CN114189823A - 一种5g网络的终端定位设备和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G网络的终端定位设备和定位方法，该方法包括：终端定位设备执行以下步骤：发送连续测量命令；在移动式5G基站当前位置通过定向天线，在前后左右同时对5G终端的上行信号测量其正交频分复用OFDM信号的信号强度RSSI值；判断某方向的信号强度RSSI值为最大值时，根据方向和信号强度RSSI最大值，移动至对应方向上的下一个位置测量信号强度RSSI值并判断移动位置，通过逐步逼近方式确定5G终端的位置。本发明基于单个5G移动基站系统，结合定向天线对终端的上行RSSI测量值，减少了对多基站，WIFI或者GPS等辅助定位信息的需要和数据处理的需求；对室内环境下定位的精度得到较大的提高，这样大大提高了工作效率，解决了某些场景下无法精确定位的问题。

Description

一种5G网络的终端定位设备和定位方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种5G网络的终端定位设备和定位方法。

背景技术

5G移动网络由无线接入网、核心网、业务网等组成，其中无线接入网是其中重要组成部分，负责终端到核心网的空口连接管理、移动性管理及对业务完成承载等服务的实现。无线接入网作为5G移动网络提供的终端与业务网络的空中接口，其信令面的处理流程和消息对用户5G网络的接入起着重要作用。

因此，在无线网络的各个时代，存在以下几种终端定位方式，一是通过不同基站的已知位置，结合终端信号到达基站的角度，时间等因素来联合测量终端的位置信息，定位终端的位置，这是常用的一种方式。二是通过终端在信令中携带的大小区标识，结合大小区对应的基站位置来粗略确定终端的位置信息，这种方式下终端的位置信息范围很大，定位精度较粗，不能满足一些行业的应用。三是通过终端测量网络RSRP，终端测量到的WIFI，GPS位置信息等信息，通过后台的专门定位服务器和流程等，加上一定的数据处理算法等对终端的位置进行推测和计算，相比于前两种方式精确度提高不少，这也是现在主流的定位终端的方法；但是这种终端定位方法仍存在一些问题：

上述的定位方式一般要求基站的数量都是三个以上，如果结合GPS或者WIFI，RFID，蓝牙等，需要基站的数量会下降，精度也会提高，但是通常来讲要想提高位置精度，通常是需要大量数据进行积累和处理，例如现在的打车软件、外卖软件等基本采用类似的大数据方式提供位置信息；对于特定行业和特定场景，比如室内场景，这种方式的精度无法满足，要求的大数据处理方式无法没有相应的数据量和处理能力。对于需要运营商在后台结合终端测量RSRP，无线网络的基站位置，信令层面的信息等，又因为法律法规、网络的不断变化等问题，一来不能随时确定某个具体终端的实时位置信息，二来这种方式的定位精度依然无法满足。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种5G网络的终端定位设备和定位方法。

本发明实施例提供一种5G网络的终端定位设备和定位方法，包括：移动式5G基站和定向天线；

其中，所述移动式5G基站使5G终端上行发射功率保持最大，且使5G终端在上行保持持续的信号发射；所述定向天线的水平和垂直波瓣角小至最低要求能够判断出前后左右四个方向。

进一步地，所述移动式5G基站在信令层面和调度层面使5G终端上行发射功率保持最大，且使5G终端在上行保持持续的信号发射。

进一步地，所述波瓣角的设计因素包括：频段、定向天线的尺寸、定向天线的增益。

还有，本发明实施例提供一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，所述终端定位设备执行以下步骤：

发送连续测量命令；

在移动式5G基站当前位置通过定向天线，在前后左右同时对5G终端的上行信号测量其正交频分复用OFDM信号的信号强度RSSI值；

判断某方向的信号强度RSSI值为最大值时，根据方向和信号强度RSSI最大值，移动至对应方向上的下一个位置测量信号强度RSSI值并判断移动位置，通过逐步逼近方式确定5G终端的位置。

进一步地，本发明实施例提供一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，还包括：

判断某方向的信号强度RSSI值非最大值时，确定该方向的测量值无效。

进一步地，本发明实施例提供一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，还包括：

根据现有5G网络信息，设置终端定位设备的参数。

进一步地，本发明实施例提供一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，还包括：

将5G终端驻留到终端定位设备，并通过所述终端定位设备测量到5G终端的第一条信号强度RSSI值。

进一步地，本发明实施例提供一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，还包括：

将每个位置处测量到的信号强度RSSI最大值，显示在测量曲线上；

根据显示的信号强度RSSI最大值趋势，通过不断重复测量信号强度RSSI值和移动位置，逐步逼近5G终端。

本发明实施例提供的上述的5G网络的终端定位设备和定位方法，与现有技术相比，其有益效果如下：

本发明提供一种基于单个5G基站的终端定位设备，用于解决寻找终端的过程中终端精确位置问题，及提供一种基于5G单基站的终端定位系统，用以保证上述设备的实现和应用。具体地，本发明基于单个5G移动基站系统，结合定向天线对终端的上行RSSI测量值，减少了对多基站，WIFI或者GPS等辅助定位信息的需要和数据处理的需求；对室内环境下定位的精度得到较大的提高，这样大大提高了工作效率，解决了某些场景下无法精确定位的问题。

附图说明

图1为一个实施例中提供的一种5G网络的终端定位方法流程图；

图2为一个实施例中提供的一种5G网络的终端定位方法中设备准备步骤流程图；

图3为一个实施例中提供的一种5G网络的终端定位方法中测量信息采集与分析步骤流程图；

图4为一个实施例中提供的一种5G网络的终端定位方法中分析结果显示步骤流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例：

本发明的一种5G网络终端定位的方法和设备，所述定位设备即为5G基站，包括5G基站、定向天线。其中，所述方法包括设备准备、测量信息的采集与分析、分析结果显示。使得在单个5G基站的情况下，能够实现5G终端的定位，能够提高定位的精度，而且能够解决室内定位的场景下终端定位的目的，提高工作效率。

具体地，图1给出了本发明涉及方法的三个步骤：

101、定位设备准备阶段，需要根据网络的参数，设置定位设备的各种启动参数。

102、采集终端的测量信息，进行分析，根据测量的结果和算法，进行终端位置的判断。

103、将102采集的测量结果进行分析，以辅助102进行下一步的测量位置选点，重复执行102；通过这样的迭代过程逐步逼近终端，实现5G网络的终端定位。

上述定位设备具体包括移动式5G基站，结合定向天线，配合相应的供电系统等。且定位设备使用的基站相比于标准的5G，需要做如下专门的处理：

(1)针对要定位的终端使其上行发射功率保持最大。

标准的基站因为要考虑对其他用户的干扰和降低对基站的干扰，都会采用闭环工控算法，即靠近基站时降低终端发射功率，远离基站时增大终端发射功率；但是这对定位来讲是不合适的，无法根据接收到的RSSI来进行距离的粗略判断，因为发射的功率在不断变化，没有基准。

(2)需要终端在上行保持持续的或者间隔较低的连续发射

在常规的网络中，只有终端有上行数据要发送时才会在上行发射信号，这种发生的一般规律是离散的，而且间隔比较大，对于定位来讲，在定位基站测连续测量到上行RSSI，因此也就无法进行连续的判断。因此定位基站需要在信令层面和调度层面，持续让终端在上行进行信号发射，这样才能保证在上行能够持续测量到RSSI，为下一步的算法处理提供输入。

以上是在定位主设备层面的原理。

在定向天线方面，主要要解决的问题是方向判断，需要在接收到上行终端发射的信号时，尽可能判断出一个方向，这对天线的要求是它的水平和垂直波瓣角要小，这样天线信号的指向性会更好，天线的波瓣角设计需要考虑频段，天线的尺寸，天线的增益等，不在本专利中描述。但是在定位设备上最低要求是能够判断出前后左右四个方向，为下一个测量点提供基本判断。

从整体系统定位方法的逻辑角度，就是通过一个移动的5G基站结合定向天线，使得5G终端驻留在设备内，结合基站侧的特定功能，对终端的上行信号测量其OFDM信号的RSSI，然后根据方向和RSSI最大值，移动到下一个点，继续重复前面的测量和判断处理，通过逐步逼近的方式确定终端的位置。

上述方法中移动到下一个点的依据是两个点的位置RSSI有差异即可。且这种定位方式的定位精度能够达到1米级，而且在室内的情况下不依赖于GPS，WiFi等信息，能够非常准确得确定终端的位置，非常有价值。

对于步骤101，参见图2，设备准备包括：

201、5G网络终端定位设备开机，根据现有网络的信息，设置设备的参数。

202、5G终端驻留到5G网络终端定位设备，从而得到测量到该5G终端的第一条测量信息结果。

对于步骤102，参见图3，测量信息采集与分析包括：

301、5G网络终端定位设备开始执行连续测量命令。

302、在5G基站当前位置通过定向天线，在前后左右同时测量终端的RSSI信息。

303、判断该方向测量RSSI值是否最大。该方向值最大的情况下，沿该方向继续到下一个位置。

304、该方向值非最大的情况下，该方向的测量值无效。

对于上述步骤103，参见图4，测量结果显示包括：

401、根据在每个位置测量到的RSSI最大值，显示在测量曲线上。

402、根据显示的最大值趋势，通过不断在重复之前的测量和移动位置算法，逐步逼近终端。

总之，本发明实施中的5G网络终端定位方法和设备可以应用于各种需要对5G终端进行定位的场景，使使用人员更方便高效的进行终端定位，且本发明实施的5G网络终端定位包括如下有益效果：

1、使用方便，可以提高性能测试的准确性、节省时间成本。

2、自动化集成，可重复执行。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种5G网络的终端定位设备，其特征在于，包括：移动式5G基站和定向天线；

其中，所述移动式5G基站使5G终端上行发射功率保持最大，且使5G终端在上行保持持续的信号发射；所述定向天线的水平和垂直波瓣角小至最低要求能够判断出前后左右四个方向。

2.如权利要求1所述的一种5G网络的终端定位设备，其特征在于，所述移动式5G基站在信令层面和调度层面使5G终端上行发射功率保持最大，且使5G终端在上行保持持续的信号发射。

3.如权利要求1所述的一种5G网络的终端定位设备，其特征在于，所述波瓣角的设计因素包括：频段、定向天线的尺寸、定向天线的增益。

4.一种基于权利要求1～3任一项所述的5G网络的终端定位设备的定位方法，其特征在于，所述终端定位设备执行以下步骤：

发送连续测量命令；

在移动式5G基站当前位置通过定向天线，在前后左右同时对5G终端的上行信号测量其正交频分复用OFDM信号的信号强度RSSI值；

判断某方向的信号强度RSSI值为最大值时，根据方向和信号强度RSSI最大值，移动至对应方向上的下一个位置测量信号强度RSSI值并判断移动位置，通过逐步逼近方式确定5G终端的位置。

5.如权利要求4所述的一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，其特征在于，还包括：

判断某方向的信号强度RSSI值非最大值时，确定该方向的测量值无效。

6.如权利要求4所述的一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，其特征在于，还包括：

根据现有5G网络信息，设置终端定位设备的参数。

7.如权利要求6所述的一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，其特征在于，还包括：

将5G终端驻留到终端定位设备，并通过所述终端定位设备测量到5G终端的第一条信号强度RSSI值。

8.如权利要求4所述的一种基于5G网络的终端定位设备的定位方法，其特征在于，还包括：

将每个位置处测量到的信号强度RSSI最大值，显示在测量曲线上；

根据显示的信号强度RSSI最大值趋势，通过不断重复测量信号强度RSSI值和移动位置，逐步逼近5G终端。

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