CN1101123C - 模拟蜂窝多基站定位方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种在模拟蜂窝多基站定位方法和系统，主检测点收到移动台信号后，将其身份信息和基站指派的话音信道号及由检测板检测出的移动台话音信号强度，顺序传送给主控台，而主控台同时指派周围检测点板将话音信道设置在移动台话音信道上，并将收到的话音场强信息传回主控台，由场强信息和已测场强位置数据库比较，确定其位置。利用本发明可在已有模拟网基础上，通过加装相应检测装置，实现对机动车辆的精确定位以及移动台越区切换时跟踪定位等。
Description
本发明涉及通信技术和定位技术，更具体地说，涉及一种利用模拟蜂窝网实现的车辆或其他活动物体的定位方法和系统。
为实现机动车辆定位，已有多种技术，例如，第一种是基于GPS信号(全球定位系统)机动车定位系统，它是由机动车直接接收来自卫星的GPS定位信号(也称天标法定位)，然后利用地面无线通信系统将车辆标识及状态信号、GPS定位信号传送到报警中心，从而确定车辆实时位置，所述的地面无线通信系统可以是现有的模拟网或数字网，用于传输定位信息，这种系统已为目前大多数营运商所采用。其特点是定位精度较高、传输可靠、系统投资较大(管理中心软件、电子地图)，其关键技术包括：解决GPS信息利用现有无线通讯系统传输的接口问题，而GPS接收板、移动通信台等关键部件依赖进口；其缺点在于：(1).车载设备成本高，仅GPS接收板和车载通信单元价格超过400美元，而正在传闻GPS卫星定位系统免费服务20年时间已近，若美国征收GPS卫星使用费，用户成本将更高。(2).车辆利用GPS加移动通讯网络有死区。a).看得见天空才能接收。使得在隧道或城市地下车库室内停车场等区域无法接收卫星定位信息。b).现有移动通信的盲区无法完成定位信息传输，不能进行强制寻车。现有技术中的第二种就是利用无线基站发送、接收和处理车载台信息并将定位信号通过无线通信网络接入接警中心的计算机系统(地标法定位的一种，无须GPS信号)，其特点在于：(1).利用车载接收板，接收多个基站的基站标识号与相对应的场强信息，再经专用无线频率传回主控中心处理，经计算和比较来确定车辆大致位置；其特点在于：a).需申请传输频点，在城市频点使用费高，在乡村由于单基站覆盖较多，这样使定位精度大大降低；b).利用原有蜂窝系统，需改动移动电话交换局(MTSO)相关软件，读出报警车场强信息，估计出车辆大致位置，通过有相同装置的警车和处警车比较场强来大致定位，费用高(需移动系统营运商配合)，精度低。c).根据车载台到不同基站传输信号的时差来定位。同时，需移动通信系统营运商配合，费用高，在单基站覆盖区精度更无法保证，只能确定在某一基站覆盖范围内。
本发明的目的在于提供一种模拟蜂窝多基站定位系统和方法，它可以克服现有技术的缺点，通过利用已有的模拟移动通信网，在最大范围内以较低的成本和高的可靠性提供一种全新的移动定位系统。
本发明的目的是这样实现的，构造一种在模拟蜂窝多基站定位系统中实现定位的方法，所述系统包括安装在每一台机动车辆上的移动台、设置在监测中心的主控台、分布设在模拟蜂窝网基站附近的主检测点和多个检测点，所述方法包括以下步骤：
当移动台发出警情信号时，主检测点收到该警情信号后，确认该移动台为合法用户后，将其由反向信道检测板检测出的身份信息和由前向信道检测板检测出的主基站指派的话音信道号及由前向话音检测板检测出的移动台话音信号强度，顺序传送给主控台，在移动台越区切换时，由前向话音检测板检测出的话音切换信道信息传回主控台，主控台控制相应新的主基站，在主检测点和检测点之间设置相应信道，继续跟踪定位，与此同时，主控台通过调制解调器指派主检点周围的检测点上的检测板，将话音信道设置在移动台的话音信道上，并将收到的话音场强信息由调制解调器传回主控台，由控制台主机根据相关场强信息和已有实测场强位置地图数据库进行比较，得出最接近的位置点，确定报警移动台的位置。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述移动台发出警情信号包括以下步骤：由可手动开关或者由其它报警探头传感器控制，将移动台已存储的报警电话呼出，其中在控制信道上设有报警电话号码，移动台身份信息由反向信道检测板检测出。
按照本发明提供的方法，其特征在于，还包括以下步骤：由所述主控台通过在移动台已设置的监听装置，监听报警移动台周围情况，并通过调制解调器执行有关的断电路、断电源及强制停车指令。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述主检测点接收到警情信号是由其接收天线通过定向耦合器耦合出模拟蜂窝网基站所需检测的信号，或者由用另一全向接收天线作检测天线，接收到模拟蜂窝网基站和移动台所需检测的信号。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述确认移动台的过程包括以下步骤：由模拟网接收来自主控台的呼叫移动台的指令，并向主检测点发出对某一移动台的呼叫，所述主检测点收到基站呼叫后，对将登记的合法被呼叫移动台的身份信息、指派话音信道和接通后的信号场强，并通过单片机调制解调器，传回主控台。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述检测点用全向天线和检测板接收主控中心道设置指令和接收移动台场强信息。
按照本发明提供的方法，其特征在于，在所述确认移动台的过程中，所述主检测点由前向信道检测板接收基站控制信道中的话音信道指派指令，将检测板信道置于同移动台相同的话音信道，检测移动台场强。
按照本发明提供的方法，其特征在于，通过在基站所在位置架设的数据设备，或电话线通过调制解调器传送由主基站控制信道检测板所检测出的被测移动台的身份信息、话音信道和场强信息到主控台，主控台通过数传设备或电话线，将被测移动台的话音信道号指送给周围基站的检测板，使检测板检测同一移动台的场强信号，传回主控台。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述报警移动台位置是这样确定的：通过3个或三个以上的检测板在接收点中检测出的移动台到相应坐标的场强值经规一化后，通过软件计算，得出移动台的确定位置，场强规一化后也可通过与事前在各检测点控制区域内实测的值相比较，得出最接近点的地址。
本发明的目的是这样实现的，构造一种模拟蜂窝多基站定位系统，包括安装在机动车辆上的报警移动台、设置在监测中心的主控台、分布设置在基站附近的主检测点和多个检测点，移动台与主控台之间通过天线进行数据传输，所述检测点包括接有天线的检测板、连接电话网的调制解调器以及连接在调制解调器和检测板之间的单片机，所述主检测点包括用于发送移动台对话音信道指派信息的前向信道检测板、用于检测移动台场强信息的检测板、用于移动台越区切换的前向话音检测板、用于处理移动台标识信息的反向信道检测板，以及单片机和连接在单片机与电话线之间的调制解调器。
按照本发明提供的模拟蜂窝多基站定位系统，其特征在于，所述主控台包括Modem架，与所述Modem架连接的主控计算机，所述主控计算机还接有显示装置，所述Modem架通过多个Modem与公用数据网连接。
实施本发明的模拟蜂窝多基站定位方法和系统，可以在已有的模拟网基础上，通过加装相应检测装置，实现对机动车辆的精确定位并具有以下优点：定位快速准确；在测当地位置数据库资料时，选用规一化场强数据，避免了移动台功率大小和地型影响，定位精度只与所选参考坐标有关；充分利用已有模拟网资源，但不影响网络营运商任何已有工作，无需申请任何频点，无电磁干扰，费用较低；可将车辆(移动台)主动报警和控制中心主动查车辆位置结合起来；平时非报警时又能作为移动装置方便车主；无需GPS装置。在车库、地下停车场等看不见天空又能通移动电话的地方也能正常工作；既适合多基站系统又能在单基站系统中应用；能解决移动台(车辆)越区切换时跟踪定位；在无移动网覆盖的地方可用强制登记功能查寻移动台(车辆)。无需改动移动系统；无需申请频点；定位精度高，单基站、多基站均可；通过预处理(实测)地型，手机功率大小、地型影响等因素被抵消；在能通移动电话的地方(停车场等)均可查车定位；在无网络覆盖的地方可通过车载微型基站强制寻车；车载单元成本低；并可保留原有移动电话功能。
结合附图和实施例，进一步说明本发明方法和系统的特点，附图中：
图1是说明实施本发明方法系统布局示意图；
图2是本发明系统中的主检测点的结构示意图；
图3是本发明系统中检测点的结构示意图；
图4是本发明系统中监测中心的结构示意图；
图5是实施本发明的方法对移动台位置进行查询的软件流程示意图；
图6是实施本发明的方法接收移动台报警信号时的软件流程示意图；
图7是图5所示过程的另一种表示；
图8是图6所示过程的另一种表示。
如图1所示，在实施本发明方法的系统中，包括已有的模拟通信网的基站100(BS)，每个基站100处设置有主检测点200，在基站100和主检测点200附近依街道地型和停车场位置还设置有多个检测点300。通常，可以在基站100的500M范围设置检测点300。主检测点200与检测点300分布根据具体情况而定，主检测点200位置为已有模拟网基站，位置设在基站周围依街道地型和停车场位置而定，并可在500M-2000M左右范围内建相应检测点300。主检测点200可用于选择合法用户及选择相关信息处理与主控台进行数据交换，而检测点300主要用于主控台之间数据交换以及设置检测板上的工作频点。
如图2所示，主检测点200包括单片机201、天线分路器202、连接在天线分路器202与单板机201之间的前向信道检测板203、反向信道检测板204、场强检测板205以及前向话音检测板206，还包括与单片机201端口连接的调制解调器Modem207。其中，天线分路器202上设有定向耦合器用于向外耦合信号，还设有全向接收天线用于接收信号；单片机201用于选择合法用户及选择相关信息处理与主控台数据交换；前向信道检测板203用于传送移动台对话音信道指派信息；反向信道检测板204用于传送报警台身份信息；场强检测板205用于检测报警移动台的场强信息；前向话音检测板206用于在移动台越区切换话音信道时切换信息。
如图3所示，检测点300包括天线301、与天线301连接的检测单元302、与检测单元302连接的单片机303以及与单片机303连接的调制解调器Modem304，该调制解调器Modem304用于实现单片机303与主控台之间数据交换，还可支持由主控台对检测单元302上的工作频点进行设置。
如图4所示，监测中心包括一个主控台---主控计算机401，该计算机401接有图形显示器402，所述的主控计算机401接有一个Modem架403，用于通过多个Modem和多条线路实现多用户处理。主控计算机401还用于进行系统用户管理，确定主基站和相应检测点300、电子地图(数据库)的管理，确定移动台的地点和进行防盗、防劫操作等。主控计算机401可指派主检测点200周围的检测点300并设置检测信道，接收处理主检测点200和检测点300传回的场强信息，确认报处警移动台的位置，通过移动台话音信道进行监听和执行有关处警移动台的遇警操作。
图5示出了实施本发明的方法的对移动台位置进行查询的软件执行过程，如图所示，在框501中，输入被查询车辆标识如车牌号，在框502中，验证输入的车牌号是否是有效车牌号，如果不是有效车牌号，在框507中给出提示信息，在框508中要求重新输入，如不输入，退出查询，如有输入则返回到框501重新开始，如在框502判断出是有效车牌号，则在框503中，从车辆数据库中取MIN值建立链表，在框504中，通过PSTN拨号寻呼被查询车辆，在框505中检查Modem中有数据否，如有数据，在框506中判断是否为应答信息，如不是应答信息则在框510中进行其它信息处理过程，如是应答信息，则在框511中验证MIN值，并取出基站BS号，查出接收点RS号、信道号，在框512中，拨号接通各RS接收点，设置接收频点值，在框513中，修改状态标志，在框514中，将选用Modem口与RS号装入链表，接着，接收各个RS发出的场强(框515)，利用场强数据处理定位(框516)，在电子地图上进行标注(框517)，并在框518中判断是否收到RS发出的结束命令，如是则在框519结束，否则就转到框515。图7给出了图5流程的简略表示，框701经PSTN寻呼被查车辆，框702根据主检测点返回值确定所在基站及占用频率，在框703，设置该基站下各个检测点到指派的频点以接收车辆信号场强，在框704，根据各点场强进行归一处理与数据库标准值比较，进行定位处理。
在图6示出的实施本发明的方法接收到移动台报警信息时执行的工作流程中，在框601中，检测有无报警，如有则进行以下操作：检查设置状态标志(框602)，读取RS、MIN信道号(框603)、根据车辆号牌查车辆资料信息(框604)、查数据库，确定接收点RS(框605)、建立报警车辆链表(框606)、拨号连接各RS(框607)、设置接收频点给各RS(框608)，然后不断进行读取各RS点场强(框609)、场强数据处理及根据场强数据进行定位(框610)及在电子地图上进行标注(框611)直到收到结束命令(框612)结束(框613)。图8给出了图6流程的另一种简略表示，框801，根据主检测点返回值确定所在基站及占用频率，在框802，设置该基站下各个检测点到指派的频点以接收车辆信号场强，在框803，根据各点场强进行归一处理与数据库标准值比较，进行定位处理。
如前所述，本发明以蜂窝基站100和参考接收点作为电子地图中的参考点，由检测点300上附加的检测信道板(完全不影响已有基站系统的任何操作)检测出移动台所发出信号的场强，和实测需定位区域的电子地图(数据库)进行比较，通过相应的算法，以参考点接收到的场强相对值，确定移动台的位置。因此本发明完全不需要发射任何探测信号(即无须专门设置车载无线收发台)，也无须检测移动台所发信号到不同点的传输时差来测定移动台位置，而只需检测接收到的由模拟系统手机构造的移动台发射的信号的场强即可通过比较法确定移动台在电子地图上的位置。上文中所称移动台指模拟系统移动用户。
具体做法是这样：在主检测点200的控制区域内，在主要街道、停车场、生活区，通过实际模拟移动台(实测车)到各检测点300之间多个相对场强信号中取三个最强值，归一化确定电子地图数据库，
例：在A基站下有a1 a2 a3.......an个检测点，在ms这点到各检测点，
a1......an值分别为(c1.c2.c3......cn)取其中最大三值并将归一化，即构成在得出的电子地图数据库中，这点到三参考点场强对应值，当移动台在越区切换时，主控台通过数传设备或电话线，将被测移动台的话音信道号指送给周围基站的检测板，使检测板检测同一移动台的场强信号，传回主控台，这样既可以消除各个ms的场强大小影响，又可以消除ms到各检测点300地型建筑物对场强值的影响。检测点数目的多少取觉于已有蜂窝基站的覆盖情况和地型。检测点也可只由全部的主检测点组成。
通过3个或是三个以上的检测板在接收点(坐标)中检测出的移动台到相应坐标的场强值经规一化后，通过主控计算机401上的软件进行计算，得出移动台的确定位置，场强规一化后也可通过与事前在各检测点300控制区域内实测的值相比较，得出最接近点的地址。实例一、移动装置报警(主叫)时位置确定
如移动台S在有警情时通过报警控制器(由可手动开关的隐藏机关，或者由其它报警探头传感器控制的开关装置)使移动台将已存储的报警电话呼出，(其中在控制信道上有报警电话，移动台身份证信息由反向信道检测板检测出)。主检测点200收到报警信号后，确认该移动台为合法用户，将其由前向信道检测板203检测出的身份信息和主基站100指派的话音信道号及由前向话音检测板206检测出的移动台话音信号强度，按顺序地由Modem传向主控台。在移动台(车辆)越区切换时，由前向话音检测板206检测出的话音切换信道信息传回主控台，主控台控制相应新的主基站100，在主检点200和检测点300设置相应信道，继续跟踪定位。
检测点：主控台通过Modem指派主检点200周围的检测点300上的检测板302将话音信道设置在(报警)移动台的话音信道上，并将收到的话音场强信息由Modem传回控制台，由控制台主控计算机401按软件程序处理相关场强信息和已有实测场强位置地图数据库比较，得出最接近的位置点，确定报警移动台的位置。同时报警中心可通过在移动台已设置的监听装置，监听报警移动台周围情况，并通过Modem执行有关的断电路、断电源等强制停车指令。实例二、主控台控制移动装置(被叫)时位置确定
移动台A作被叫时：主检测点200收到基站100对已登记的合法用户的呼叫和信道指派信息将其通过单片机201、Modem207将移动台身份信息指派话音信道和接通后的信号场强(*移动台设置为来电自动应答情况)传回主控台，其它步骤同移动台主叫的情形。(略)
在基站控制信号改变情况下，可通过单片机重新设置控制信道板相应信道号。
Claims (11)
1、一种在模拟蜂窝多基站定位系统中实现定位的方法，所述系统包括移动台、设置在监测中心的主控台、分布设在模拟蜂窝网基站附近的主检测点和多个检测点，所述方法包括以下步骤：
当移动台发出警情信号时，主检测点收到该警情信号后，确认该移动台为合法用户后，将其由反向信道检测板检测出的身份信息和由前向信道检测板检测出的主基站指派的话音信道号及由前向话音检测板检测出的移动台话音信号强度，顺序传送给主控台，在移动台越区切换时，由前向话音检测板检测出的话音切换信道信息传回主控台，主控台控制相应新的主基站，在主检测点和检测点之间设置相应信道，继续跟踪定位，与此同时，主控台通过调制解调器指派主检测点周围的检测点上的检测板，将话音信道设置在移动台的话音信道上，并将收到的话音场强信息由调制解调器传回主控台，由控制台主机根据相关场强信息和已有实测场强位置地图数据库进行比较，得出最接近的位置点，确定报警移动台的位置。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动台发出警情信号包括以下步骤：由可手动开关或者由其它报警探头传感器控制，将移动台已存储的报警电话呼出，其中在控制信道上设有报警电话号码，移动台身份信息由反向信道检测板检测出。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：由所述主控台通过在移动台已设置的监听装置，监听报警移动台周围情况，并通过调制解调器执行有关的断电路、断电源及强制停车指令。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主检测点接收到警情信号是由其接收天线通过定向耦合器耦合出模拟蜂窝网基站所需检测的信号，或者由用另一全向接收天线作检测天线，接收到模拟蜂窝网基站和移动台所需检测的信号。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确认移动台的过程包括以下步骤：由模拟网接收来自主控台的呼叫移动台的指令，并向某一移动台的呼叫，所述主检测点收到基站呼叫后，将已登记的合法被呼叫移动台的台身份信息、指派话音信道和接通后的信号场强，并通过单片机调制解调器，传回主控台。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测点用全向天线和检测板接收主控中心道设置指令和接收移动台场强信息。
7、根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，在所述确认移动台的过程中，所述主检测点由前向信道检测板接收基站控制信道中的话音信道指派指令，将检测板信道置于同移动台相同的话音信道，检测移动台场强。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在基站所在位置架设的数据设备，或电话线通过调制解调器传送由主基站控制信道检测板所检测出的被测移动台的身份信息、话音信道和场强信息到主控台，主控台通过数传设备或电话线，将被测移动台的话音信道号指送给周围基站的检测板，使检测板检测同一移动台的场强信号，传回主控台。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述报警移动台位置是这样确定的：通过3个或三个以上的检测板在接收点中检测出的移动台到相应坐标的场强值经规一化后，通过软件计算，得出移动台的确定位置，场强规一化后也可通过与事前在各检测点控制区域内实测的值相比较，得出最接近点的地址。
10、一种模拟蜂窝多基站定位系统，包括安装在机动车辆上的报警移动台、设置在监测中心的主控台、分布设置在基站附近的主检测点和多个检测点，移动台与主控台之间通过天线进行数据传输，所述检测点包括接有天线的检测板、连接电话网的调制解调器以及连接在调制解调器和检测板之间的单片机，所述主检测点包括用于发送移动台对话音信道指派信息的前向信道检测板、用于检测移动台场强信息的场强检测板、用于移动台越区切换的前向话音检测板、用于处理移动台标识信息的反向信道检测板，以及单片机和连接在单片机与电话线之间的调制解调器。
11、根据权利要求10所述的模拟蜂窝多基站定位系统，其特征在于，所述主控台包括Modem架，与所述Modem架连接的主控计算机，所述主控计算机还接有显示装置，所述Modem架通过多个Modem与公用数据网连接。
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1999
- 1999-09-22 CN CN99120913A patent/CN1101123C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1289218A (zh) | 2001-03-28 |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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