提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法
2023-11-03 00:09:47 2
專利名稱：提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩網絡定位技術、超寬帶(UWB)定位技術，尤其涉及一種提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法。
背景技術：
蜂窩網絡定位方式根據定位所用參數不同，可分為場強測量法(SSOA)、增強型場強測量法/多徑指紋法(ESSOA/FingerPrint)、到達角度測量法(AOA)、到達時間/時間差測量法(TOA/TDOA)及混合參數定位法等。但無論哪種定位方式，其定位精度都在百米的量級，有大幅度的提高空間。UWB技術是一種基於時域上離散傳輸的極窄脈衝信號的無線通信技術，它在定位應用上具有顯著優勢。理論上，基於UWB技術的定位算法精確度可達到釐米級。把UWB技術在定位應用上的優勢用於改善蜂窩網絡定位的精度，正是基於該構思，本發明提出一種提高移動終端運動狀態下蜂窩網絡定位精度的方法。
發明內容
本發明提出一種提高移動終端運動狀態下蜂窩網絡定位精度的方法，從而提高蜂窩網絡中移動終端運動狀態下的定位精度。
根據本發明，提供了一種提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法，所述方法包括步驟(1)在所述蜂窩網絡確定移動終端的位置時，所述移動終端在超寬帶通信範圍內尋找一個定位參考點RT，在t0時刻移動終端處於位置U0，在t0+Δt時刻DT運動到位置U1，從而定位參考點RT、位置U0和位置U1構成三角形；(2)在t0時刻和t0+Δt時刻，所述蜂窩網絡多次測量所述定位參考點RT、移動終端的位置U0和U1的位置坐標的估計位置RT′、U0′和U1′，從而得到多組的位置坐標信息；(3)通過基於超寬帶的測距方法，測量定位參考點RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1以及定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ，並且計算參考點RT、位置U0和位置U1所構成的三角形的外心O以及外心O與此三角形各頂點之間位置關係；(4)以所述計算的外心O為圓心得到多個任意半徑的圓，在所述得到的多組位置坐標信息中尋找位於或者接近於以所述外心O為圓心的圓上的一組位置RT′、U0′和U1′，從而得到具體位置坐標A0點、B0點和C0點；(5)確定坐標A0點、B0點和C0點所構成的三角形的外心O′點的具體位置坐標；(6)利用外心O′的具體坐標位置，以及步驟(3)中得到的外心O與RT、U0、U1之間位置關係，得到移動終端的實際位置。
優選地，Δt為0.1-0.5秒。
優選地，在步驟(3)中計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括利用移動終端DT的運動速度計算位置U0和U1之間距離，從而計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
優選地，在步驟(3)中計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括通過到達角度測量法測量定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
優選地，所述移動終端與所述定位參考點RT以超寬帶方式直接通信，而無需通過基站進行通信。
下面參照附圖並結合實例來描述本發明的提高蜂窩網絡定位精度的方法。
圖1示出了根據本發明的UWB定位示意圖；圖2示出了根據本發明的「擬相似」搜索示意圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的的UWB定位示意圖。參看圖1，蜂窩網絡需要測量DT的位置，而RT是輔佐測量的。DT首先在UWB通信範圍內尋找一個MT作為定位參考點RT。DT、RT彼此能夠以UWB傳輸方式不通過基站(或Node B或接入點(AP))而直接通信。DT處於運動狀態，在t0時刻DT處於位置U0，在t0+Δt(Δt通常取極小值，約0.1～0.5秒)時刻DT運動到位置U1。首先，通過基於UWB的測距方法測量定位參考點RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1；通過移動終端DT的運動速度計算兩個運動位置U0和U1之間距離。該過程等效於確定了一個三角形△RT U0U1，然後計算三角形△RT U0U1的外心(O點)。
在t0時刻和t0+Δt時刻，蜂窩網絡可採用傳統的幾何定位算法(如OTDOA算法)多次測量RT、U0點和U1點的位置坐標，估計的位置分別表示為RT′、U0′和U1′。多次測量存儲三組估計位置信息。
圖2示出了根據本發明的「擬相似」搜索示意圖。如圖2所示，蜂窩網絡在三組測量信息(RT′、U0′和U1′)中尋找位於以O點為圓心某選定長度為半徑的圓上的三點，或十分接近以O點為圓心某選定長度為半徑的圓上的三點(以O點為圓心的圓半徑的大小是任意的)，所找到的三點命名為A0點、B0點和C0點。尋找A0、B0和C0三點的具體方法是由三組測量信息中任意選三點構成一個三角形，在多個構建的三角形中尋找與三角形ABC相似或「擬相似」的三角形，構成相似或擬相似三角形的三點就是要獲得的A0點、B0點和C0點。擬相似指不完全相似，但在一定的三角形角度誤差範圍內滿足相似定義的三角形。
確定A0點、B0點和C0點後，求三角形A0B0C0的外心O′點。最後，利用三角形ABC的邊和角及O′點坐標信息確定DT的位置。
上面描述了所發明提高蜂窩網絡定位精度方法一個實例，下面是實例在一定條件下的仿真結果。蜂窩系統定位參數設置根據美國FCC『911』緊急電話服務定位精度要求(定位精度在125米內概率不小於67％)分別取精度在125米和75米的均勻和正態分布；目標移動終端DT與參考移動終端RT間平均距離為15米。測量精度隨著蜂窩網絡測量次數的增加而提高。蜂窩定位誤差取125米以67％概率均勻分布時，測量次數為5次時，定位誤差從125米減小到10米左右；蜂窩定位誤差取125米以67％概率均勻分布時，測量次數為5次時，定位誤差從75米減小到5米左右。
權利要求
1.一種提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法，所述方法包括步驟(1)在所述蜂窩網絡確定移動終端的位置時，所述移動終端在超寬帶通信範圍內尋找一個定位參考點RT，在t0時刻移動終端處於位置U0，在t0+Δt時刻DT運動到位置U1，從而定位參考點RT、位置U0和位置U1構成三角形；(2)在t0時刻和t0+Δt時刻，所述蜂窩網絡多次測量所述定位參考點RT、移動終端的位置U0和U1的位置坐標的估計位置RT′、U0′和U1′，從而得到多組的位置坐標信息；(3)通過基於超寬帶的測距方法，測量定位參考點RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1以及定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ，並且計算參考點RT、位置U0和位置U1所構成的三角形的外心O；(4)以所述計算的外心O為圓心得到多個任意半徑的圓，在所述得到的多組位置坐標信息中尋找位於或者接近於以所述外心O為圓心的圓上的一組位置RT′、U0′和U1′，從而得到具體位置坐標A0點、B0點和C0點；(5)確定坐標A0點、B0點和C0點所構成的三角形的外心O′點的具體位置坐標；(6)利用外心O′的具體坐標位置，以及步驟(3)中得到的外心O與RT、U0、U1之間位置關係，得到移動終端的實際位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中Δt為0.1-0.5秒。
3.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟(3)中計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括利用移動終端DT的運動速度計算位置U0和U1之間距離，從而計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
4.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟(3)中計算定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括通過到達角度測量法測量定位參考點RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述移動終端與所述定位參考點RT以超寬帶方式直接通信，而無需通過基站進行通信。
全文摘要
本發明公開了一種提高移動終端運動狀態下的蜂窩網絡定位精度的方法，包括移動終端在超寬帶通信範圍內尋找定位參考點RT，在t
文檔編號G01S5/02GK1832627SQ20061007639
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月24日 優先權日2006年4月24日
發明者陶小峰, 張平, 崔琪楣, 劉俊, 張月霞, 餘雯, 李立華, 劉寶玲 申請人:北京郵電大學