三點立體基站定位方法與裝置製造方法

2023-06-12 18:04:21 1

三點立體基站定位方法與裝置製造方法
【專利摘要】本發明的實施例公開了一種三點立體基站定位方法與裝置，其中，方法包括：獲取接收到待定位移動終端發射信號的三個基站的在預設坐標系中的預設空間坐標（a，b，H）信息，所述預設空間坐標（a，b，H）信息包括基站的高度H與基站在高度H為0的平面上的平面坐標（a，b）信息；根據三個基站的預設空間坐標（a，b，H）信息，獲取所述三個基站到達待定位移動終端的距離差；根據所述三個基站到達待定位移動終端的距離差與預設定位方程組，獲取待定位移動終端的位置信息。本發明實施例可以解決現有技術中基於TDOA定位技術對移動終端進行定位時未考慮基站高度信息而引起的定位誤差問題，提高定位精度。
【專利說明】三點立體基站定位方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信技術，尤其是一種三點立體基站定位方法與裝置。
【背景技術】
[0002]地理位置服務(Location based service, LBS),又稱定位服務,是指移動終端和運營商的移動通信網絡，例如碼分多址(Code DivisionMultiple Access, CDMA)網、全球移動通信系統(Global System forMobile Communications, GSM)網等,相互配合,通過傳遞移動終端信號的基站判斷移動終端所在的位置，確定移動終端用戶的地理位置信息，即:經緯度坐標，從而提供用戶所需要的與位置相關的服務信息。定位服務的過程只需要幾秒鐘，所費的流量只有幾十個字節。由於消費者對生活服務的需求具有地域性和便捷性等特點，地理位置服務越來越受歡迎。
[0003]基於到達時差(Time Difference of Arrival, TD0A)的手機定位技術，不依賴GPS衛星，只依靠蜂窩網中的基站來實現定位。因此，TDOA定位技術以其獨有的特點為移動終端定位服務提出了新的發展。TDOA不同於到達時間(Time of Advent, TOA), TDOA是通過檢測移動終端信號到達兩個基站的時間差，而不是到達的絕對時間來確定移動臺的位置，降低了對基站的時間同步要求。TDOA定位技術可應用於各種移動通信系統，尤其適用於CDMA系統。TDOA定位技術與TOA技術相比具有的優點之一是:當計算移動終端信號與不同基站之間的TDOA值時，計算誤差對所有的基站是相同的且其和為零，這些誤差包括公共的多徑時延和同步誤差。
[0004]TDOA定位技術具 有以下特點:
[0005](I) TDOA定位技術不依賴GPS，而是依靠移動終端所處位置的基站來確定；
[0006](2)不增加移動終端設備的複雜度，不增加移動交換中心(Mobile SwitchingCenter, MSC)的工作負擔；
[0007](3)可應用於所有移動蜂窩系統。
[0008]如圖1所不，為現有技術與基於TDOA的移動終端定位技術的基本原理不意圖。
[0009]假設在移動蜂窩通信系統中移動終端用戶處於多個基站信號的覆蓋範圍內，移動終端作為發送端，而基站作為接收端。當移動終端用戶進行定位時，操作移動終端向最近的幾個基站發射信號。由於基站離移動終端的距離遠近不同，因此，移動終端發射的信號到達不同基站的時間就不相同。在任一時刻，任何兩個基站收到移動終端發射信號的時間之差我們看成瞬時定值。根據雙曲線的定義:到兩定點的距離之差是一定值的動點的軌跡集合是一雙曲線。所以，此時，由時間之差所確定的雙曲線是以這兩個基站為定點的瞬時雙曲線。而不同基站間任意兩兩基站可以確定多組雙曲線，而它們的交點就是移動終端也即該移動終端用戶的實際位置。
[0010]在基站接收端(也即:作為接收端的基站)，第i個基站接收到的移動終端發送端(也即:作為發送端的移動終端)發射的信號表示為:
[0011]Yi (t) =AiS (t- τ ^+n^t)[0012]其中，i=l，2，3……m，S(t_ τ ,)為作為發送端的移動終端在時刻t向作為接收端的第i個基站發射的信號；ni(t)為信道噪聲，可以預先獲取A為移動終端發射的信號幅度，m為接收端是基站的數目，為不小於3的整數。接收端中第i個基站的坐標為(Xi, Yi)是已知的，在這裡移動終端的坐標為(X，y)且是未知的，是我們所要定位的確切位置。在任一時亥IJ，任何兩個基站1、j接收到移動終端發射信號的時間之差所確定的距離之差為:
[0013]Lij= V Δ τ =V ( τ 廠 τ j) =L1-Lj (I)
[0014]其中，l〈j〈i〈m，V為電波的速度，即光速。如圖1所示，假設任意兩個基站1、2的坐標為(Xi, Yi)、(Xj，Yj)，分別對應雙曲線的兩個焦點F1, F2的坐標(_c，0)和(c，0)。此時
Y1-Yj=Oji=-C, Xj=C,根據雙曲線的定義，由上式(I)可獲得雙曲線的簡化形式:
[0015]
【權利要求】
1.一種三點立體基站定位方法，其特徵在於，包括: 獲取接收到待定位移動終端發射信號的三個基站的在預設坐標系中的預設空間坐標(a, b，H)信息，所述預設空間坐標(a，b，H)信息包括基站的高度H與基站在高度H為O的平面上的平面坐標(a，b)信息； 根據三個基站的預設空間坐標(a，b，H)信息，獲取所述三個基站到達待定位移動終端的距離差； 根據所述三個基站到達待定位移動終端的距離差與預設定位方程組，獲取待定位移動終端的位置信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括: 根據三個基站的預設空間坐標信息建立特定坐標系，使得在特定坐標系中，三個基站中其中一個基站的平面坐標為(0，0)，另一個基站的平面坐標中的縱坐標b為O，三個基站在特定坐標系中的高度H與在預設坐標系中的高度H相同； 獲取在特定坐標系中三個基站的平面坐標； 根據三個基站的預設空間坐標(a，b，H)信息，獲取所述三個基站到達待定位移動終端的距離差具體為: 根據三個基站在特定坐標系中的空間坐標信息，分別獲取其它兩個基站與平面坐標為(0,0)的基站到達待定位移動終端的距尚差； 所述預設方程組具體為基於特定坐標系中的空間坐標信息建立的預設方程組。·
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，三個基站的預設空間坐標信息分別表示為(，bi，Hi)、( &2，bg，Hg)與(?, bg J Hg ); 所述獲取在特定坐標系中三個基站的平面坐標包括: 以特定坐標系中，三個基站中平面坐標(a1; bj為(0，0)的基站作為第一個基站，縱坐標b2為O的基站作為第二個基站； 根據在預設坐標系中與特定坐標系中第一個基站的平面坐標的變化、以及縱坐標b為O第二個基站的縱坐標的變化，獲取第二個基站在特定坐標系中的平面坐標(x2，o)； 根據在預設坐標系中與特定坐標系中第一個基站與第二個基站的平面坐標的變化，獲取預設空間坐標信息為(a3，b3，H3)的第三個基站在特定坐標系中的平面坐標(X3，Y3)。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，獲取待定位移動終端的位置信息具體為:獲取待定位移動終端在預設坐標系中的平面坐標(Μ，N)； 基於特定坐標系中的空間坐標信息建立的預設方程組包括: L1 = h +(^ ~yY +H^ = ^Jx2 + y" + Hf ;
-21,,1, = + H； - Hl — X\ + 2X,x ;和
-2Ι31Ι, = + H； - H； - (X32 + Y') + 2Χ,χ + 2?』 ； 其中，L1為第一個基站到達待定位移動終端的距離，L21為第二個基站與第一個基站到達待定位移動終端的距離差，L31為第三個基站與第一個基站到達待定位移動終端的距離差，(X，y)為待定位移動終端在特定坐標系中的平面坐標。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，獲取待定位移動終端在預設坐標系中的平面坐標(M, N)包括:
6.一種三點立體基站定位裝置，其特徵在於，包括: 存儲單元，用於存儲通信系統中各基站的在預設坐標系中的預設空間坐標(a，b，H)信息，所述預設空間坐標(a，b，H)信息包括基站的高度H與基站在高度H為O的平面上的平面坐標(a，b)信息； 獲取單元，用於獲取接收到待定位移動終端發射信號的三個基站的在預設坐標系中的預設空間坐標(a，b, H)信息，所述預設空間坐標(a，b, H)信息包括基站的高度H與基站在高度H為O的平面上的平面坐標(a，b)信息； 計算單元，用於根據三個基站的預設空間坐標(a，b，H)信息，獲取所述三個基站到達待定位移動終端的距離差； 定位單元，用於根據所述三個基站到達待定位移動終端的距離差與預設定位方程組，獲取待定位移動終端的位置信息。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括: 預處理單元，用於根據三個基站的預設空間坐標信息建立特定坐標系，使得在特定坐標系中,三個基站中其中一個基站的平面坐標為(O，O )，另一個基站的平面坐標中的縱坐標b為O，三個基站在特定坐標系中的高度H與在預設坐標系中的高度H相同；以及獲取在特定坐標系中三個基站的平面坐標； 所述計算單元，具體根據三個基站在特定坐標系中的空間坐標信息，分別獲取其它兩個基站與平面坐標為(O，O)的基站到達待定位移動終端的距離差； 所述預設方程組具體為基於特定坐標系中的空間坐標信息建立的預設方程組。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，三個基站的預設空間坐標信息分別表示為(，bi，Hi)、( &2，bg，Hg)與(?, bg J Ηβ ); 所述預處理單元獲取在特定坐標系中三個基站的平面坐標時，具體以特定坐標系中，三個基站中平面坐標(a1; b1)為(0，0)的基站作為第一個基站，縱坐標匕為O的基站作為第二個基站；以及根據在預設坐標系中與特定坐標系中第一個基站的平面坐標的變化、以及縱坐標b為O第二個基站的縱坐標的變化，獲取第二個基站在特定坐標系中的平面坐標(X2,0);以及根據在預設坐標系中與特定坐標系中第一個基站與第二個基站的平面坐標的變化，獲取預設空間坐標信息為(a3，b3，H3)的第三個基站在特定坐標系中的平面坐標(X3，Y3)。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述定位單元獲取待定位移動終端的位置信息時，具體獲取待定位移動終端在預設坐標系中的平面坐標(Μ，N)； 所述基於特定坐標系中的空間坐標信息建立的預設方程組包括:
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述定位單元獲取待定位移動終端在預設坐標系中的平面坐標(M，N)時，具體由
【文檔編號】H04W64/00GK103857035SQ201210519305
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優先權日:2012年12月6日
【發明者】陳效忠, 王徐敏, 趙小江, 胡勇峰, 趙狄華, 鮑永中 申請人:中國電信股份有限公司