一種移動通信終端定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種移動通信終端定位方法，通過步驟a.b.c.e.d.建立包基站經(jīng)緯度及TA值和距離信息的移動終端定位平臺，獲取終端消息中心多個服務(wù)小區(qū)的TA值；然后根據(jù)已建立的基站位置信息、TA值與距離的對應(yīng)關(guān)系，以基站為圓點，以不同基站A、B和C的TA值換算的長度為半徑作為圓，以三個圓的相交區(qū)域面積，利用三圓相交算法得到終端定位位置。本發(fā)明在不必改進(jìn)用戶終端的同時，也不需要擴(kuò)大移動基站的建設(shè)，就能精確的為目前流行的移動系統(tǒng)CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、GSM等用戶提供高精度的移動通信終端定位服務(wù)。
【專利說明】一種移動通信終端定位方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信終端信號接受定位【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種移動通信終端定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的手機(jī)定位技術(shù)是小區(qū)識別碼(CellID)的定位技術(shù)和手機(jī)GPS定位技術(shù)，小區(qū)識別碼(Cell ID)的定位技術(shù)是根據(jù)為手機(jī)提供服務(wù)的小區(qū)確定手機(jī)的位置，它由網(wǎng)絡(luò)側(cè)獲取用戶當(dāng)前所在的基站Cell (服務(wù)小區(qū))信息以獲取用戶當(dāng)前位置，其精度取決于移動基站的分布及覆蓋范圍的大小，其存在的問題是精度差，其精度差可以從幾百米到幾千米，移動基站的分布越密、覆蓋范圍越廣，信號接受精度越高，也就是信號越強(qiáng)，但是移動基站建設(shè)投資越大，使得移動通信的成本加大；而手機(jī)GPS定位技術(shù)是手機(jī)通過自帶的GPS軟件也可以進(jìn)行定位，通過手機(jī)自帶的定位軟件結(jié)合GPS收到的至少3顆GPS定位衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，可以定位出手機(jī)當(dāng)前的位置，這種方式定位精度高，缺點是需要手機(jī)具有GPS定位功能，使得手機(jī)制造成本高，并且GPS定位衛(wèi)星信號容易被建筑物遮擋，造成在高樓密集區(qū)等區(qū)域收不到所需的GPS衛(wèi)星信號就無法進(jìn)行定位。
[0003]為克服現(xiàn)有移動通信中的GSM(全球移動通信系統(tǒng))、CDMA (碼分多址移動通信)、TD-SCDMA (時分雙工技術(shù)的同步碼分多址系統(tǒng))及WCDMA (寬帶碼分多址)等系統(tǒng)手機(jī)定位精度不高、手機(jī)普遍不具有GPS定位功能的不足，研制開發(fā)出一種用于移動通信中手機(jī)定位精度高，并且無需進(jìn)行手機(jī)硬件和軟件的改動，不增加手機(jī)成本的移動通信終端定位方法是本領(lǐng)域當(dāng)前急需的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種無需對現(xiàn)有手機(jī)硬件和軟件進(jìn)行改動、不增加手機(jī)成本，也不擴(kuò)大移動基站的建設(shè)，就能提高移動通信手機(jī)定位精度的移動通信終端定位方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種移動通信終端定位方法，
[0006]包括以下步驟:
[0007]a.首先建立一個包含所有基站精確經(jīng)緯度信息、TA值(時間提前量)和距離的精確換算表的移動終端定位平臺；其基站經(jīng)緯度的獲取方法是:在各個基站天線所在位置，通過GPS、移動信號測試手機(jī)確定基站精確的經(jīng)緯度，然后將測到的所有基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)記錄匯總形成基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)庫；而CDMA (碼分多址移動通信)、TD-SCDMA (時分雙工技術(shù)的同步碼分多址系統(tǒng))這兩個系統(tǒng)基站自帶GPS，可以通過BSC (基站控制器)、RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器)的電腦終端獲取；而后建立TA值(時間提前量)和距離的精確換算表:利用測試手機(jī)，測距儀等儀器，在各個基站附近按遠(yuǎn)近分別選點測試離基站的距離、測試手機(jī)中的TA值，在進(jìn)行海量測試后，即可建立TA值(時間提前量)和距離間關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通過加權(quán)平均、正態(tài)分布方法做出TA值(時間提前量)和距離的精確換算表；
[0008]B.當(dāng)終端發(fā)起定位請求時，即可獲取終端消息中的主服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)，手機(jī)在隨機(jī)接入信道(RACH)上發(fā)起接入請求時，在基站解碼手機(jī)的隨機(jī)接入請求時計算出了該信號的傳輸時延，基站會在隨后的接入準(zhǔn)許信道(AGCH)上以TA值的方式指令手機(jī)其離開自己的距離，指令手機(jī)隨后在業(yè)務(wù)信道(TCH)的信號發(fā)射時提前TA所代表的時間值；移動終端定位平臺通過與各移動通信系統(tǒng)((GSM、CDMA, TD-SCDMA, WCDMA)的通訊接口，發(fā)出提取需定位服務(wù)終端的TA指令，各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA, TD-SCDMA、WCDMA)可以在各自的OMC (操作維護(hù)中心)、MSC (移動交換中心)、BSC (基站控制器)中跟蹤到需定位服務(wù)終端的主服務(wù)小區(qū)所發(fā)出包含TA的信道，并提取TA值發(fā)給移動終端定位平臺；
[0009]c.終端定位平臺對終端發(fā)起強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)信息，獲取終端消息中心的次強(qiáng)服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)，經(jīng)過強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)將終端的主服務(wù)小區(qū)變更為次強(qiáng)基站小區(qū)，此時次強(qiáng)基站小區(qū)與終端間建立起了業(yè)務(wù)信道(TCH)等信道，內(nèi)含TA值，移動終端定位平臺就可以通過各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA)的通訊接口提取到TA值。
[0010]d.反復(fù)c步驟獲取次強(qiáng)、次次強(qiáng)、次次次強(qiáng)等多個基站服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)；
[0011]e.當(dāng)定位平臺獲得至少A、B和C的3個以上TA值(時間提前量)后，根據(jù)已建立的基站位置信息、TA值(時間提前量)與距離的對應(yīng)關(guān)系，以基站為圓點，以不同基站A、B和C的TA值換算的長度為半徑為圓，以A、B和C的三個圓的相交區(qū)域面積，利用三圓相交算法得到終端定位位置。
[0012]本發(fā)明的方法是在現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)及手機(jī)硬件不變的條件下，通過建立專門的手機(jī)終端定位平臺，再通過本專利的三圓相交算法得到終端所在的精確位置。移動終端定位平臺內(nèi)包含所有基站的精確經(jīng)緯度信息；當(dāng)移動終端發(fā)起定位服務(wù)請求后,移動終端定位平臺就可以通過各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA)的通訊接口提取到TA值，通過參數(shù)TA可以計算出手機(jī)距離服務(wù)基站的距離，之后移動終端定位平臺指示MSC(移動交換中心)、BSC (基站控制器)等主動對手機(jī)發(fā)起切換至次強(qiáng)信號小區(qū)的命令，手機(jī)切換成功后由移動終端定位平臺獲取次強(qiáng)信號小區(qū)的TA值，依據(jù)移動終端定位平臺中建立的TA值(時間提前量)和距離的精確換算表可以計算出手機(jī)距離次強(qiáng)服務(wù)基站的距離，同理可以計算出手機(jī)距離次次強(qiáng)服務(wù)基站的距離，以此類推；再獲得至少3個以上手機(jī)與不同基站的距離(1，2，3，4，5。。。。)信息后，可通過本專利三圓相交算法計算出手機(jī)的位置信息。
[0013]本算法包括先通過手機(jī)與前兩個基站(1，2)的距離信息獲得手機(jī)大致的位置，再通過手機(jī)與第3個基站的距離精確定位手機(jī)位置，如果位置誤差較大(可能存在直放站等情況)，可從1，2,3,4,5。。。。中選取3個任意組合按上述算法直至誤差最小,最后以誤差最小的結(jié)果為最終結(jié)果輸出。因此使用者無需更換自己的終端，運營商同樣不需對設(shè)備進(jìn)行大的軟硬件改動，就可以實現(xiàn)手機(jī)精確定位功能。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，可以在不必改進(jìn)用戶終端的同時，也不需要擴(kuò)大移動基站的建設(shè)，就能精確的為目前流行的移動系統(tǒng)(GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA)用戶提供高精度的定位服務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1.三個圓有重合且相交區(qū)域的計算示意圖[0016]圖2.三個圓相交無重合區(qū)域的計算示意圖
[0017]圖3.三個圓無重合不相交區(qū)域的計算示意圖
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖1至附圖3及實施例詳述本發(fā)明，一種移動通信終端定位方法，包括以下步驟:
[0019]a.首先建立一個包含所有基站精確經(jīng)緯度信息、TA值(時間提前量)和距離的精確換算表的移動終端定位平臺；
[0020]基站經(jīng)緯度的獲取方法:
[0021]1:工作人員到基站天線所在位置，通過GPS、移動信號測試手機(jī)確定基站精確的經(jīng)緯度，作好記錄，所有基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)匯總形成基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)庫。
[0022]2:CDMA (碼分多址移動通信)、TD_SCDMA(時分雙工技術(shù)的同步碼分多址系統(tǒng))這兩個系統(tǒng)基站自帶GPS，可以通過BSC (基站控制器)、RNC (無線網(wǎng)絡(luò)控制器)的電腦終端獲取。
[0023]建立TA值(時間提前量)和距離的精確換算表:
[0024]工作人員利用測試手機(jī)，測距儀等工具，在基站附近按遠(yuǎn)近分別選點測試離基站的距離、測試手機(jī)中的TA值，在進(jìn)行海量測試后，可以建立TA值(時間提前量)和距離間關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通過加權(quán)平均、正態(tài)分布方法做出TA值(時間提前量)和距離的精確換算表。
[0025]b.終端發(fā)起定位請求時，獲取終端消息中的主服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)；
[0026]TA值(時間提前量)的獲取:TA值(時間提前量)的目的是為了補(bǔ)償電波傳輸延遲。手機(jī)在初始接入時，基站或手機(jī)不知道對端離開自己的距離。手機(jī)在隨機(jī)接入信道(RACH)上發(fā)起接入請求時，在基站解碼手機(jī)的隨機(jī)接入請求時計算出了該信號的傳輸時延(即知道了手機(jī)離開自己的距離)，基站會在隨后的接入準(zhǔn)許信道(AGCH)上以TA值的方式告訴手機(jī)其離開自己的距離，要求手機(jī)隨后在業(yè)務(wù)信道(TCH)的信號發(fā)射時提前TA所代表的時間值。
[0027]移動終端定位平臺通過與各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA, TD-SCDMA, WCDMA)的通訊接口，發(fā)出提取需定位服務(wù)終端的TA指令，各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA, TD-SCDMA, WCDMA)可以在各自的OMC (操作維護(hù)中心)、MSC (移動交換中心)、BSC (基站控制器)中跟蹤到需定位服務(wù)終端的主服務(wù)小區(qū)所發(fā)出包含TA的信道，并提取TA值發(fā)給移動終端定位平臺。
[0028]c.終端定位平臺對終端發(fā)起強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)消息，獲取終端消息中心的次強(qiáng)服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)；
[0029]強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)的目的是將終端的主服務(wù)小區(qū)變更為次強(qiáng)基站小區(qū)，此時次強(qiáng)基站小區(qū)與終端間建立起了業(yè)務(wù)信道(TCH)等信道，內(nèi)含TA值，移動終端定位平臺就可以通過各移動通信系統(tǒng)(GSM、CDMA, TD-SCDMA, WCDMA)的通訊接口提取到TA值。
[0030]d.反復(fù)c步驟獲取次強(qiáng)、次次強(qiáng)、次次次強(qiáng)等多個基站服務(wù)小區(qū)的TA值(時間提前量)；
[0031]e.當(dāng)定位平臺獲得至少A、B和C的3個以上TA值(時間提前量)后，根據(jù)已建立的基站位置信息、TA值(時間提前量)與距離的對應(yīng)關(guān)系，以基站為圓點，以不同基站A、B和C的TA值換算的長度為半徑為圓，以A、B和C的三個圓的相交區(qū)域面積，利用三圓相交算法得到終端定位位置。
[0032]如果上述A、B和C的三個圓相交但無重合區(qū)域面積，表明終端接收到的基站信號是非直線傳播的，需通本移動通信終端定位方法的步驟c繼續(xù)強(qiáng)制切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D ;猶取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站A和基站D分別和基站C、基站B通過上述方法步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置；或?qū)⒒綝分別與基站C、基站B通過上述步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置。若是上述A、B和C的三個圓互不相交也為無重合區(qū)域面積，表明終端接收到的基站A信號相對另兩個基站過強(qiáng)，需上述方法步驟c繼續(xù)切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D，獲取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站D和基站C、基站B通過上述方法步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置。
[0033]其方法可用圖1-圖3說明，當(dāng)手機(jī)終端發(fā)起定位服務(wù)請求后，終端定位平臺在獲取終端消息中的主服務(wù)小區(qū)的TA后；對終端發(fā)起強(qiáng)制切換至次強(qiáng)小區(qū)消息，獲取終端消息中的次強(qiáng)服務(wù)小區(qū)的TA值；以此類推獲取次次強(qiáng)等多個小區(qū)的TA值；當(dāng)獲得至少3個以上的服務(wù)小區(qū)的TA值時，根據(jù)已建立的基站位置信息、TA與距離的精確換算表，以基站為圓點、以不同基站的TA值換算的長度為半徑畫圓，三個圓的重合區(qū)域就是終端所在位置，如圖1中的重合區(qū)域。
[0034]如果三個圓的相交區(qū)域無重合部分，如圖2所示:表示終端接收到的基站信號是非直線傳播的(而是通過繞射、反射接收到的)；或終端接收到的基站信號是通過直放站得到的。可以通過本專利的移動通信終端定位方法步驟c繼續(xù)強(qiáng)制切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D ;猶取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站A和基站D分別和基站C、基站B通過本專利的移動通信終端定位方法步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置；如果依然沒有重合區(qū)域，還可以將基站D分別與基站C、基站B通過本專利的移動通信終端定位方法步驟d得到重合區(qū)域，即終端所處位置。
[0035]如果三個圓不相交區(qū)域無重合部分，如圖3所示:表明終端接收到的基站A信號相對另兩個基站過強(qiáng)，至少大于次強(qiáng)小區(qū)3DB以上。此時可通過本專利的移動通信終端定位方法步驟c繼續(xù)切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D，獲取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站D和基站C、基站B通過上述移動通信終端定位方法步驟d得到重合區(qū)域，即終端所處位置三圓相交算法得到重合區(qū)域即終端所處位置。
【權(quán)利要求】
1.一種移動通信終端定位方法，包括以下步驟: a.首先建立一個包含所有基站精確經(jīng)緯度信息、TA值和距離的精確換算表的移動終端定位平臺；其基站經(jīng)緯度的獲取方法是:在各個基站天線所在位置，通過GPS、移動信號測試手機(jī)確定基站精確的經(jīng)緯度，然后將測到的所有基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)記錄匯總形成基站經(jīng)緯度數(shù)據(jù)庫；而CDMA、TD-SCDMA這兩個系統(tǒng)基站自帶GPS，可以通過BSC、RNC的電腦終端獲取；而后建立TA值和距離的精確換算表:利用測試手機(jī)，測距儀等儀器，在各個基站附近按遠(yuǎn)近分別選點測試離基站的距離、測試手機(jī)中的TA值，在進(jìn)行海量測試后，即可建立TA值和距離間關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通過加權(quán)平均、正態(tài)分布方法做出TA值和距離的精確換算表； b.當(dāng)終端發(fā)起定位請求時，即可獲取終端消息中的主服務(wù)小區(qū)的TA值，手機(jī)在隨機(jī)接入信道上發(fā)起接入請求時，在基站解碼手機(jī)的隨機(jī)接入請求時計算出了該信號的傳輸時延，基站會在隨后的接入準(zhǔn)許信道上以TA值的方式指令手機(jī)其離開自己的距離，指令手機(jī)隨后在業(yè)務(wù)信道的信號發(fā)射時提前TA所代表的時間值；移動終端定位平臺通過與各移動通信系統(tǒng)，包括:GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA的通訊接口，發(fā)出提取需定位服務(wù)終端的TA指令，各移動通信系統(tǒng)，包括GSM、CDMA, TD-SCDMA, WCDMA可以在各自的OMC、MSC、BSC中跟蹤到需定位服務(wù)終端的主服務(wù)小區(qū)所發(fā)出包含TA的信道，并提取TA值發(fā)給移動終端定位平臺； c.終端定位平臺對終端發(fā)起強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)信息，獲取終端消息中心的次強(qiáng)服務(wù)小區(qū)的TA值，經(jīng)過強(qiáng)制切換至次強(qiáng)基站小區(qū)將終端的主服務(wù)小區(qū)變更為次強(qiáng)基站小區(qū)，此時次強(qiáng)基站小區(qū)與終端間建立起了業(yè)務(wù)信道等信道，內(nèi)含TA值，移動終端定位平臺就可以通過各移動通信系統(tǒng)，包括、CDMA、TD-SCDMA, GSM、WCDMA的通訊接口提取到TA值； d.反復(fù)c步驟依次順序獲取次強(qiáng)、次次強(qiáng)、次次次強(qiáng)的多個基站服務(wù)小區(qū)的TA值； e.當(dāng)定位平臺獲得至少A、B和C的3個以上TA值后，根據(jù)已建立的基站位置信息、TA值與距離的對應(yīng)關(guān)系，以基站為圓點，以不同基站A、B和C的TA值換算的長度為半徑為圓，以A、B和C的三個圓的相交區(qū)域面積，利用三圓相交算法得到終端定位位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信終端定位方法，其特征在于:上述A、B和C的三個圓相交但無重合區(qū)域面積，表明終端接收到的基站信號是非直線傳播的，需通過權(quán)利要求1的步驟c繼續(xù)強(qiáng)制切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D ;獲取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站A和基站D分別和基站C、基站B通過權(quán)利要求1的步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置；或?qū)⒒綝分別與基站C、基站B通過權(quán)利要求1的步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信終端定位方法，其特征在于:上述A、B和C的三個圓互不相交也為無重合區(qū)域面積，表明終端接收到的基站A信號相對另兩個基站過強(qiáng)，需通過權(quán)利要求1的步驟c繼續(xù)切換至上述A、B、C三個基站以外的基站D，獲取終端消息中的服務(wù)小區(qū)的TA值，以基站D和基站C、基站B通過上述權(quán)利要求1的步驟d得到重合區(qū)域即終端所處位置。
【文檔編號】H04W64/00GK103476108SQ201310276026
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】鄭文宏, 石磊, 郭振濤, 李淑鳳, 張桂敏, 康興川, 張佳, 鄭金美 申請人:北京富迪創(chuàng)業(yè)科技有限公司