站相邻基站与目标终端之间距离和路径损耗值的关系式；

S24：根据基站发射功率和RSRP信息求出路径损耗值，求出三个相邻基站与目标终端之间的距离。

在步骤S21中，电信运营商提取基站保存的大量数据，这些原始数据包含内容丰富，种类繁多，因此需要进行选择性筛查以减少要处理的数据量，电信运营商服务器主要提取信息包含如下：目标终端的MDN(Mobile Directory Number，移动用户号码簿号码)号码、基站所使用的频段、带宽、天线增益、小区功率、天线挂高和参考信号功率。

下表为基站中常用的数据格式。

在步骤S22中，首先通过对所求目标终端的相关数据提取，减少数据储存容量；然后对所求目标终端相关数据再进行筛选，提取出计算目标终端位置所需的各项数据并保存，其余无关的数据则省略；步骤S22具体包括以下步骤：

S221：根据所求目标终端的MDN号码提取出与目标终端有关的数据行，其他目标终端的数据可过滤掉；

S222：从与目标终端有关的数据行中分别提取出与该目标终端相关联的三个相邻基站所使用的频段band1、band2、band3，带宽band_width1、band_width2、band_width3，天线增益ANT_gain1、ANT_gain2、ANT_gain3，小区功率Cell_powetl、Cell_powet2、Cell_powet3和天线挂高high1、high2、high3；

S223：提取三个基站的参考信号功率pilot_power1、pilot_power2、pilot_power3。

在步骤S23中，选取常用的信道模型以得到路径损耗模型，得到目标终端与基站间距离D与路径损耗值PL之间的关系式(2-1)和(2-2)，式中还包含了天线挂高high、小区频段band和光速c；

d＝4*(high-1)*band/c (1)

PL＝22*log10(D)+28+20*log10(band)，10＜D＜d (2-1)

PL＝40*log10(D)+7.8-18*log10(high-1)+2*log10(band)，d＜D＜5000 (2-2)

在步骤S24中，步骤S24具体包括：

S241：根据下表中带宽band_width与子载波数N的对应关系，先得出子载波数N；

带宽	1.25Mhz	2.5Mhz	5Mhz	10Mhz	15Mhz	20Mhz
							子载波数	75	150	300	600	900	1200

S242：由小区功率Cell_powet、子载波数N、小区天线通道数M(默认为8)和天线增益ANT_gain求出参数DL_RS_Power；计算公式如下：

Cell_powet＝10*log10(Cell_powet*1000) (3)

DL_RS_Power＝Cell_powet-10log(M)-10log(N)+10*log(1+Pb)+ANT_gain(4)

式中，Pb表示小区级参数(SIB2广播)，一旦配置便不再改变，Pb＝1。

S243：结合小区的参靠信号功率pilot_power即RSRP信息，求出目标终端与不同基站间的路径损耗值PL；三个基站对应三个路径损耗值PL1、PL2、PL3；计算公式如下：

pilot_power＝pilot_power-140 (5)

PL＝DL_RS_Power-pilot_power (6)

S244：根据式(1)和式(2)分别求出目标终端到三个基站的距离d1、d2、d3。

在步骤S3中，步骤S3包括以下步骤：

步骤S31：以第一基站位置为原点，以第一基站和第二基站所在直线为x轴，以垂直的直线为y轴建立直角坐标系；

步骤S32：设目标终端在在直角坐标系上的坐标为(x，y)，则

或

步骤S33：验证x，y值的正负性以确定目标终端的真实位置。

请参阅图3，图3为三个基站在直角坐标系中的位置示意图。在步骤S31中，第一基站的位置为C1点，第二基站的位置为C2点，第三基站的位置为C3点，目标基站的位置为P点。角θ为第一基站和第二基站所在直线，与第一基站和第三基站所在直线之间的夹角，角θ在设置基站时即可测量得到。由于第三基站位于第一象限，第一基站的坐标为(0，0)，第二基站坐标为(L1，0)，第三基站坐标为(L2 cosθ，L2 sinθ)。

在步骤S32中，P点到第一基站C1的距离为

x²+y²＝d1² (7)

P点到第二基站C2的距离为

(L1-x)²+y²＝d2² (8)

其中，式(8)展开即为

x²-2L1x+L1²+y²＝d2² (9)

将式(7)减去(9)即为

将式(10)代入到式(7)中，即得到

其中，P点到第三基站C3的距离为

(x-L2cosθ)²+(y-L2sinθ)²＝d3² (12)

可以理解，实际上，目标基站的位置，不止可能存在于第一象限，也可能位于第二象限，第三象限和第四象限。

故目标终端的坐标

或

在步骤S33中，把x和y的坐标代入式(12)中，验证x和y的实际坐标，式(12)成立，则即为目标终端的实际坐标。

请参阅图4，本发明还提供一种终端定位系统10，图4为终端定位系统10的模块化结构示意图，终端定位系统10其用于确定目标终端的位置，终端定位系统10包括：

基站距离测量模块11，用于测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；

终端距离测量模块12，用于分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；

终端位置计算模块13，用于根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。

可以理解，实施例A和实施例B中的内容可互为补充和说明。

值得注意的是，上述所有实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种终端定位方法，其用于确定目标终端的位置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S3：根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。

2.如权利1要求所述的终端定位方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S32：设目标终端在在直角坐标系上的坐标为(x，y)，则

或

步骤S33：验证x，y值的正负性以确定目标终端的真实位置。

3.如权利2要求所述的终端定位方法，其特征在于，步骤S33具体包括以下步骤：把x和y值代入公式(x-L2cosθ)²+(y-L2sinθ)²＝d3²，验证x和y的正负值，确定目标终端的真实坐标，θ为第一基站和第二基站所在直线，与第一基站和第三基站所在直线之间的夹角。

4.如权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：三个基站分别对目标终端测量，得到RSRP值；根据RSRP值计算目标终端和三个基站的距离。

5.如权利要求4所述的终端定位方法，其特征在于：第一基站的RSRP值为RSRP1，第二基站的RSRP值为RSRP2，第三基站的RSRP值为RSRP3，根据查表法得到目标终端和三个基站的距离d1、d2和d3。

6.如权利要求3所述的终端定位方法，其特征在于：第一基站、第二基站或第三基站中任一基站未测量出RSRP值，则重新测量RSRP值。

7.如权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：S21：查询基站所存数据，选择与目标终端相关的数据类型，确定基站保存的可用数据；

S22：提取所需数据并保存；

8.如权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于：步骤S23包括以下步骤：选取常用的信道模型以得到路径损耗模型，得到用户与基站间距离D与路径损耗值PL之间的关系式(2-1)和(2-2)；

d＝4*(high-1)*band/c (1)

PL＝22*log10(D)+28+20*log10(band)，10＜D＜d(2-1)

PL＝40*log10(D)+7.8-18*log10(high-1)+2*log10(band)，d＜D＜5000(2-2)

式中，high表示天线挂高，band表示小区频段，c表示光速。

9.如权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于：所述目标终端包括移动终端和车辆。

10.一种终端定位系统，其用于确定目标终端的位置，其特征在于：终端定位系统包括

基站距离测量模块，用于测量不共线的三个基站的距离，三个基站分别为第一基站、第二基站和第三基站，第一基站和第二基站的距离为L1，第一基站和第三基站的距离为L2；

终端距离测量模块，用于分别计算目标终端和三个基站的距离，目标终端和第一基站的距离为d1，目标终端和第二基站的距离为d2，目标终端和第三基站的距离为d3；

终端位置计算模块，用于根据L1、L2、d1、d2和d3计算目标终端的位置。