CN1447617A - 移动通信终端的位置跟踪系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动通信终端的位置跟踪系统和方法。该系统和方法涉及到使移动通信终端采用预定间隔发送包含判别信息的预定信号。多个基站根据从移动终端发送的预定信号的接收时间来计算与移动终端之间的距离，然后把这些距离值发送到小区控制器。小区控制器使用从基站发送的距离值来跟踪移动终端的位置。因此，该系统和方法无需GPS接收器来计算终端位置，从而有助于系统实现、降低成本、并减少移动通信系统的位置误差范围。

Description

移动通信终端的位置跟踪系统和方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信终端，具体涉及用于在服务区跟踪终端位置的系统和方法。

背景技术

一种用于跟踪移动通信终端位置的常规系统涉及在终端安装全球定位系统(GPS)接收器，然后通过对从低地球轨道接收的卫星信号进行分析来确定位置。第二种常规系统使用无线通信系统网络来跟踪终端位置。以下将对这些方法进行说明。

图1示出了用于通过对来自低地球轨道卫星的卫星信号进行分析来跟踪移动通信终端位置的第一种常规系统。该系统包括卫星接收装置10，该卫星接收装置10接收从多个通用GPS卫星(1～N)发送的卫星信号。然后，使用在所接收信号中包含的位置信息以及所接收信号的时间偏差来跟踪终端位置。

在该位置跟踪系统中，GPS卫星(1～N)和卫星接收装置10首先需要大量锁定时间。而且，卫星信号的发送/接收受到邻接建筑的干扰，并且卫星信号的接收灵敏度非常弱。因此，移动通信终端的位置识别不准确，并且需要大量成本。

图2示出了用于使用无线通信系统网络来跟踪移动通信终端位置的第二种常规系统。该系统包括多个基站22-1、22-2、...、22-n，这些基站接收从移动通信终端21发送的预定信号。然后，位置计算装置23根据从多个基站输入的预定信号以及所接收信号之间的接收时间偏差，使用位置信息来计算终端位置。计算结果被提供给移动通信终端21。

上述第二种常规系统根据移动通信终端21和基站22-1、22-2、...、22-n之间的距离差来进行位置跟踪。结果，位置远离终端的基站在接收为计算位置所必要的信号方面有困难，因为该基站对于从终端发送的信号来说接收灵敏度微弱。为了解决该问题，现已提议增加对应终端的传送力的强度。然而，现已表明，传送力增强的终端并不容易识别从位置远离终端的基站发送的信号。也就是说，在用于使用无线通信系统网络来跟踪移动通信终端的常规系统中，即使GPS接收器不必安装在移动通信终端，终端位置的误差范围也很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动通信终端的位置跟踪系统和方法，该系统和方法通过根据用于从终端发送到基站的预定信号的延迟时间来计算在终端和基站之间的距离，从而跟踪移动通信终端的位置。

本发明的另一目的是提供具有距离计算算法处理单元的基站，该处理单元计算在基站和移动通信终端之间的距离。

为了实现本发明的这些和其他目的和优点，本发明提供了一种移动通信终端的位置跟踪系统，该系统包括：移动通信终端，用于采用预定间隔发送包含判别信息的预定信号；多个基站，用于根据从移动通信终端发送的预定信号的接收时间来计算与移动通信终端之间的距离，然后发送该距离值；以及小区控制器，用于通过使用从多个基站发送的距离值来跟踪移动通信终端的位置。这里，小区控制器事先在表中设定/存储与各自距离值对应的位置信息，并使用该表来确认位置信息，从而确定与移动通信终端的位置最类似的区域。

本发明还提供了一种移动通信终端的位置跟踪方法，该方法包括：对基站周围的区域进行划分，计算在位于所划分区域的移动通信终端与各基站之间的距离，并事先在小区控制器的表中设定/存储距离值以及与该距离值对应的位置信息；接收从移动通信终端发送的判别信息，并根据用于接收该判别信息的延迟时间来计算在移动通信终端和各自基站之间的距离；把所计算的距离值发送到小区控制器；以及使用小区控制器的表来判别与从各自基站发送的移动终端和各自基站之间的距离值对应的位置信息，从而跟踪移动通信终端的位置。

附图说明

图1是示出用于根据常规低地球轨道卫星对卫星信号进行分析来跟踪移动通信终端位置的第一系统的构成的图；

图2是示出用于使用常规无线通信系统网络来跟踪移动通信终端位置的第二系统的构成的图；

图3是示出根据本发明一个实施例的移动通信终端的位置跟踪系统的图；

图4是示出如何根据从移动通信终端发送的预定信号的延迟时间在基站和移动通信终端之间进行距离计算的图；以及

图5是对根据本发明一个实施例的移动通信终端的位置跟踪方法进行说明的图。

具体实施方式

图3示出根据本发明一实施例的移动通信终端的位置跟踪系统的图。

该系统包括：移动通信终端31、32和33，基站41、42和43，以及小区控制器51。移动通信终端采用预定间隔发送包含判别信息的预定信号。基站根据用于接收从移动通信终端发送的预定信息的时间，计算与移动通信终端之间的距离值。然后，基站发送该距离值。小区控制器使用从多个基站发送的距离值来跟踪移动通信终端的位置。在该系统中，基站设有距离计算算法处理单元41A、42A和43A，这些处理单元计算与移动通信终端31、32和33之间的各自距离。

以下将对本发明的位置跟踪系统的操作进行说明。

首先，各个移动通信终端31、32和33采用预定间隔把包含它们的判别信息的预定信号发送到基站41、42和43。

然后，对于各终端31、32和33来说，基站41、42和43根据用于接收来自该终端的预定信号的延迟时间，计算与移动通信终端之间的距离。此时，为了更准确计算该距离，有必要须考虑在基站安装的天线高度，并且采用勾股定理(Pythagorean theorem)。

在基站41、42和43安装的距离计算算法处理单元41A、42A和43A包含用于计算与移动通信终端之间的距离的算法，并通过这些算法计算准确距离值。此时，该算法可作为一程序来实现，该程序根据勾股定理，顺次计算在移动通信终端和基站之间的距离。以下将对使用勾股定理进行的距离计算进行说明。

图4是对根据从移动通信终端发送的预定信号的延迟时间在一个基站和移动通信终端之间的距离计算进行说明的图。

如图所示，在基站天线和移动通信终端之间的距离L是通过光速C与从终端发送到基站的预定信号的到达延迟时间T相乘而获得的。然后，在终端和基站之间的距离D是通过使用勾股定理来获得的，即： $D=\sqrt{((L\×L)-(h\×h))}.$

随后，小区控制器51根据从多个基站发送的距离值把距离信息进行组合，从而跟踪移动通信终端的位置。这里，小区控制器51在表(未示出)中设定/存储与各距离信息对应的位置信息，并通过该表识别与该距离信息对应的位置信息，从而确定与移动通信终端的位置最类似的区域。

图5是示出根据本发明一实施例的使用在小区控制器51内安装的表来跟踪终端位置的方法的图。

该方法包括：把一个或多个基站周围或近旁的区域划分成多个区域，计算在各基站与可能会位于一个所划分区域内的移动通信终端之间的距离，并事先在小区控制器的表中设定/存储该距离值以及与该距离值对应的位置信息。该方法进一步包括：接收从移动终端发送的判别信息，并根据用于接收该判别信息的延迟时间来计算在移动终端和各自基站之间的距离。然后，把计算的距离值发送到小区控制器，并通过小区控制器的表来判别与从各自基站发送的移动通信终端和各自基站之间的距离值对应的位置信息，从而跟踪移动通信终端的位置。以下是该方法的非限制性例子。

为了使用三个基站来跟踪移动通信终端的位置，把围绕该三个基站、在该三个基站近旁或者与该三个基站邻接的区域划分成A、B、C、...和I。注意，所划分区域不限于区域A～I，而是可将区域划分成更多或更少的区域。而且，即使在附图中示出了三个基站，然而本领域技术人员可意识到的是，可包含不同数量的基站。例如，如果有三个以上基站，则可跟踪位于在所划分区域外部扩展的扩展区域或者位于除中心部分以外的具体区域的终端的位置。

各个基站计算与位于所划分区域A、B、C、...和I的中心部分的终端与基站之间的距离对应的坐标值(D1_A，D2_A，D3_A)、(D1_B，D2_B，D3_B)、(D1_C，D2_C，D3_C)、...(D1_I，D2_I，D3_I)。然后，基站把这些值发送到与各自基站连接的小区控制器。小区控制器事先在基准表中设定/存储与这些坐标值对应的位置信息，并在该表中判别与这些坐标值对应的位置信息，从而跟踪终端位置。例如，如果一个移动通信终端31位于A区域的中心部分，则可按如下方式进行位置跟踪。

首先，在基站41、42和43计算与基站41、42和43和移动通信终端31之间的距离对应的坐标值，并且把这些坐标值发送到小区控制器51。然后，小区控制器51对事先在其内安装的表中设定和存储的与坐标值D1、D2和D3对应的位置信息进行判别，从而识别终端31位于A区域。

如果终端位于所划分区域中除中心部分以外的部分，则再次把预定区域划分成具体区域，并且在表中事先设定和存储对应坐标值和与这些坐标值对应的位置信息。在各自基站41、42和43计算与位于所划分具体区域中除中心部分以外的部分的终端和基站之间的距离对应的坐标值。随后，小区控制器51把这些坐标值与在表中存储的坐标值进行比较，确定该基准表中与这些坐标值对应的坐标值，并选择与这些坐标值对应的位置信息，从而跟踪移动通信终端31的位置。

移动通信终端31的位置跟踪方法适合于移动通信终端的复杂位置跟踪，由于所划分区域被重新划分成具体的区域，因而可事先在基准表中设定和存储多个坐标值以及与这些坐标值对应的位置信息。

作为位置跟踪方法的另一例，涉及以下情况，即：移动通信终端31位于一个或多个所划分区域中除中心部分以外的另一部分。这里，各自所划分区域被重新划分成几个区域而不是细小的区域，并且事先在基准表中设定和存储对应坐标值以及与这些坐标值对应的位置信息。然后，在基站41、42和43计算与位于预定区域中除中心部分以外的另一部分的终端和基站之间的距离对应的坐标值。然后，小区控制器51将这些坐标值与在该表中存储的坐标值进行比较，判别基准表中与这些坐标值最类似的坐标值，并选择与这些坐标值对应的位置信息，从而跟踪移动通信终端31的位置。

以下将对一个移动通信终端31位于A区域中除中心部分以外的其他部分的情况进行说明。

首先，在基站41、42和43计算与基站41、42和43和移动通信终端31之间的距离对应的坐标值，并且把这些坐标值发送到小区控制器51。小区控制器51根据A区域被重新划分成多个区域这一情况，把这些坐标值与事先在该表中计算和存储的坐标值进行比较，对基准表中与这些坐标值最类似的坐标值进行判别，并选择与这些坐标值对应的位置信息，从而识别为移动通信终端31位于A区域的预定区域。

因此，在除终端31以外的其他移动通信终端32、...、39位于上述区域B、C、D、......、和I中的任何地方，小区控制器51都能确定和跟踪这些终端的位置。

随后，小区控制器51把所跟踪的移动通信终端的区域信息发送到各个移动通信终端32、33、...、和39。因此，各个终端32、33、...和39通过接收该区域信息来识别其位置。

如上所述，在根据本发明的位置跟踪系统中，通过使用从终端发送到基站的预定信号的到达延迟时间来计算终端和基站之间的距离，然后对事先设定和存储与所计算距离对应的位置信息的小区控制器的表进行识别，从而跟踪移动通信终端的位置。因此，由于根据本发明的位置跟踪系统无需GPS接收器，因而有助于系统实现，而在常规终端内，在使用GPS时须有必要安装GPS接收器。而且，由于可照原样使用有关资源，因而可降低成本。

而且，当与使用无线通信系统网络来跟踪终端位置的常规位置跟踪系统相比，根据本发明的位置跟踪系统的误差范围大大减少。

由于本发明可在不背离本发明的精神或主要特性的情况下采用多种形式来实施，因而也应理解的是，如果没有其他规定，上述实施例并不受上述说明的任何细节的限制，而是应在所附权利要求中规定的本发明的精神和范围内作广义解释，因此，在该权利要求的范围内或者在该权利要求的等效范围内的所有更改和修改都将由所附权利要求包含。

Claims (20)

1.一种移动通信终端的位置跟踪系统，该系统包括：

移动终端，用于采用预定间隔发送包含其判别信息的预定信号；

多个基站，每个均根据从移动终端发送的预定信号的接收时间来计算与移动终端之间的距离；以及

小区控制器，它根据从多个基站发送的距离值来跟踪移动终端的位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中多个基站中的每个包括距离计算处理器，该距离计算处理器计算在移动终端和所述各基站之间的距离D。

3.根据权利要求2所述的系统，其中在多个基站中的每一个内的距离计算处理器根据以下方程式来计算距离D： $L=C\×T,D=\sqrt{((L\×L)-(h\×h))}$

式中，C表示光速，T表示从基站发送到终端的预定信号的到达延迟时间，h表示基站天线的高度。

4.根据权利要求2所述的系统，其中在多个基站中的每一个内的距离计算处理器根据在基站安装的天线高度来计算距离D。

5.根据权利要求1所述的系统，其中小区控制器事先在表中设定和存储与距离值对应的位置信息，当从多个基站发送这些计算值时，小区控制器通过该表来确定位置信息，从而跟踪移动通信终端的位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其中当移动终端位于预定区域内除中心部分以外的另一部分时，小区控制器把预定区域划分成细节区域，事先在表中设定/存储位于细节区域的移动终端和基站之间的距离值以及与这些距离值对应的位置信息，把在该表中存储的距离值与在跟踪移动终端时获得的实际距离值进行比较，确定表中与该实际距离值一致的距离值，并选择与该距离值对应的位置信息，从而跟踪移动通信终端的位置。

7.根据权利要求1所述的系统，其中当移动终端位于预定区域内除中心部分以外的另一部分时，小区控制器把预定区域划分成几个区域，事先在表中设定/存储位于几个区域的移动终端和基站之间的距离值以及与这些距离值对应的位置信息，把在该表中存储的距离值与在跟踪移动终端时获得的实际距离值进行比较，确定基准表中与该距离值最类似的距离值，以及选择与该距离值对应的位置信息，从而跟踪移动终端的位置。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述距离值用坐标值来表示。

9.一种移动通信终端的位置跟踪方法，该方法包括：

把基站周围的区域划分成预定数量的区域；

计算位于所划分区域的移动终端和每个基站之间的距离，并事先在小区控制器的表中设定/存储该距离值以及与这些距离值对应的位置信息；

接收从移动终端发送的判别信息，并根据用于接收该判别信息的延迟时间来计算移动终端和各个基站之间的距离；

把所计算的距离值发送到小区控制器；以及

通过小区控制器的表来判别与从各自基站发送的移动终端和各个基站之间的距离值对应的位置信息，所述位置信息与移动终端的位置对应。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在移动终端和基站之间的距离D是根据以下方程式来计算的： $L=C\×T,D=\sqrt{((L\×L)-(h\×h))}$

式中，C表示光速，T表示从基站发送到终端的预定信号的到达延迟时间，h表示基站天线高度。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

再次把位置信息发送到移动通信终端。

12.根据权利要求9所述的方法，其中计算的距离值D用坐标值来表示。

13.一种移动通信终端的位置跟踪方法，该方法包括：

当移动终端位于预定区域内除中心部分以外的另一部分时，把预定区域划分成细节区域，计算在移动终端和多个基站中的每个基站之间的距离，以及根据所述距离值事先在表中设定/存储所述距离值和位置信息；

接收从移动终端发送的判别信息，并根据所接收的判别信息的延迟时间来计算移动终端和各个基站之间的距离；

把计算的距离值发送到小区控制器；以及

把这些距离值与在该表中存储的距离值进行比较，确定该表中与这些距离值一致的距离值，并选择与该距离值对应的位置信息，所述位置信息对应于移动终端的位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在移动终端和每个基站之间的距离D是根据以下方程式来计算的： $L=C\×T,D=\sqrt{((L\×L)-(h\×h))}$

式中，C表示光速，T表示从基站发送到终端的预定信号的到达延迟时间，h表示基站天线高度。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

再次把位置信息发送到移动通信终端。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述距离值D用坐标值来表示。

17.一种移动通信终端的位置跟踪方法，该方法包括：

当移动终端位于预定区域内除中心部分以外的部分时，把预定区域划分成几个区域，计算移动终端和多个基站之间的距离，并且根据小区控制器的表中的距离值事先设定/存储距离值和位置信息；

接收从移动终端发送的判别信息，并根据所接收的该判别信息的延迟时间来计算移动通信终端和各个基站之间的距离；

把计算的距离值发送到小区控制器；以及

把这些距离值与在该表中存储的距离值进行比较，确定该表中与该这些距离值类似的距离值，并选择与该距离值对应的位置信息，所述位置信息与移动终端的位置对应。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在移动终端和各基站之间的距离D是根据以下方程式来计算的： $L=C\×T,D=\sqrt{((L\×L)-(h\×h))}$

式中，C表示光速，T表示从基站发送到终端的预定信号的到达延迟时间，h表示基站天线高度。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

再次把位置信息发送到移动终端。

20.根据权利要求17所述的方法，其中计算的距离值D用坐标值来表示。

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