CN110839276A - 一种定位方法、装置和通信设备 - Google Patents

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刘文聪
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Abstract

本发明的目的是提供一种定位方法、装置和通信设备。根据本发明的一个方面，提供了一种定位方法，所述方法包括以下步骤：在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE；如果探测到目标UE接入到无线通信网，则获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息；基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。本发明具有以下优点：通过可移动的通信设备来创建无线通信网供UE接入，能够在没有网络覆盖的情况下搜寻和定位目标UE，使得基于移动通信标准的所有移动电话都能够接入网络并利用其定位功能，因而不需要具有GNSS接收机和相应的定位软件。

Description

一种定位方法、装置和通信设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种定位方法、装置和通信设备。
背景技术
现有技术中，当移动电话在移动网络的覆盖范围内时，可以通过全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)、观测到的到达时间差(Observed TimeDifference Of Arrival,OTDOA)、小区ID或增强的小区ID等方式来定位移动电话，并且可通过网络传输位置信息至相关的接收方。然而，在没有网络覆盖的情况下，例如在农村地区或在网络基础设施受损或被破坏的区域，上述OTDOA小区ID或增强的小区ID的方案无法工作。具有GNSS接收机的移动电话虽然能够获取GNSS信号，但由于没有网络覆盖其位置信息无法传输至相关的接收方。
因此，基于现有技术的方案在没有网络覆盖的情况下一般无法定位移动电话并传输该移动电话的位置信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种定位方法、装置和通信设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种定位方法，其中，所述方法由定位装置执行，所述定位装置包含于可移动的通信设备中，所述方法包括以下步骤：
a在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE；
b如果探测到目标UE接入到无线通信网，则获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息；
其中，所述方法还包括以下步骤：
c基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
根据本发明的一个方面，提供了一种定位装置，其中，所述定位装置包含于可移动的通信设备中，所述定位装置包括：
网络创建装置，用于在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE；
初始定位装置，用于如果探测到目标UE接入到无线通信网，则获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息；
其中，所述定位装置还包括：
精确定位装置，用于基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
根据本发明的一个方面，提供了一种可移动的通信设备，其特征在于，所述通信设备包括根据本发明的定位装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过可移动的通信设备来创建无线通信网供UE接入，能够在没有网络覆盖的情况下搜寻和定位目标UE，使得基于移动通信标准的所有移动电话都能够接入网络并利用其定位功能，因而不需要具有GNSS接收机和相应的定位软件。并且，根据本发明的方案可通过多次移动通信设备的位置来测量目标UE的位置，提高了定位精度。并且，根据本发明的方案能够实现由多个通信设备并行多点测量，从而进一步提高了定位精度，减少了测量延迟。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示意出了根据本发明的一种方法流程图；
图2示出了根据本发明的一个优选方案的定位方法流程图；
图3示出了根据本发明的一个示例性的应用场景的示意图；
图4示意出了根据本发明的一种定位装置的结构示意图；
图5示出了根据本发明的一个优选方案的定位装置和处理装置的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1示出了根据本发明的一种定位方法流程图。
其中，根据本发明的方法由定位装置执行，所述定位装置包含于可移动的通信设备中。
所述通信设备包括各种可创建无线通信网以供用户设备接入的设备。优选地，所述通信设备为可移动的基站收发信台Base Transceiver Station，BTS)。其中，演进分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)的部分功能被集成到BTS中，使得该BTS可用于移动电话的接入。
优选地，根据本发明的可移动的通信设备重量轻，可载于多种交通工具中。
参照图1，在步骤S101中，定位装置装置在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE。
具体地，定位装置配置SIB中所有可能的PLMN标识，以使目标UE能够启动附着过程。
接着，已开机目标UE选择一个PLMN后，执行如协议TS36304中所描述的小区选择过程，该过程允许其选择合适的小区以接入可用的服务。
在步骤S102中，如果探测到目标UE接入到无线通信网，则定位装置获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
其中，所述位置信息包括但不限于以下至少任一项：
1)目标UE所处位置在地图上所对应的坐标信息；其中，所述坐标信息可通过多种坐标体系来表示，例如经纬度坐标系等；
2)目标UE所处位置在地图上所对应的地址信息。
优选地，所述目标UE通过发送分组随机接入信道(PRACH)前导序列至通信设备来发起随机接入过程，定位装置通过执行PRACH探测来获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
其中，定位装置可通过多种方式来获取目标UE的初始位置信息，例如执行物理上行共享信道(PUSCH)探测等，本领域技术人员可基于实际需求选择合适的方式获取目标UE的初始位置信息。
优选地，如果定位装置在所述预定范围内没有搜寻到目标UE，则定位装置重新确定新的预定范围来搜寻目标UE。
其中，定位装置可将当前的预定范围扩大，并将扩大后的范围作为新的预定范围。或者，定位装置将与当前的预定范围相邻的区域作为新的预定范围。
例如，定位装置在以位置点location_1为圆心半径为10千米的区域内创建无线通信网来搜寻目标UE，如果没有搜寻到目标UE，则通信定位装置将以位置点location_1向北10千米的位置点为圆心半径为10千米的区域作为新的预定范围，并在该新的预定范围内创建无线通信网来搜寻目标UE。
继续参照图1，在步骤S103中，定位装置基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
其中，定位装置通过预先执行步骤S104(图未示)来指示目标UE在接入到无线通信网后持续发送上行传输数据。具体地，定位装置周期性地改变SIB，使得目标UE根据定位装置的指示持续地进行上行传输。
优选地，定位装置通过执行PUSCH探测来重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
优选地，通信设备在同一位置多次测量目标UE的位置，并基于每次测量的位置信息得到目标UE的精确位置信息。
优选地，所述通信设备通过多次移动自身的位置来测量目标UE的位置，所述步骤S3包括以下步骤S1031。
在步骤S1031中，定位装置根据通信设备在不同位置时测量到的自身和目标UE之间的距离，得到目标UE的精确位置信息。
例如，以精度衰减因子(Dilution Of Precision，DOP)来测量定位精度，并基于以下公式(1)和(2)来计算水平DOP(HDOP)和垂直DOP(VDOP)。
Figure BDA0001766641380000051
其中，σ表示伪距的测量均方根误差(RMSE)，σx,σy和σz表示目标UE的位置分别在x，y和z方向上的测量均方根误差。其中，通过增加测量的次数，定位精度将进一步提高。
需要说明的是，本领域技术人员应熟悉，在进行多次测量后，定位装置可通过多种算法来预估和计算目标UE的精确位置信息，本领域技术人员可基于实际需求选择合适的方式获取目标UE的精确位置信息。
根据本发明的一个优选实施例，多个可移动的通信设备一起执行定位目标UE的操作，根据本发明的方法包括步骤S105(图未示)和步骤S106(图未示)。
在步骤S105中，定位装置将已获得的目标UE的初始位置信息或精确位置信息作为位置相关信息发送至其他至少一个通信设备。
在步骤S106中，定位装置接收来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息。
优选地，定位装置基于自身多次测量的位置信息和来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息，得到目标UE的精确位置信息。
根据本发明的一个优选实施方案，定位装置可与处理装置进行交互，来对定位装置所获得的位置信息进行处理。优选地，处理装置包含于远程的设备中，用于对所获得的位置信息进行处理。
图2示出了根据本发明的一个优选方案的定位方法流程图。根据本发明的方法包括由定位装置执行的步骤S101、步骤S102、步骤S107、步骤S103、步骤S108和步骤S109，和由处理装置执行的步骤S201和步骤S202。
参照图2，在执行完步骤S101和步骤S102的操作后，定位装置在步骤S107中向处理装置发送所述初始位置信息。
接着，定位装置执行步骤S103来获得目标UE的精确位置信息。
接着，在步骤S108中，定位装置基于已获得的目标UE的精确位置信息，生成相应的定位结果信息并存储。
接着，在步骤S109中，将定位结果信息发送至处理装置，以进行后续处理操作。
在步骤S201中，处理装置接收来自通信设备的定位结果信息。
接着，在步骤S202中，处理装置基于定位结果信息执行相应的数据处理操作。
其中，所述数据处理操作包括各种可针对位置信息进行的处理操作，例如，在设备的显示屏中显示目标UE的精确位置，或者对所获得的目标UE的位置信息做进一步的整合处理等等。
根据本发明的方法，通过可移动的通信设备来创建无线通信网供UE接入，能够在没有网络覆盖的情况下搜寻和定位目标UE，使得基于移动通信标准的所有移动电话都能够接入网络并利用其定位功能，因而不需要具有GNSS接收机和相应的定位软件。并且，根据本发明的方案可通过多次移动通信设备的位置来测量目标UE的位置，提高了定位精度。并且，根据本发明的方案能够实现由多个通信设备并行多点测量，从而进一步提高了定位精度，减少了测量延迟。
图3示出了根据本发明的一个示例性的应用场景的示意图。
参照图3，根据本发明的定位装置包含于无人机运载的BTS，用于帮助搜救人员搜寻受害者。其中，演进分组核心网的部分功能被集成到BTS中，使得该BTS可用于移动电话的接入。并且，远程的数据控制台与该BTS相连接，以接收BTS所传输的数据。
携带手机的受害者在某一区域走失等待救援，并且该区域没有网络覆盖。则搜救人员根据地形确定目标区域的搜索点以及最大搜索半径为8公里。搜救人员携带上述无人机运载的BTS到这些搜索点开始搜索。如图3所示，外部的圆形区域表示搜索区域，无人机上的BTS所创建的圆形网络覆盖区域的半径约为4公里，则无人机以大圆内部的半径为4公里圆圈为路径移动来进行搜寻。
BTS中的定位装置在步骤S101中在预定范围内创建无线通信网，以搜寻受害者使用的手机，即目标UE。接着，定位装置在步骤S102中通过执行PRACH探测来获取目标UE的位置信息，作为初始位置信息。
接着，无人机基于所述初始位置信息多次移动自身的位置。每次移动位置后，定位装置分别测量自身和目标UE之间的距离，并据此得到目标UE的精确位置信息。定位装置将包含目标UE的精确位置的定位结果信息发送至远程数据控制台来进行显示。
如果定位装置在当前的搜索点对应的预定范围内没有搜寻到目标UE，则继续寻找下一个搜索点来基于新的预定范围来搜寻。
图4示意出了根据本发明的一种定位装置的结构示意图。根据本发明的定位装置包括网络创建装置101、初始定位装置102和精确定位装置103。
参照图4，网络创建装置101在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE。
具体地，网络创建装置101配置SIB中所有可能的PLMN标识，以使目标UE能够启动附着过程。
接着，已开机目标UE选择一个PLMN后，执行如协议TS36304中所描述的小区选择过程，该过程允许其选择合适的小区以接入可用的服务。
如果探测到目标UE接入到无线通信网，则初始定位装置102获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
其中，所述位置信息包括但不限于以下至少任一项：
1)目标UE所处位置在地图上所对应的坐标信息；其中，所述坐标信息可通过多种坐标体系来表示，例如经纬度坐标系等；
2)目标UE所处位置在地图上所对应的地址信息。
优选地，所述目标UE通过发送物理随机接入信道(PRACH)前导序列至通信设备来发起随机接入过程，定位装置通过执行PRACH探测来获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
其中，初始定位装置102可通过多种方式来获取目标UE的初始位置信息，例如执行物理上行共享信道(PUSCH)探测等，本领域技术人员可基于实际需求选择合适的方式获取目标UE的初始位置信息。
优选地，如果定位装置在所述预定范围内没有搜寻到目标UE，则定位装置重新确定新的预定范围来搜寻目标UE。
其中，定位装置可将当前的预定范围扩大，并将扩大后的范围作为新的预定范围。或者，定位装置将与当前的预定范围相邻的区域作为新的预定范围。
例如，定位装置在以位置点location_1为圆心半径为10千米的区域内创建无线通信网来搜寻目标UE，如果没有搜寻到目标UE，则通信定位装置将以位置点location_1向北10千米的位置点为圆心半径为10千米的区域作为新的预定范围，并在该新的预定范围内创建无线通信网来搜寻目标UE。
继续参照图4，精确定位装置103基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
其中，定位装置包括传输指示装置(图未示)，通过预先执行传输指示装置的操作来指示目标UE在接入到无线通信网后持续发送上行传输数据。具体地，传输指示装置周期性地改变SIB，使得目标UE根据定位装置的指示持续地进行上行传输。
优选地，精确定位装置103通过执行PUSCH探测来重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
优选地，通信设备在同一位置多次测量目标UE的位置，精确定位装置103基于每次测量的位置信息得到目标UE的精确位置信息。
优选地，所述通信设备通过多次移动自身的位置来测量目标UE的位置，精确定位装置103根据通信设备在不同位置时测量到的自身和目标UE之间的距离，得到目标UE的精确位置信息。
需要说明的是，本领域技术人员应熟悉，在进行多次测量后，定位装置可通过多种算法来预估和计算目标UE的精确位置信息，本领域技术人员可基于实际需求选择合适的方式获取目标UE的精确位置信息。
根据本发明的一个优选实施例，多个可移动的通信设备一起执行定位目标UE的操作，根据本发明的定位装置包括数据发送装置(图未示)和数据接收装置(图未示)。
数据发送装置将已获得的目标UE的初始位置信息或精确位置信息作为位置相关信息发送至其他至少一个通信设备。
数据接收装置接收来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息。
优选地，精确定位装置103基于自身多次测量的位置信息和来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息，得到目标UE的精确位置信息。
图5示出了根据本发明的一个优选方案的定位装置和处理装置的结构示意图。根据本优选实施方案的定位装置1包括网络创建装置101、初始定位装置102、精确定位装置103、结果生成装置107和结果发送装置108，根据本优选实施方案的处理装置2包括定位接收装置201和数据处理装置202。
参照图5，在执行完网络创建装置101和初始定位装置102的操作后，定位装置向控制装置发送所述初始位置信息。
接着，执行精确定位装置103获得目标UE的精确位置信息。
接着，结果生成装置107基于已获得的目标UE的精确位置信息，生成相应的定位结果信息并存储。
接着，结果发送装置108将定位结果信息发送至处理装置，以进行后续处理操作。
定位接收装置201接收来自通信设备的定位结果信息。
接着，数据处理装置202基于定位结果信息执行相应的数据处理操作。
其中，所述数据处理操作包括各种可针对位置信息进行的处理操作，例如，在设备的显示屏中显示目标UE的精确位置，或者对所获得的目标UE的位置信息做进一步的整合处理等等。
根据本发明的方案，通过可移动的通信设备来创建无线通信网供UE接入，能够在没有网络覆盖的情况下搜寻和定位目标UE，使得基于移动通信标准的所有移动电话都能够接入网络并利用其定位功能，因而不需要具有GNSS接收机和相应的定位软件。并且，根据本发明的方案可通过多次移动通信设备的位置来测量目标UE的位置，提高了定位精度。并且，根据本发明的方案能够实现由多个通信设备并行多点测量，从而进一步提高了定位精度，减少了测量延迟。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (13)

1.一种定位方法，其中，所述方法由定位装置执行，所述定位装置包含于可移动的通信设备中，所述方法包括以下步骤：
a在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE；
b如果探测到目标UE接入到无线通信网，则获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息；
其中，所述方法还包括以下步骤：
c基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信设备通过多次移动自身的位置来测量目标UE的位置，所述步骤c包括以下步骤：
-根据通信设备在不同位置时测量到的自身和目标UE之间的距离，得到目标UE的精确位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，多个可移动的通信设备一起执行定位目标UE的操作，所述方法包括以下步骤：
-将已获得的目标UE的初始位置信息或精确位置信息作为位置相关信息发送至其他至少一个通信设备；
-接收来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述目标UE通过发送PRACH前导序列至通信设备来发起随机接入过程，所述步骤b包括以下步骤：
-通过执行PRACH探测来获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-指示目标UE在接入到无线通信网后持续发送上行传输数据。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-基于已获得的目标UE的精确位置信息，生成相应的定位结果信息并储存；
-将定位结果信息发送至处理装置，以进行后续处理操作。
7.一种定位装置，其中，所述定位装置包含于可移动的通信设备中，所述定位装置包括：
网络创建装置，用于在预定范围内创建无线通信网，以搜寻目标UE；
初始定位装置，用于如果探测到目标UE接入到无线通信网，则获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息；
其中，所述定位装置还包括：
精确定位装置，用于基于来自目标UE的上行传输数据，重复测量目标UE的位置至少一次，以获得目标UE的精确位置信息。
8.根据权利要求7所述的定位装置，其中，所述通信设备通过多次移动自身的位置来测量目标UE的位置，所述精确定位装置用于：
-根据通信设备在不同位置时测量到的自身和目标UE之间的距离，得到目标UE的精确位置信息。
9.根据权利要求7或8所述的定位装置，其中，多个可移动的通信设备一起执行定位目标UE的操作，所述定位装置包括：
数据发送装置，用于将已获得的目标UE的初始位置信息或精确位置信息作为位置相关信息发送至其他至少一个通信设备；
数据接收装置，用于接收来自其他通信设备的目标UE的位置相关信息。
10.根据权利要求7或8所述的定位装置，其中，所述目标UE通过发送PRACH前导序列至通信设备来发起随机接入过程，所述初始定位装置用于：
-通过执行PRACH探测来获取目标UE的位置信息，作为目标UE的初始位置信息。
11.根据权利要求7或8所述的定位装置，其中，所述定位装置包括：
传输指示装置，用于指示目标UE在接入到无线通信网后持续发送上行传输数据。
12.根据权利要求7或8所述的定位装置，其中，所述定位装置包括：
结果生成装置，用于基于已获得的目标UE的精确位置信息，生成相应的定位结果信息并存储；
结果发送装置，用于将定位结果信息发送至处理装置，以进行后续处理操作。
13.一种可移动的通信设备，其特征在于，所述通信设备包括如权利要求7至12所述的定位装置。
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