CN1722894A

CN1722894A - 无线电信号匹配定位技术

Info

Publication number: CN1722894A
Application number: CN 200410004757
Authority: CN
Inventors: 仇伟军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2006-01-18

Abstract

无线电信号匹配定位技术主要应用于无线移动网络精确定位领域。无线终端接收到的信号由于其对地形和传播时障碍物具有依赖性，因而呈现出非常强的站点特殊性。因此对于每一个位置来说，该信道的多径结构对每一个位置是惟一的，如果同样的射频信号在该位置被接收到，这样的多径特征可以被认为是该位置的唯一特征或者特征签名。对这些信号进行测量并且收集所有这些多径传播分量。根据这些多径传播分量得到一个位置模式特征签名数据群，然后把这个位置特征签名数据群和预置的特征签名数据库中的数据群进行比较，就可以确定其位置。主要用途为手机、车辆、物流、个人等的定位，定位安全箱，110报警，120救护，电子黄页，查找周边信息，位置游戏等。

Description

无线电信号匹配定位技术

技术领域

本技术主要应用于无线移动网络精确定位领域。

背景技术

目前无线定位技术主要包括以下方法：

1基于移动终端GPS的技术方案

把GPS接收器与移动设备相结合，提供位置服务。

●优点：定位准确；应用范围广泛。

●缺点：■需要购买全新的设备，价格昂贵。

■电池寿命要求高。

■增加移动设备的容量和重量。

■GPS需要瞄准卫星，定位速度相对较慢。

2无线辅助型GPS解决方案(A-GPS)

A-GPS把客户机与服务器对GPS信号的处理区分开来。它在网络拥塞的环境下也能正常的工作及处理较弱的信号。A-GPS系统无需改变网络硬件，但需增加网络软件。

优点：·A-GPS具有比小区ID、E-OTD或TOA/TDOA/更高的定位精度，

·可在不需要LMU的情况下在异步或同步网络中工作。

缺点：·用户需要购置具有A-GPS功能的手机

3TOA(Uplink Time of Arrival)

一种基于信元技术的系统。测量移动设备把信号发给三个或者更多的LMUs(LocationMeasurement Unit)的时间来计算出移动设备的位置。

优点：·TOA在市区的定位精度会比小区ID技术好一些。

·TOA无需对手机进行修改，因此运营商可以直接对现有用户提供服务。

缺点：·放很多LMU在蜂窝基站旁(CDMA网络例外)，要求定位时周围的蜂窝站

同时监听移动电话，尽管它需要处理自己的业务。

·所有LMU需要时间同步，靠GPS定位，费用高。

·需要比小区ID或E-OTD更长的响应时间。

4AOA(Angle Of Arrival)

AOA利用几个基站中，每个基站测定与用户机位置距离的角度，由三个不同角度找出用户的位置。

5TDOA

通常将检测及记录到的每个基站与手机间信号的来回时间，附上准确的时间标志，送到网络中的服务器，该服务器将时间印记互相比较，确定用户手机所在位置，该方案需要至少3条记录，当然记录越多越精确。使用相对时间，而TOA使用绝对时间。

6E-OTD

即增强观测时差技术。通过测量多个蜂窝基站发出的信号达到手机的时间和到达LMU的时间的差别来计算移动设备的位置。数据的计算工作由MLC(Mobile Location Center)来完成。

优点：·定位性能比小区ID好，50m-125m。

缺点：·E-OTD设施的复杂性和成本都很高(LMU)。

·响应速度较慢，首次定位大约需要5秒钟。

·需要改动手机，添加特殊软件。

目前阻碍移动定位市场发展的因素有如下：

内容不吸引人，定位不精确，不能实现全国漫游，增值应用少。

模式设计不好，终端不易使用，使用不方便，界面设计不合理。

计费不科学，昂贵的终端价格。

发明内容

无线电信号匹配技术是网络侧的高精度的定位技术。详细解释如下：

1无线终端接收到的信号由于其对地形和传播时障碍物具有依赖性，因而呈现出非常强的站点特殊性。

2因此对于每一个位置来说，该信道的多径结构对每一个位置是惟一的，如果同样的射频信号在该位置被接收到，这样的多径特征可以被认为是该位置的唯一特征或者特征签名。

3这一属性被我们利用来开发一个适用于某一特定服务区域的与位置网格有关的“特征签名数据库”。利用移动网络的射频信号，由于多径条件会产生散射、折射、反射等，对这些复杂的射频信号进行测量并且收集所有这些多径传播分量。根据这些多径传播分量得到一个位置模式特征签名数据群，然后把这个位置特征签名数据群和预置的特征签名数据库中的数据群进行比较，就可以确定其位置。对位置模式特征进行连续的测量能够提供跟踪功能。

4处于无线移动通信网中的移动台，无论是在IDLE状态下还是在ACTIVE状态下，均会不断对服务小区和相邻小区进行测量并产生测量报告。在测量报告中会包含服务小区的CGI码和接收电平及相邻六个小区以上的的BCCH、BSIC和接收电平等，这些信息为移动台的定位提供了详尽的资料。

5为了不增加网络的负荷，我们利用手机IDLE状态下的测量报告作为移动台定位的数据，通过手机控制将测量报告以短消息的形式发出。我们只要读取这条短消息既可获得足够的数据。在获得数据后，在网络端的移动定位服务器进行复杂和智能的比对和搜索算法，以达到较高的定位精度。

6由无线网络对移动台进行定位的基本实现方法可知，在获得测量报告后，通过这些测量报告中的数据匹配最终得出移动台所处的位置。

7为了提高定位的精确度，我们需要通过无线测试(包括道路测试和重要建筑定点测试)获取必要的数据建立无线参数样本数据库，通过将测量报告中的数据与该数据库中的移动台的数据进行对照匹配，从而标出较为精确的移动台位置。

8本技术所需要的基站数据：

■CELL ID Cell Identity

■LAC Location Area Code

■BSIC Base Station Identity Code

■BCCH Frequency Channel Number

■X Latitude(WGS84)

■Y Longitude(WGS84)

■Max_Pwr Power used by BTS for transmission in BCCH ch.(in dbm)

■Antenna Height above surroundings

■Antenna Alignment Direction of antenna in deg(clockwise from North)

9传播采集数据：手机位置NMR/Propagation Data

■CI_Serving Serving Cell ID

■LAC_Serving Location Area Code

■RxLev_Serving Receive Level Server

■CI NBRI_Cell Neighbour 1

■RxLev_Nborl_Receive Level Neighbour 1

■CI NBR2_Cell Neighbour 2

■RxLev_Nbor3...etc

■Control Channel signatures

附图说明

建筑物A、B、C、D、E，基站J，手机F，定位服务器H。

基站J发出无线信号，经建筑物B、E折射，A反射，D绕射等，到达终端F点同，F点就具有一个特殊签名的数据。然后将F点的特殊签名数据群预存到定位服务器H。如当一个无线终端在F点重新发出无线信号时，这组无线信号数据与预存在H服务器中的数据相比较匹配，然后计算出这个终端的坐标。

具体实施方式

一、建立样本数局库：通过装有GPS模块的手机路测系统，进行自动间隔的实测，(如：一秒一个实测点)，即可得到用于定位的全部数据。

二、在定位服务器内预置各无线基站的经纬度及相关参数。

三、终端开通：对于终端用户，只需要在其终端上输入特定的密码，系统即认可此终端已经开通位置服务。

四、定位请求：当终端请求定位时(如短信)，系统接到定位指令后，则对此请求进行位置计算及比对数局库参数。并从GIS提取相关数据，以短信的形式发给终端。当然，定位服务器会从主服务器读取相关信息(如电平、CGI码)。

Claims

1.无线电信号匹配技术是网络侧的高精度的定位技术。详细解释如下：

无线终端接收到的信号由于其对地形和传播时障碍物具有依赖性，因而呈现出非常强的站点特殊性。

2 因此对于每一个位置来说，该信道的多径结构对每一个位置是惟一的，如果同样的射频信号在该位置被接收到，这样的多径特征可以被认为是该位置的唯一特征或者特征签名。

3 这一属性被我们利用来开发一个适用于某一特定服务区域的与位置网格有关的“特征签名数据库”。

利用移动网络的射频信号，由于多径条件会产生散射、折射、反射等，对这些复杂的射频信号进行测量并且收集所有这些多径传播分量。根据这些多径传播分量得到一个位置模式特征签名数据群，然后把这个位置特征签名数据群和预置的特征签名数据库中的数据群进行比较，就可以确定其位置。对位置模式特征进行连续的测量能够提供跟踪功能。

4 处于无线移动通信网中的移动台，无论是在IDLE状态下还是在ACTIVE状态下，均会不断对服务小区和相邻小区进行测量并产生测量报告。在测量报告中会包含服务小区的CGI码和接收电平及相邻六个小区以上的的BCCH、BSIC和接收电平等，这些信息为移动台的定位提供了详尽的资料。

5 为了不增加网络的负荷，我们利用手机IDLE状态下的测量报告作为移动台定位的数据，通过手机控制将测量报告以短消息的形式发出。我们只要读取这条短消息既可获得足够的数据。在获得数据后，在网络端的移动定位服务器进行复杂和智能的比对和搜索算法，以达到较高的定位精度。

6 由无线网络对移动台进行定位的基本实现方法可知，在获得测量报告后，通过这些测量报告中的数据匹配最终得出移动台所处的位置。

7 为了提高定位的精确度，我们需要通过无线测试(包括道路测试和重要建筑定点测试)获取必要的数据建立无线参数样本数据库，通过将测量报告中的数据与该数据库中的移动台的数据进行对照匹配，从而标出较为精确的移动台位置。权利要求范围：

1 无线电信号匹配技术方法。

2 根据权利要求1所述，利用无线电信号匹配定位技术进行各种无线定位的算法模型设计。

3 根据权利要求1、2所述，利用无线电信号匹配定位技术进行的各种无线定位应用。