專利名稱:定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于移動(dòng)通信單元的定位系統(tǒng)。
“第二代”移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到單純的語(yǔ)音業(yè)務(wù)可能不能滿足用戶的需要以及保證移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)的階段。具體地說(shuō),短消息業(yè)務(wù)和非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(USSD)已經(jīng)為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)提供了開(kāi)發(fā)信息業(yè)務(wù)應(yīng)用的平臺(tái)。
非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)程序被用來(lái)啟動(dòng)ISE業(yè)務(wù),因?yàn)樗鼮橛脩籼峁┝烁雍?jiǎn)單和容易使用的用戶接口平臺(tái)。USSD使得移動(dòng)用戶可以調(diào)用和控制補(bǔ)充業(yè)務(wù),-所述業(yè)務(wù)不被移動(dòng)用戶的移動(dòng)設(shè)備支持,即移動(dòng)用戶的移動(dòng)設(shè)備不執(zhí)行必要的功能(例如信令)。
-所述業(yè)務(wù)是沒(méi)有定義功能信令的非GSM補(bǔ)充業(yè)務(wù)。
ETSI/GSM02.90與ETSI/GSM02.30已經(jīng)定義了構(gòu)造USSD程序的規(guī)則。移動(dòng)臺(tái)(MS)將支持作如下規(guī)定的MMI程序啟動(dòng)*SC*SI#停止#SC*SI#詢問(wèn)*#SC*SI#登記*SC*SI#和**SC*SI#清除##SC*SI#其結(jié)構(gòu)包括如下部分-業(yè)務(wù)碼,SC(2或3位)-補(bǔ)充信息,SI(可變長(zhǎng)度)程序總是以*、#、**、##或*#開(kāi)始并以#結(jié)束。程序中每一個(gè)參數(shù)用*隔開(kāi)。
唯一的SC被用來(lái)定義每一個(gè)補(bǔ)充業(yè)務(wù)。SI可包括比方說(shuō)存儲(chǔ)碼或個(gè)人身份識(shí)別號(hào)(PIN)碼。當(dāng)某種請(qǐng)求不需要任何SI時(shí),不輸入“*SI”。當(dāng)需要一件以上的補(bǔ)充信息時(shí),可以連續(xù)地輸入SI,例如**SC*SIA*SIB#SEND。
在具體的程序中,SI、SIA、SIB和SIC的使用是任選的。將以下面任何一種形式輸入*SI#-*SIA#-*SIA*SIB#-*SIA*SIB*SIC#-*SIA**SIC#-**SIB#-***SIC#等…SIM應(yīng)用工具包(STK)的出現(xiàn)提供了對(duì)SIM卡進(jìn)行編程的更多靈活性,以用于更復(fù)雜的應(yīng)用。移動(dòng)手機(jī)(或單元)的地理位置應(yīng)用有益于車隊(duì)管理、基于位置的業(yè)務(wù)及現(xiàn)場(chǎng)廣告。在市場(chǎng)上可得到許多這樣的方案,可是,它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、移動(dòng)手機(jī)和SIM卡方面的精度等級(jí)和需要通常是不兼容的。
最熟知的定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。24顆NAVSTAR衛(wèi)星的構(gòu)象(constellation)每12小時(shí)環(huán)繞地球一周,發(fā)射標(biāo)識(shí)其位置的無(wú)線電信號(hào)。GPS利用擴(kuò)展頻譜,這使得可以使用非常低的接收信號(hào)電平。要求的精度可以達(dá)到100米。利用差分GPS(DGPS)可以將精度進(jìn)一步提高到5到10米??墒侵糜贕SM移動(dòng)手機(jī)中的GPS的高成本和非可用性使得這不合適。而且,在某些稠密的市區(qū),由于可利用的衛(wèi)星信號(hào)太少,可能存在接收信號(hào)的問(wèn)題。
有幾種類型的基于GSM的定位技術(shù),即小區(qū)身份標(biāo)識(shí)(小區(qū)ID)、時(shí)間提前量(TA)、到達(dá)時(shí)間(TOA)、增強(qiáng)觀察時(shí)間差(enhancedobserved time difference)(E-OTD)、和到達(dá)角(AOA)。
利用小區(qū)身份標(biāo)識(shí)作為基準(zhǔn)位置是簡(jiǎn)單而直接的解決方案,它完全不涉及軟件或硬件的變化??墒瞧渚却蟠蟮匾蕾囉谕?fù)浣Y(jié)構(gòu)和站點(diǎn)之間的距離,后者在100米到30公里的范圍。按照距離的意義來(lái)說(shuō),時(shí)間提前量可以攜帶更多的信息。但是需要改變GSM網(wǎng)絡(luò)中的軟件。并且僅有利于低精度要求的應(yīng)用,比方說(shuō)其精度最高達(dá)一公里。三個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)的手機(jī)信號(hào)到達(dá)時(shí)間之間的差值可被用來(lái)計(jì)算移動(dòng)手機(jī)的位置。盡管準(zhǔn)確度可能為125米或更低,但是所需的昂貴網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)施包括位置測(cè)量單元(LMU)和高精度時(shí)鐘、GPS或原子鐘,以便使涉及到的不同的基站控制器(BSC)同步。
到達(dá)角度(AOA)的硬件要求與TOA的硬件要求相同。AOA利用了束形成技術(shù),后者利用復(fù)雜和昂貴的天線陣列來(lái)確定信號(hào)到達(dá)方向??墒?,如果沒(méi)有清楚的視線,則準(zhǔn)確度被嚴(yán)重地降低。增強(qiáng)的觀察時(shí)間差(E-OTD)的使用需要用于基站收發(fā)信系統(tǒng)的附加位置測(cè)量單元(LMU)并修改移動(dòng)手機(jī)。盡管準(zhǔn)確度可以達(dá)到125米或更好,但是需要昂貴的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
本發(fā)明的目的是克服或至少減小上述問(wèn)題。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種用于移動(dòng)臺(tái)的包含定位計(jì)算機(jī)的定位系統(tǒng),所述系統(tǒng)向所述計(jì)算機(jī)提供關(guān)于所述移動(dòng)臺(tái)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量報(bào)告(NMR),將所述NMR與網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)相比較,并在找到適當(dāng)比較結(jié)果的位置計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)的最終經(jīng)緯度。
可以包括在將所述NMR提供給所述計(jì)算機(jī)之前確認(rèn)所述NMR并使其同步的步驟。
利用所述計(jì)算機(jī)中用于比較的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行所述定位,利用某種算法來(lái)找到所述移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的七個(gè)最重要的鄰近小區(qū)的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)(ID)來(lái)導(dǎo)出所述數(shù)據(jù)庫(kù),應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)計(jì)算每一個(gè)小區(qū)的鄰近信息,按照所述計(jì)算來(lái)選擇三個(gè)最近的小區(qū),并提供作為所述三個(gè)小區(qū)經(jīng)緯度的質(zhì)心的最終經(jīng)緯度。
定位系統(tǒng)可以包括將所述NMR與包含位于所述網(wǎng)絡(luò)的特定區(qū)域的各小區(qū)的碼字位置的向量量化(VQ)碼本相比較,僅根據(jù)任何匹配小區(qū)ID來(lái)提供所述最終緯度或經(jīng)度。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供一種在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似地確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,它包括如下步驟識(shí)別所述移動(dòng)臺(tái)附近的三個(gè)小區(qū),每一個(gè)所述小區(qū)具有小區(qū)位置;并利用所述三個(gè)小區(qū)的位置確定所述移動(dòng)臺(tái)的近似位置。
可以通過(guò)計(jì)算所述三個(gè)小區(qū)形成的三角形的質(zhì)心來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)的近似位置。
可以從鄰近所述移動(dòng)臺(tái)服務(wù)小區(qū)的多個(gè)候選小區(qū)中選擇所述三個(gè)小區(qū)。
可以利用從某個(gè)組選擇的與所述移動(dòng)臺(tái)有關(guān)的至少一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)來(lái)確定所述鄰近小區(qū),其中所述組包括所述服務(wù)小區(qū)的ID、與所述移動(dòng)臺(tái)通信的基站的ID和候選的鄰近小區(qū)頻道。
可以利用包括定義物理小區(qū)位置的小區(qū)映射數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確定所述鄰近小區(qū)。
可以從六個(gè)候選鄰近小區(qū)中選擇所述三個(gè)小區(qū)。
所述方法可以包括對(duì)每一個(gè)鄰近小區(qū),測(cè)量在所述移動(dòng)臺(tái)和所述鄰近小區(qū)之間傳送的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度;以及利用所述測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度和小區(qū)到鄰近小區(qū)越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)選擇所述三個(gè)小區(qū)。
所述方法可以包括對(duì)每一個(gè)鄰近小區(qū)計(jì)算表示成功越區(qū)切換到那個(gè)小區(qū)的概率的值,其中所述選擇是對(duì)所述計(jì)算的概率作出反應(yīng)。
所述多個(gè)候選鄰近小區(qū)可以包括在小區(qū)到鄰近小區(qū)越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字的某個(gè)或所述數(shù)據(jù)庫(kù)中識(shí)別為越區(qū)切換目標(biāo)小區(qū)的小區(qū)。
可以僅僅利用所述服務(wù)小區(qū)身份標(biāo)識(shí)而不是通過(guò)識(shí)別所述移動(dòng)臺(tái)附近的三個(gè)小區(qū)來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)的大概位置。
按照本發(fā)明的再一個(gè)方面,提供一種用于在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,所述方法包括如下步驟利用壓縮的系統(tǒng)參數(shù)報(bào)告在向量量化碼本中查找近似的移動(dòng)臺(tái)位置。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面,提供一種用于在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,所述方法包括選擇多個(gè)位置中的一個(gè)位置一確定響應(yīng)服務(wù)于所述移動(dòng)臺(tái)的小區(qū)的身份標(biāo)識(shí)的算法。
本發(fā)明的實(shí)施例利用篩選濾波器將定位系統(tǒng)分割成三個(gè)實(shí)體,這使得可以對(duì)所述測(cè)量報(bào)告使用區(qū)域鑒別(differentiation)。與僅僅利用小區(qū)身份標(biāo)識(shí)相比較,基于知識(shí)的啟發(fā)式算法可被用來(lái)提高定位系統(tǒng)的精確度。而且,利用向量量化的碼本可用來(lái)模仿GSM網(wǎng)絡(luò)中某些特殊的或特定區(qū)域、諸如濱海區(qū)域的無(wú)線電特征,可借助壓縮的測(cè)量報(bào)告來(lái)應(yīng)用所述碼本。
現(xiàn)將參考附圖通過(guò)例子來(lái)描述按照本發(fā)明的移動(dòng)電話定位系統(tǒng),附圖中
圖1示意地示出定位系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和所述系統(tǒng)的輸入。
圖2是從檢索網(wǎng)絡(luò)測(cè)量報(bào)告到輸出所計(jì)算的基于位置的信息的操作流程圖;圖3示出了用于根據(jù)所述定位系統(tǒng)中有效或部分有效的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算位置的操作的功能流程圖;圖4示出了用于對(duì)鄰近小區(qū)信息的NMR進(jìn)行解碼的鄰近小區(qū)映射模塊,后者可用于所述定位系統(tǒng)的處理過(guò)程;圖5是用于NMR確認(rèn)和同步處理的流程圖。
參考附圖,如圖1所示,在移動(dòng)臺(tái)110中,利用SIM應(yīng)用工具包從移動(dòng)電話或移動(dòng)臺(tái)110收集常規(guī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量報(bào)告(NMR)或其它GSM特征。ETSI/GSM 04.08(9.1.20)中定義了常規(guī)報(bào)告,后者是指從移動(dòng)臺(tái)和BTS(基站收發(fā)信臺(tái))收集的測(cè)量數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)將從所述BTS發(fā)送到BSC(基站控制器)。
不使用NMR中的整個(gè)信息,而僅僅使用稱為“測(cè)量結(jié)果”的實(shí)體部分。ETSI/GSM04.08(10.5.2.11)中適當(dāng)?shù)囟x了“測(cè)量結(jié)果”的內(nèi)容?!皽y(cè)量結(jié)果”是由移動(dòng)臺(tái)記錄的并將發(fā)送到BTS用于估計(jì)越區(qū)切換。利用“測(cè)量結(jié)果”中的下列信息
-服務(wù)小區(qū)身份標(biāo)識(shí)-移動(dòng)臺(tái)接收的服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度-服務(wù)小區(qū)廣播信道/頻率(BCCHNO)和基站識(shí)別碼(BSIC)-六對(duì)鄰近小區(qū)廣播信道/頻率(BCCHNO)和基站識(shí)別碼(BSIC)-移動(dòng)臺(tái)接收的六個(gè)鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度定位處理既可以由用戶啟動(dòng)又可以由網(wǎng)絡(luò)的中央控制器中的定位系統(tǒng)啟動(dòng)。NMR經(jīng)短消息業(yè)務(wù)(SMS)載體或諸如通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)(GPRS)130的其它合適的載體通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)120來(lái)發(fā)送。這可應(yīng)用于單個(gè)900頻帶的GSM網(wǎng)絡(luò)、單個(gè)1800頻帶的GSM網(wǎng)絡(luò)和900/1800雙頻帶的GSM網(wǎng)絡(luò)120。定位系統(tǒng)中心定位計(jì)算機(jī)140收集作為其第一輸入的NMR。
兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)向計(jì)算機(jī)140提供作為第二輸入的統(tǒng)計(jì)數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)背景數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)144提供小區(qū)到鄰近小區(qū)的越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字。網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142向通信網(wǎng)絡(luò)的地圖提供預(yù)定義的區(qū)域、地點(diǎn)位置,包括經(jīng)緯度、小區(qū)名的網(wǎng)絡(luò)基站BSC參數(shù)、全球小區(qū)身份標(biāo)識(shí)(CGI)、廣播信道(BCCH)和基站“彩色碼”(BSIC)。
可以以兩種方式提供映射數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和存儲(chǔ)。第一種方式是兩級(jí)搜索算法。它包括如下所述地產(chǎn)生和存儲(chǔ)映射數(shù)據(jù)1.把整個(gè)城市/國(guó)家地圖規(guī)定為一定數(shù)量的有意義的區(qū)域。
2.利用稱為MapInfo的地理軟件工具來(lái)標(biāo)記數(shù)字化地圖上的區(qū)域。
3.從MapInfo輸出表格以便提取不同區(qū)域的經(jīng)緯度。
4.由于這在一個(gè)表中提供區(qū)域名、經(jīng)緯度信息,因而通過(guò)搜索所述表,使用具有經(jīng)緯度的任何位置來(lái)確定所屬區(qū)域。
對(duì)大城市而言,搜索速度可能太慢。
如果這樣的話為了提高速度,產(chǎn)生若干以不同的分辯率定義坐標(biāo)方格的拐角的網(wǎng)格表。利用較低的分辯率將整個(gè)城市劃分成100個(gè)方格(10××10)。這100個(gè)方格的所有拐角的經(jīng)緯度存儲(chǔ)在表(T0)中。產(chǎn)生另外的100個(gè)與第一個(gè)表相似的表(T1到T100)但具有較高的分辯率并且包含每一個(gè)點(diǎn)的區(qū)域名。然后通過(guò)給定的經(jīng)緯度在T0中來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)的位置。標(biāo)識(shí)所述方格,轉(zhuǎn)到T1到T100中的指定的表格來(lái)尋找區(qū)域名。
第二種方式利用上面的步驟1和2。此后利用MapInfo的功能調(diào)用來(lái)提取區(qū)域名??衫肰isual Basic或Visual C++來(lái)實(shí)現(xiàn)所述功能調(diào)用。
向量量化(VQ)碼本146包含最新的壓縮NMR,作為用于在指定的濱海區(qū)域或其它特定區(qū)域中位置查找的碼字。這是計(jì)算機(jī)140的第三輸入。
所述系統(tǒng)的附加部件包括應(yīng)用服務(wù)器150和應(yīng)用客戶160。其技術(shù)規(guī)格是公開(kāi)的,并且這種部件不是本發(fā)明的部分,而是表示將來(lái)發(fā)展的構(gòu)件塊。例如,應(yīng)用服務(wù)器可以是用于車隊(duì)管理的車輛跟蹤系統(tǒng)。而對(duì)于個(gè)體使用,應(yīng)用客戶可以是基于位置的購(gòu)物指南。可是,客戶和服務(wù)器應(yīng)用兩者可以共享對(duì)于定位系統(tǒng)的相同的協(xié)議,它包括具有經(jīng)緯度的最終的或計(jì)算的位置、時(shí)間標(biāo)記和匹配的區(qū)域。例如,某些應(yīng)用可能需要從應(yīng)用服務(wù)器到另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)170的連接,它可使定位系統(tǒng)成為3層或甚至n層的系統(tǒng)。
圖2中,定位系統(tǒng)檢索NMR到輸出計(jì)算的基于位置的信息之間的操作流程圖包括如下的步驟步驟210開(kāi)始經(jīng)由GSM網(wǎng)絡(luò)120和短消息業(yè)務(wù)中心(SMSC)130從移動(dòng)臺(tái)110中的STK取NMR(或其它GSM特征)。
步驟220在計(jì)算機(jī)140中NMR被解碼并且計(jì)算用于調(diào)整的確認(rèn)索引。
步驟222對(duì)照試驗(yàn)值檢查所述確認(rèn)索引,或使用同步步驟(見(jiàn)下文)。如果NMR有效,則將其作為存儲(chǔ)器300的輸入信號(hào)饋送給存儲(chǔ)器300。
步驟224如果NMR無(wú)效,則檢查緩沖器來(lái)看看另外的NMR。如果可以得到這樣的NMR,則處理再次開(kāi)始步驟210。如果沒(méi)有這樣的NMR,則認(rèn)為NMR無(wú)效,而存儲(chǔ)器300將利用最可靠的NMR。
步驟230存儲(chǔ)器300利用NMR來(lái)確定移動(dòng)臺(tái)的最終位置、經(jīng)緯度。
步驟240區(qū)域映射模塊利用計(jì)算結(jié)果的經(jīng)緯度370從映射來(lái)計(jì)算匹配的區(qū)域。
步驟242移動(dòng)臺(tái)通過(guò)計(jì)算機(jī)300來(lái)計(jì)算結(jié)果。
步驟244所述結(jié)果顯示在圖形用戶界面(GUI)上。所述顯示不同于僅僅基于文本的顯示,它結(jié)合了來(lái)自另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息,或者是具有閃爍及分區(qū)制特征的地圖顯示。
步驟246結(jié)束定位系統(tǒng)的程序,啟動(dòng)關(guān)于STK110和SMSC130數(shù)據(jù)信道連接兩者的封閉會(huì)話(closed session)。
圖2包括包含NMR同步步驟的步驟220。完整的NMR包括服務(wù)小區(qū)信息和鄰近小區(qū)信息。只要服務(wù)小區(qū)身份標(biāo)識(shí)(服務(wù)小區(qū)ID)存在,服務(wù)小區(qū)信息就可信??墒牵徑^(qū)信息可能與服務(wù)小區(qū)信息不同步。在最壞的情況下,當(dāng)前鄰近小區(qū)信息可能屬于某一先前的NMR、具有與當(dāng)前NMR中的服務(wù)小區(qū)ID不同的服務(wù)小區(qū)ID。同步問(wèn)題的可能原因包括對(duì)于不同的移動(dòng)手機(jī)在刷新NMR方面存在不同的設(shè)計(jì)或不同的性能,在空閑方式期間NMR只是部分地被刷新、或在最近一次越區(qū)切換后NMR的某些部分沒(méi)有被刷新。
為了處理這種情況,示于圖5的NMR確認(rèn)步驟如下步驟510開(kāi)始NMR確認(rèn)步驟或處理。
步驟520開(kāi)始從緩沖器取NMR。
步驟530檢查NMR是否包含服務(wù)小區(qū)ID信息。
步驟540如果NMR中沒(méi)有服務(wù)小區(qū)ID,則應(yīng)刪除所述NMR??紤]到不同NMR數(shù)據(jù)數(shù)的緩沖器的大小為3。如果在緩沖器中剩有一個(gè)或一個(gè)以上的NMR,則取NMR并且程序再次從步驟520開(kāi)始。如果沒(méi)有一個(gè)NMR具有服務(wù)小區(qū)ID,則使用緩沖器中三個(gè)NMR中感覺(jué)最可靠的NMR。
步驟550利用鄰近小區(qū)映射模塊(正如下面參考圖4說(shuō)明的那樣)對(duì)鄰近小區(qū)消息進(jìn)行解碼并確定相應(yīng)的鄰近小區(qū)。
步驟560計(jì)算從服務(wù)小區(qū)到所有鄰近小區(qū)的距離,最長(zhǎng)的距離或平均距離被用作為同步索引。
步驟570如果所述距離(同步索引)超過(guò)預(yù)置的閾值(經(jīng)驗(yàn)或記錄的數(shù)據(jù)值,它可能在不工作時(shí)改變),則系統(tǒng)將嘗試緩沖器中后面剩下的另一個(gè)NMR,如果有的話。
步驟580結(jié)束NMR確認(rèn)和同步處理。
定位系統(tǒng)利用鄰近小區(qū)映射模塊。圖4是鄰近小區(qū)映射模塊的使用流程圖,用于為推斷鄰近小區(qū)身份標(biāo)識(shí)而將NMR解碼,并包括如下步驟步驟400從SIM應(yīng)用工具包(STK)獲得NMR(或其它GSM特征)。
步驟410從網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142獲得數(shù)據(jù),所述網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)用作為小區(qū)身份標(biāo)識(shí)和站點(diǎn)位置的查找表。
步驟420輸入服務(wù)小區(qū)碼。它是16位的字并且應(yīng)當(dāng)小于65535,它可以直接從NMR提取并包括在常規(guī)GSM規(guī)范中。
步驟422用來(lái)自網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142的經(jīng)緯度核查服務(wù)小區(qū)位置。
步驟430被提取的鄰近小區(qū)碼是廣播信道(BCCH)和基站彩色碼(BSIC)。
步驟432每一個(gè)特定的(BCCH,BSIC)組合都是對(duì)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142中小區(qū)身份標(biāo)識(shí)的一對(duì)多映射函數(shù)。還可能找到許多相同BCCH和BSIC。這是因?yàn)槊恳粋€(gè)BCCH和BSIC都遍及任何一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)被重復(fù)使用;可是相同的組合被大大地隔開(kāi)或地理上被一些其它小區(qū)隔開(kāi)。在任何情況下,在六對(duì)(BCCH,BSIC)組合的映射后可以發(fā)現(xiàn)潛在的鄰近小區(qū)表。
步驟440為了確定各適當(dāng)鄰近小區(qū)位置,計(jì)算從所有潛在鄰近小區(qū)142到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)422位置的距離。通過(guò)對(duì)每一(BCCH,BSIC)對(duì)的鄰近小區(qū)距離使用最小函數(shù),可以容易地推出六個(gè)鄰近小區(qū)身份標(biāo)識(shí),即使出現(xiàn)相同的(BCCH,BSIC)對(duì)的情況下亦如此。
步驟450結(jié)束鄰近小區(qū)映射模塊。
為了計(jì)算移動(dòng)電話的位置,現(xiàn)參考圖3來(lái)說(shuō)明在計(jì)算機(jī)300中根據(jù)有效或部分有效數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算操作的功能流程圖。
區(qū)域鑒別模塊330中的兩個(gè)濾波器確定用于當(dāng)前NMR的合適算法。通常,特定地點(diǎn)及部分有效的NMR的細(xì)節(jié)和鑒別僅僅基于NMR數(shù)據(jù)中的服務(wù)小區(qū)ID360。例如,在有效NMR310的服務(wù)小區(qū)位于特定的濱海區(qū)域中的情況下,將利用向量量化350。不然,將利用CBU算法340(下面將說(shuō)明)。計(jì)算結(jié)果的位置370將送到區(qū)域映射模塊240中。
兩個(gè)篩選濾波器將定位系統(tǒng)劃分成三個(gè)實(shí)體。
特定地點(diǎn)濾波器332利用當(dāng)前NMR中的服務(wù)小區(qū)信息從網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142中查找特定地點(diǎn)表。特定地點(diǎn)可以是濱海區(qū)域、交通隧道或地鐵站,其小區(qū)位置是已知的并且地理上已適當(dāng)定義。只要在表中發(fā)現(xiàn)匹配,將僅僅根據(jù)服務(wù)小區(qū)ID360來(lái)進(jìn)行位置計(jì)算。特定地點(diǎn)的定義總是某個(gè)GSM基站,后者為十分有限的區(qū)域服務(wù)并與其鄰近小區(qū)的重疊非常小。通過(guò)僅利用這些特定地點(diǎn)的ID信息,可以以快速方式產(chǎn)生準(zhǔn)確的最終位置370。
濱海濾波器334利用來(lái)自網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142的表,后者以經(jīng)緯度來(lái)標(biāo)識(shí)所有重要濱海區(qū)域的邊界。如果服務(wù)小區(qū)的位置以濱海區(qū)的邊界為邊界,則向量量化350將被用作最佳算法。不然,將利用(缺省)算法340。
算法340用來(lái)通過(guò)查找網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)142和網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)144、根據(jù)當(dāng)前有效NMR310算出最終位置370。這種算法被用于三個(gè)階段。
階段1包括用于七個(gè)最重要的相關(guān)小區(qū)的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)的提取,它是通過(guò)并根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的NMR來(lái)測(cè)量的。將從當(dāng)前有效NMR310直接得到服務(wù)小區(qū)ID,而其它六個(gè)鄰近小區(qū)映射模塊已經(jīng)參考圖4描述過(guò)。接收的信號(hào)強(qiáng)度值被加在小區(qū)身份標(biāo)識(shí)上,形成一組七對(duì)NMR小區(qū)信息F:(Fk,1,Fk,2),其中k=0,1,2,3,4,5,6:
Fk,1=移動(dòng)臺(tái)接收的小區(qū)IDFk,2=移動(dòng)臺(tái)察覺(jué)的第k個(gè)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)指出,k=0指的是服務(wù)小區(qū)信息。
階段2需要兩個(gè)輸入源,其中之一是NMR小區(qū)信息F:(Fk,1,Fk,2),而另一個(gè)是越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字矩陣H:(Hq,1,Hq,2,Hq,3),其中q=1,2,…N。
假設(shè)N=在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中越區(qū)切換關(guān)系的總數(shù)。
M=整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)的總數(shù)。
P(r)=從第r個(gè)小區(qū)發(fā)生的越區(qū)切換關(guān)系的總數(shù),不同的小區(qū)可以有不同的值。
那么,Hr,1=當(dāng)前的起始小區(qū)IDHs,2=來(lái)自小區(qū)Hr,1的當(dāng)前目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)IDHq,3=從小區(qū)(Hr,1)到關(guān)系(Hs,1)的成功越區(qū)切換的歷史數(shù)其中r=1,2,…,M和s=1,2,…,P(i)下一步是利用準(zhǔn)則Hr,1=Fk,1從矩陣F和H產(chǎn)生新矩陣U,其中k=1,2,3,4,5,6。矩陣U的實(shí)體定義如下矩陣U:(Ua,1,Ua,2,Ua,3),其中a=1,2,…A(A是用于F中的7個(gè)小區(qū)的關(guān)系的總數(shù))。
假設(shè)m(r)=用于特定起始小區(qū)(Hr,1)的所有越區(qū)切換關(guān)系中成功越區(qū)切換的最大計(jì)數(shù)。
則Ua,1=Hr,1=Fk,1Ua,2=Hs,2Ua,3=Fk,2*Hq,3/m(r)這樣,(Ua,3)是接收信號(hào)強(qiáng)度與成功的越區(qū)切換的、用特定起始小區(qū)的成功越區(qū)切換的最大計(jì)數(shù)歸一化的積。(Ua,3)被稱為基準(zhǔn)索引。
另一個(gè)矩陣V是從矩陣U產(chǎn)生的,以便對(duì)每一個(gè)唯一目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)(Ua,2)的所有基準(zhǔn)索引值求和。
矩陣V:(Vb,1,Vb,2),其中b=1,2,…,B(B是U中不同目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)的總數(shù))。
Vb,1=Ua,2中任何不同的矩陣元對(duì)于所有的(Ua,2=Vb,1)和(Vc,1=Vb,1,其中c≠b),Vb,2=∑(Ua,3)現(xiàn)在,矩陣F包含NMR中七個(gè)小區(qū)的附近信息,而矩陣V包含可用來(lái)推導(dǎo)移動(dòng)臺(tái)位置的基準(zhǔn)索引值。組合矩陣F和V,形成另一個(gè)矩陣W。
矩陣W:(Wd,1,Wd,2)對(duì)于d=0到6,Wd,1=Fk,1Wd,2=α*Fk,2其中k=0,1,2,3,4,5,6;α=2.5,它是用于NMR中七個(gè)小區(qū)的加權(quán)因子。
對(duì)于d=7,8,…(B+7)(B是U中不同目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)的總數(shù))。
Wd,1=Vb,1Wd,2=Vb,2另一個(gè)矩陣Z從矩陣W產(chǎn)生,以便對(duì)W中每一個(gè)唯一小區(qū)(Wd,1)的所有基準(zhǔn)索引值求和。
矩陣Z:(Ze,1,Ze,2),其中e=1,2,…,E(E是W中不同目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)的總數(shù))。
Ze,1=Wd,1中任何不同的矩陣元對(duì)于所有的(Wd,1=Ze,1)和(Zf,1=Ze,1,其中f≠e),Ze,2=∑(Wd,2)這樣,在實(shí)施例中,矩陣F的7對(duì)中的每一對(duì)可以被單獨(dú)地對(duì)待。對(duì)于每一個(gè)Fk,1和Hr,1,存在目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)(Hs,2)的表,它可以被包含或者可以不被包含在矩陣F中;并且Hr,1→Hs,2(或Fk,1→Hs,2)是一對(duì)鄰近關(guān)系。對(duì)于每一個(gè)關(guān)系,成功越區(qū)切換的機(jī)會(huì)、即Hq,3/m(r)被乘以對(duì)應(yīng)于Fk,1的信號(hào)強(qiáng)度,后者為Fk,2。這樣,所述計(jì)算涉及從矩陣F的七個(gè)小區(qū)中的一個(gè)的越區(qū)切換。在本實(shí)施例中,矩陣W包括d=0到6時(shí)矩陣F的所有7個(gè)小區(qū)(即包含在NMR中的服務(wù)小區(qū)和6個(gè)鄰近小區(qū))以及鄰近這7個(gè)小區(qū)(即從d=7開(kāi)始)的所有目標(biāo)越區(qū)切換小區(qū)。
階段3搜索具有(Ze,2)最大值的三個(gè)小區(qū)(Ze,1)。這些小區(qū)被用來(lái)標(biāo)識(shí)移動(dòng)臺(tái)的位置。這三個(gè)小區(qū)的位置形成三角形的各頂點(diǎn)。最終位置是所述三角形質(zhì)心的經(jīng)緯度。
向量量化350利用碼本,后者模擬GSM網(wǎng)絡(luò)中某些特定濱海區(qū)域的無(wú)線電特性,用于將來(lái)通過(guò)壓縮測(cè)量報(bào)告310的查找。如果碼字有效(352),最終位置370直接從碼本檢索。不然,利用缺省算法340。向量量化可被認(rèn)為是模式識(shí)別的形式,其中輸入模式被預(yù)定的一組標(biāo)準(zhǔn)模式中的一個(gè)“近似”,或者換句話說(shuō),輸入模式與所存儲(chǔ)的一組模板或碼字中的一個(gè)匹配。維數(shù)為k和大小為N的向量量化器Q是從k維歐氏空間Rk的矢量(或“點(diǎn)”)到包含N個(gè)輸出或復(fù)制點(diǎn)、即所謂碼向量或碼字的有限集C的映射。這樣,Q:Rk→C,其中C=(Y1,Y2,…YN)和Yi∈J≡{1,2,…N}。集C是碼本或碼且大小為N,意味著它具有N個(gè)不同元素,其中每一個(gè)都是Rk中的向量。向量量化器的分辯率、碼速率或簡(jiǎn)單速率是r=(log2N)/k,它測(cè)量用來(lái)表示輸入向量的每一個(gè)向量分量的比特?cái)?shù)。這給出了碼本設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)南蛄苛炕鬟_(dá)到的精度或準(zhǔn)確度的表示。
碼本通常以數(shù)字存儲(chǔ)器中的表的形式實(shí)現(xiàn),并且表示每一個(gè)碼向量的每一個(gè)分量用的精度的比特?cái)?shù)目不影響向量量化器的分辯率或比特率。例如,在本實(shí)施例中,碼本C中的每一個(gè)碼字表示濱海區(qū)域中的點(diǎn)。每一個(gè)碼字包括可變數(shù)目的實(shí)體,因?yàn)樗煊X(jué)的小區(qū)數(shù)目隨點(diǎn)而變化??墒?,每一個(gè)實(shí)體包括那個(gè)地理區(qū)域中移動(dòng)臺(tái)察覺(jué)的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)和其接收信號(hào)強(qiáng)度。碼本是C=(Y1,Y2,…YN),其中Yi={(C1,S1),(C2,S2),(C3,S3),…,(Cm(i),Sm(i))}。利用在擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)測(cè)試和沿著網(wǎng)絡(luò)中預(yù)定路徑游動(dòng)測(cè)試期間得到的數(shù)據(jù)收集碼字。整個(gè)碼本被定期更新以便保持最新和有效,與網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展或網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)所產(chǎn)生的任何變化無(wú)關(guān)。
最初利用小區(qū)身份標(biāo)識(shí)對(duì)照碼本來(lái)檢查從SIM應(yīng)用工具包(STK)收集的當(dāng)前有效NMR310。盡管每一個(gè)NMR最多有七個(gè)小區(qū)身份標(biāo)識(shí)及接收的信號(hào)強(qiáng)度值,然而在實(shí)際中由于包括無(wú)線電干擾的多種原因,通常少于七個(gè)小區(qū)的信息被接收到并被解碼。如果從NMR解碼的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)太少,則向量量化350的分辯率350被認(rèn)為太低以致不能可靠地輸出。因此,在本實(shí)施例中,僅把具有三個(gè)或三個(gè)以上小區(qū)身份標(biāo)識(shí)的NMR用于向量量化。
在任何情況下,多碼字與當(dāng)前NMR中一定數(shù)量的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)匹配,并且,與量化電平的偏離、信號(hào)強(qiáng)度值被用來(lái)確定最接近的匹配。
定位系統(tǒng)230以經(jīng)緯度提供最終位置??墒怯袝r(shí)在實(shí)際應(yīng)用中得到區(qū)域名字而不是數(shù)字結(jié)果對(duì)用戶更加有用。在那種情況下,區(qū)域映射模塊240利用網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)將最終位置映射到某個(gè)區(qū)域。如果遍及有關(guān)國(guó)家或城市的整個(gè)數(shù)字地圖以傳統(tǒng)的方式搜索單個(gè)點(diǎn),則需要大量的存儲(chǔ)空間和長(zhǎng)的搜索時(shí)間。因此,為節(jié)省存儲(chǔ)空間并加快所需的搜索時(shí)間,以兩步搜索算法取代傳統(tǒng)的搜索方法,其使用如下。
步驟1以較低的分辯率進(jìn)行初始搜索。這對(duì)應(yīng)于將整個(gè)地圖分成多個(gè)大方塊,然后檢查所述各方塊的拐角的經(jīng)緯度,以找到于最終位置的最接近的方塊。
步驟2第一步驟起表索引搜索作用。有許多存儲(chǔ)有與區(qū)域信息有關(guān)的詳細(xì)位置點(diǎn)的表。在步驟1中找到的方塊對(duì)應(yīng)于特定的表,然后把后者裝載到存儲(chǔ)器中用于更具體的位置搜索。
所述兩步搜索算法使得能夠在存儲(chǔ)器230的相同平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)區(qū)域映射模塊240,所述平臺(tái)是Java。單平臺(tái)實(shí)施方案允許使用更一致和更可靠的軟件設(shè)計(jì),后者幾乎不受程序非兼容性、軟件版本更新和維護(hù)問(wèn)題的影響。
另外,如前所述,還可以通過(guò)從MapInfo的功能調(diào)用來(lái)實(shí)施區(qū)域映射功能,MapInfo是已知的地理顯示工具。無(wú)論何時(shí)輸入計(jì)算結(jié)果位置,所述功能就快速地映射到預(yù)定區(qū)域?qū)ο笾械囊粋€(gè)并返回區(qū)域名。有必要在存儲(chǔ)器230和區(qū)域映射模塊240之間建立接口。所述接口可以用兩種可能的方式實(shí)現(xiàn),例如,一種方式是基于VisualBasics 6.0,而另一種方式是用Visual C++來(lái)編寫(xiě)。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)臺(tái)的包括定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的定位系統(tǒng),所述系統(tǒng)向所述計(jì)算機(jī)提供用于所述移動(dòng)臺(tái)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量報(bào)告(NMR),將所述NMR與網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)相比較,并在找到適當(dāng)?shù)谋容^結(jié)果的情況下計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)的最終經(jīng)緯度。
2.按照權(quán)利要求1的定位系統(tǒng),其特征在于包括如下步驟在向所述計(jì)算機(jī)提供所述NMR之前確認(rèn)所述NMR并使其同步。
3.按照權(quán)利要求1或2的定位系統(tǒng),其特征在于在所述計(jì)算機(jī)中利用用于比較的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行所述定位,用以下方法來(lái)導(dǎo)出所述數(shù)據(jù)庫(kù)利用某種算法來(lái)找到所述移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的七個(gè)最重要的鄰近小區(qū)的小區(qū)身份標(biāo)識(shí)(ID),應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)計(jì)算每一個(gè)小區(qū)的鄰近信息,按照所述計(jì)算來(lái)選擇三個(gè)最近的小區(qū),并以所述三個(gè)小區(qū)經(jīng)緯度的質(zhì)心的形式提供最終經(jīng)緯度。
4.按照權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)的定位系統(tǒng),其特征在于包括將所述NMR與包含關(guān)于位于所述網(wǎng)絡(luò)的特定區(qū)域的小區(qū)的碼字位置的向量量化(VQ)碼本相比較,僅根據(jù)任何匹配的小區(qū)ID來(lái)提供最終緯度或經(jīng)度。
5.一種在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似地確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,所述方法包括如下步驟識(shí)別所述移動(dòng)臺(tái)附近的三個(gè)小區(qū),每一個(gè)所述小區(qū)具有小區(qū)位置;以及利用所述三個(gè)小區(qū)的位置確定所述移動(dòng)臺(tái)的近似位置。
6.權(quán)利要求5的方法,其特征在于通過(guò)計(jì)算所述三個(gè)小區(qū)形成的三角形的質(zhì)心來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)的近似位置。
7.權(quán)利要求5或6的方法,其特征在于從鄰近所述移動(dòng)臺(tái)服務(wù)小區(qū)的多個(gè)候選小區(qū)中選擇所述三個(gè)小區(qū)。
8.權(quán)利要求7的方法,其特征在于利用從某組參數(shù)中選擇的與所述移動(dòng)臺(tái)有關(guān)的至少一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)來(lái)確定所述鄰近小區(qū),其中所述某組參數(shù)包括所述服務(wù)小區(qū)的ID、與所述移動(dòng)臺(tái)通信的基站的ID和候選鄰近小區(qū)頻道。
9.權(quán)利要求7或8的方法,其特征在于利用包括定義物理小區(qū)位置的小區(qū)映射數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)(142)來(lái)確定所述鄰近小區(qū)。
10.權(quán)利要求7到9中任何一項(xiàng)的方法,其特征在于從六個(gè)候選鄰近小區(qū)中選擇所述三個(gè)小區(qū)。
11.權(quán)利要求7到10中任何一項(xiàng)的方法,其特征在于還包括對(duì)每一個(gè)鄰近小區(qū),測(cè)量所述移動(dòng)臺(tái)和所述鄰近小區(qū)之間發(fā)送的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度;以及利用所述測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度和小區(qū)到鄰近小區(qū)越區(qū)切換統(tǒng)計(jì)數(shù)字的數(shù)據(jù)庫(kù)(144)來(lái)選擇所述三個(gè)小區(qū)。
12.權(quán)利要求11的方法,其特征在于還包括對(duì)每一個(gè)鄰近小區(qū)計(jì)算表示成功越區(qū)切換到那個(gè)小區(qū)的概率的值,其中所述選擇是對(duì)所述計(jì)算的概率作出反應(yīng)。
13.權(quán)利要求5的方法,其特征在于對(duì)表示所述移動(dòng)臺(tái)接近濱海區(qū)域或其它預(yù)定的特定地點(diǎn)、為所述移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的小區(qū)的身份標(biāo)識(shí)作出反應(yīng),僅僅利用所述服務(wù)小區(qū)身份標(biāo)識(shí)而不是通過(guò)識(shí)別所述移動(dòng)臺(tái)附近的三個(gè)小區(qū)來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)的近似位置。
14.一種在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似地確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,所述方法包括如下步驟利用壓縮的系統(tǒng)參數(shù)報(bào)告在向量量化碼本中查找近似的移動(dòng)臺(tái)位置。
15.一種在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中近似地確定移動(dòng)臺(tái)(MS)位置的方法,所述方法包括選擇多個(gè)位置中的一個(gè)位置一確定響應(yīng)為所述移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的小區(qū)的身份標(biāo)識(shí)的算法。
16.權(quán)利要求5到15中任何一項(xiàng)的方法,其特征在于用于近似地確定移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)電話的位置。
17.權(quán)利要求16的方法,其特征在于所述移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)是使用GSM協(xié)議的電話網(wǎng)絡(luò)。
18.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求5到18中任何一項(xiàng)的方法的裝置。
19.有關(guān)用于執(zhí)行權(quán)利要求5到17中任何一項(xiàng)的方法的數(shù)據(jù)載體的軟件。
全文摘要
一種用于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)臺(tái)的定位系統(tǒng)使用定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī),后者被編程以便將已經(jīng)可在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中得到的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量報(bào)告(NMR)與網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)庫(kù)、或網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)或向量量化碼本進(jìn)行比較。所述計(jì)算機(jī)基于所述NMR產(chǎn)生所述移動(dòng)臺(tái)的最終經(jīng)緯度,后者可以在所述移動(dòng)臺(tái)上顯示。
文檔編號(hào)H04W64/00GK1320001SQ0110344
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者梁貝華, 伍潔瑩 申請(qǐng)人:數(shù)碼通電訊有限公司