本發(fā)明涉及一種基于LTE-MR數(shù)據(jù)的綜合精確定位算法。

背景技術(shù)：

目前,基于移動通信系統(tǒng)的終端定位技術(shù)主要有:基于小區(qū)標(biāo)識的CellID技術(shù)、基于到達(dá)時間的TOA技術(shù)、基于到達(dá)時間差的TDOA技術(shù)、基于到達(dá)角的AOA技術(shù)、和基于網(wǎng)絡(luò)輔助的A-GPS技術(shù)。終端定位技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個階段。

最初的基于服務(wù)蜂窩小區(qū)的定位技術(shù),如CellID,可以快速地定位,但是其定位精度與小區(qū)的覆蓋范圍有關(guān),即只能確定終端在該基站的覆蓋范圍內(nèi),不能得到更為精確的位置。

然后發(fā)展了一些多基站的聯(lián)合定位技術(shù),如TDOA定位技術(shù),通過定位算法能夠解算出終端位置,進(jìn)一步提升了定位精度,但是由于多基站獲得的定位參數(shù)存在一定的誤差,這類定位方法有時也不能獲得較為準(zhǔn)確的終端坐標(biāo)。

之后的基于衛(wèi)星信號的GNSS定位技術(shù)可以精確地定位,而這其中用的最為廣泛的就是美國的GPS全球定位系統(tǒng)。直到后來,產(chǎn)生了A-GPS技術(shù),手機(jī)終端首先通過移動網(wǎng)絡(luò)獲取定位輔助數(shù)據(jù)來實現(xiàn)快速搜星,然后通過GPS信號計算出位置，然而由于需要搜星所以初次定位時間過長而略顯不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于LTE-MR數(shù)據(jù)的綜合精確定位算法，采用LTE的MR數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，減少了定位成本，彌補(bǔ)了之前的各種基于移動MR定位的不足。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于LTE-MR數(shù)據(jù)的綜合精確定位算法，包括以下步驟：

S1.對MR數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)全；

S2.判斷主小區(qū)基站是否為室分站:

(1)如果MR數(shù)據(jù)來自室分站,以室分天線經(jīng)緯度為中心，方圓100米內(nèi)隨機(jī)取一個點作為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(2)如果MR數(shù)據(jù)不來自室分站，進(jìn)入步驟S3；

S3.將用戶到主小區(qū)的弧和用戶到各鄰區(qū)的弧進(jìn)行經(jīng)緯度求交；

S4.判斷交點個數(shù)：

(1)如果交點個數(shù)大于2，則求交點構(gòu)成的多邊形重心，該多邊形重心的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(2)如果交點個數(shù)等于2，則求交點連接而成的線段重心，該線段重心的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(3)如果交點個數(shù)為1，則該交點的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(4)如果交點個數(shù)為0，進(jìn)入步驟S5；

S5.判斷是否有MR中是否有AOA字段：

(1)如果有AOA字段，進(jìn)入步驟S6；

(2)如果沒有AOA字段，統(tǒng)計主小區(qū)方向角所在射線為中心線的左右兩邊120度范圍內(nèi)鄰區(qū)個數(shù)，以鄰區(qū)個數(shù)多的半邊弧隨機(jī)取點作為用戶的經(jīng)緯度。

S6.基于AOA對用戶進(jìn)行方位定位；

S7.定位結(jié)束。

所述的步驟S1包括以下子步驟：

S11.在設(shè)定時間內(nèi)，對同一主小區(qū)下同一MmeUeS1apId連續(xù)的MR，取出其中鄰區(qū)數(shù)量最多的那一條MR的鄰區(qū)信息；

S12.根據(jù)該條MR的鄰區(qū)信息，按照鄰區(qū)數(shù)量的由多到少，依次對其他MR數(shù)據(jù)的鄰區(qū)信息進(jìn)行補(bǔ)全，直到該MmeUeS1apId所有MR的鄰區(qū)信息均被補(bǔ)全。

所述的設(shè)定時間為10s。

所述的步驟S3包括以下子步驟：

S31.計算主小區(qū)到用戶的距離；

S32.計算用戶到主小區(qū)基站天線的弧經(jīng)緯度列表；

S33.利用TA值對用戶到主小區(qū)基站天線的經(jīng)緯度列表進(jìn)行校正；

S34.計算鄰區(qū)到用戶的距離；

S35.計算用戶到對應(yīng)鄰區(qū)基站天線的弧經(jīng)緯度列表；

S36.對將用戶到主小區(qū)的弧和用戶到各鄰區(qū)的弧進(jìn)行經(jīng)緯度求交。

所述的步驟S6包括以下子步驟：

S61.使用RSRP值計算距離；

S62.采用TA值對距離進(jìn)行校正；

S63.計算以主小區(qū)基站為圓心，該距離為半徑，形成用戶經(jīng)緯度所在的圓；

S64.根據(jù)AOA的角度對用戶進(jìn)行方位定位，確定用戶經(jīng)緯度。

所述的步驟S31包括以下子步驟：

S311.判斷neid在MR數(shù)據(jù)的工參表中是否存在：

(1)neid在工參表中存在，進(jìn)入步驟S312；

(2)neid在工參表中不存在，計算失??；

S312.進(jìn)行城區(qū)判定，若為非城區(qū)，LOSS值為13；若非城區(qū)，LOSS值為15；

S313.在主小區(qū)RSRP值小于-105dbm時，根據(jù)RSRP值和PHR值對LOSS值進(jìn)行修正；

S314.利用RSRP計算出主小區(qū)到用戶的距離；

S315.采用TA值對距離進(jìn)行校正。

所述步驟S34包括以下子步驟：

S341.判斷MR數(shù)據(jù)中neid在工參表中是否存在:

(1)neid在工參表中存在，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的covertype字段判斷室分；

(2)neid在工參表中不存在，以RSRP值計算得到的距離作為鄰區(qū)到用戶的距離；

S342.進(jìn)行城區(qū)判定，若為非城區(qū)，LOSS值為13；若非城區(qū)，LOSS值為15；

S343.在鄰區(qū)RSRP值為-105dbm時，根據(jù)PSCP值和PHR值對LOSS值進(jìn)行修正；

S344.利用RSRP計算出鄰區(qū)到用戶的距離。

所述步驟S5中，如果沒有AOA字段，統(tǒng)計主小區(qū)方向角所在射線為中心線的左右兩邊120度范圍內(nèi)鄰區(qū)個數(shù)，若兩個半邊弧鄰區(qū)個數(shù)相等，則整條弧隨機(jī)取點作為用戶經(jīng)緯度。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種基于LTE-MR數(shù)據(jù)的綜合精確定位算法，采用LTE的MR數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，減少了定位成本，彌補(bǔ)了之前的各種基于移動MR定位的不足，將定位精度提高了20米以內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為用戶到主小區(qū)的弧和用戶到各鄰區(qū)的弧進(jìn)行經(jīng)緯度求交流程圖；

圖3為主小區(qū)到用戶距離的計算流程圖；

圖4為鄰區(qū)到用戶的距離計算流程圖；

圖5為AOA對用戶定位的示意圖；

圖6為TA校正列表示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種基于LTE-MR數(shù)據(jù)的綜合精確定位算法，包括以下步驟：

S1.對MR數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)全；

S2.判斷主小區(qū)基站是否為室分站:

(1)如果MR數(shù)據(jù)來自室分站,以室分天線經(jīng)緯度為中心，方圓100米內(nèi)隨機(jī)取一個點作為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(2)如果MR數(shù)據(jù)不來自室分站，進(jìn)入步驟S3；

S3.將用戶到主小區(qū)的弧和用戶到各鄰區(qū)的弧進(jìn)行經(jīng)緯度求交；

S4.判斷交點個數(shù)：

(1)如果交點個數(shù)大于2，則求交點構(gòu)成的多邊形重心，該多邊形重心的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(2)如果交點個數(shù)等于2，則求交點連接而成的線段重心，該線段重心的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(3)如果交點個數(shù)為1，則該交點的經(jīng)緯度即為當(dāng)前用戶的經(jīng)緯度；

(4)如果交點個數(shù)為0，進(jìn)入步驟S5；

S5.判斷是否有MR中是否有AOA字段：

(1)如果有AOA字段，進(jìn)入步驟S6；

(2)如果沒有AOA字段，統(tǒng)計主小區(qū)方向角所在射線為中心線的左右兩邊120度范圍內(nèi)鄰區(qū)個數(shù)，以鄰區(qū)個數(shù)多的半邊弧隨機(jī)取點作為用戶的經(jīng)緯度。

S6.基于AOA對用戶進(jìn)行方位定位；

S7.定位結(jié)束。

所述的步驟S1包括以下子步驟：

S11.在設(shè)定時間內(nèi)，對同一主小區(qū)下同一MmeUeS1apId連續(xù)的MR，取出其中鄰區(qū)數(shù)量最多的那一條MR的鄰區(qū)信息；

S12.根據(jù)該條MR的鄰區(qū)信息，按照鄰區(qū)數(shù)量的由多到少，依次對其他MR數(shù)據(jù)的鄰區(qū)信息進(jìn)行補(bǔ)全，直到該MmeUeS1apId所有MR的鄰區(qū)信息均被補(bǔ)全。

所述的設(shè)定時間為10s。

如圖2所示，所述的步驟S3包括以下子步驟：

S31.計算主小區(qū)到用戶的距離；

S32.計算用戶到主小區(qū)基站天線的弧經(jīng)緯度列表；

S33.利用TA值對用戶到主小區(qū)基站天線的經(jīng)緯度列表進(jìn)行校正；

S34.計算鄰區(qū)到用戶的距離；

S35.計算用戶到對應(yīng)鄰區(qū)基站天線的弧經(jīng)緯度列表；

S36.對將用戶到主小區(qū)的弧和用戶到各鄰區(qū)的弧進(jìn)行經(jīng)緯度求交。

在本申請的實施例中，主小區(qū)或者鄰區(qū)的經(jīng)緯度列表生成方式：以主小區(qū)或鄰區(qū)的基站天線為中心，以計算出來的點到各個基站天線的距離為半徑，以基站方位角對其畫弧，則為點對應(yīng)此基站可能的位置。由于距離值往往有較大失真性，在求兩弧線交點時會出線未嚴(yán)格相交、過度覆蓋等失真情況，因此后面求交點時采用逼近法(簡而言之即為求兩弧線距離最近的點)，且考慮到性能問題，在弧上僅均等的取140個點，得到這些點的經(jīng)緯度，構(gòu)成點到基站的弧經(jīng)緯度列表。

基站方向角：以正北為0度，以基站波瓣中心線順時針?biāo)嫽〉亩葦?shù)為方向角，基站波瓣默認(rèn)為65度，如果嚴(yán)格均等分波瓣為140個點則為每65/140度一個點，但考慮到實際情況有信號散射，則為每1度一個點。在均等分時，從以前的中心線向兩邊擴(kuò)散改為將140度弧按順時針等分。

求交點過程中采用逼近法，讓主小區(qū)弧經(jīng)緯度列表各點與鄰區(qū)弧經(jīng)緯度列表各點的距離值，再從中選舉距離值小于閾值(此版本為100米，即0.001度)的點，取其最小值作為交點，若無，返回空表示無交點。

無交點時，若主小區(qū)弧經(jīng)緯度列表各點與鄰區(qū)弧經(jīng)緯度列表各點沒有交點，則計算以主小區(qū)方向角所在射線為中心線的左右兩邊120度(左60度、右60度)范圍內(nèi)鄰區(qū)個數(shù)(包括W網(wǎng)的鄰區(qū)也要計算在內(nèi))，以個數(shù)多的半邊弧隨機(jī)取點構(gòu)成交點列表，若相等則在整條弧上隨機(jī)取點。

所述的步驟S6包括以下子步驟：

S61.使用RSRP值計算距離；

S62.采用TA值對距離進(jìn)行校正；

S63.計算以主小區(qū)基站為圓心，該距離為半徑，形成用戶經(jīng)緯度所在的圓；

S64.根據(jù)AOA的角度對用戶進(jìn)行方位定位，確定用戶經(jīng)緯度。

如圖3所示，所述的步驟S31包括以下子步驟：

S311.判斷neid在MR數(shù)據(jù)的工參表中是否存在：

(1)neid在工參表中存在，進(jìn)入步驟S312；

(2)neid在工參表中不存在，計算失??；

S312.進(jìn)行城區(qū)判定，若為非城區(qū)，LOSS值為13；若非城區(qū)，LOSS值為15；

S313.在主小區(qū)RSRP值小于-105dbm時，根據(jù)RSRP值和PHR值對LOSS值進(jìn)行修正；

S314.利用RSRP計算出主小區(qū)到用戶的距離；

S315.采用TA值對距離進(jìn)行校正。

如圖4所示，所述步驟S34包括以下子步驟：

S341.判斷MR數(shù)據(jù)中neid在工參表中是否存在:

(1)neid在工參表中存在，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的covertype字段判斷室分；

(2)neid在工參表中不存在，以RSRP值計算得到的距離作為鄰區(qū)到用戶的距離；

S342.進(jìn)行城區(qū)判定，若為非城區(qū)，LOSS值為13；若非城區(qū)，LOSS值為15；

S343.在鄰區(qū)RSRP值為-105dbm時，根據(jù)PSCP值和PHR值對LOSS值進(jìn)行修正；

S344.利用RSRP計算出鄰區(qū)到用戶的距離。

所述步驟S5中，如果沒有AOA字段，統(tǒng)計主小區(qū)方向角所在射線為中心線的左右兩邊120度范圍內(nèi)鄰區(qū)個數(shù)，若兩個半邊弧鄰區(qū)個數(shù)相等，則整條弧隨機(jī)取點作為用戶經(jīng)緯度。

關(guān)于RSRP的計算：移動通信系統(tǒng)中的無線電波是在地形不規(guī)則的情況下進(jìn)行傳播的，在估算路徑損耗時，應(yīng)考慮特定地區(qū)的地形因素。預(yù)測模型的目標(biāo)是預(yù)測特定點或特定區(qū)域的信號強(qiáng)度(RSRP)，但在方法復(fù)雜性和精確性方面差異很大，因此應(yīng)針對不同地形特點，選擇最合適于該區(qū)域的預(yù)測模型。因此，準(zhǔn)確度與精確度很大程度上依賴于預(yù)測模型的詳細(xì)程度，由于使用實地測試的數(shù)據(jù)搭建預(yù)測模型，在實地測試的數(shù)據(jù)足夠大以及足夠準(zhǔn)確時，所搭建的預(yù)測模型越準(zhǔn)確。

在傳播模型方面，選擇Cost-Hata模型，此模型是一個經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，實驗和仿真結(jié)果都表明其具有較高的可信度，在市區(qū)的Cost-Hata模型的經(jīng)驗公式為：

L(urban)＝46.3+33.9logF–13.82logHb+(44.9–6.55logHb)logd–a(Hm)+Cm

式中，L(urban)：為平坦市區(qū)中指傳播損耗(dB)；

F：為基站頻率取值為：FDD為1840MHZ，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)取值為2300MHZ；

Hb：為基站天線高度，根據(jù)工參值進(jìn)行取值(默認(rèn)為22米)；

Hm：為移動臺天線高度取值為：1.65m；

a(Hm)：為移動臺修正因子取值為0；

Cm：對于中小城市、郊區(qū)Cm取0dB，對于大城市Cm取3dB；

d：為傳播距離，即是需要計算的值。

在RSRP>＝-105時，Ploss＝TX+Gain–Loss–RSRP；

在RSRP<-105時，Ploss＝TX+Gain–Loss–RSRP–Loss1；

式中，Ploss即L(urban)：為平坦市區(qū)中指傳播損耗(dB)。

TX：為基站功率默認(rèn)取值為15dbm。

Gain：天線增益默認(rèn)取值為18db。

Loss：根據(jù)是否城區(qū)進(jìn)行取值。城區(qū)取值為15，非城區(qū)取值為13。

Loss1：對于室內(nèi)點的loss進(jìn)行校正,即為在RSRP<-105時。

本申請由neid字段去關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中小區(qū)是否屬于城區(qū)，然后再根據(jù)是否城區(qū)來進(jìn)行l(wèi)oss值的取值，

當(dāng)用戶在室內(nèi)時需校正傳播損耗，室內(nèi)用戶與基站的實際距離均小于傳播模型計算距離，隨著PHR值的減小兩者間的差值越大，根據(jù)這個規(guī)律可校正傳播模型的損耗值，使得實際距離與模型距離更加接近，所以引入PHR值進(jìn)行傳播模型中的loss值的修正，Loss1的取值如下：RSRP<-105&&PHR<-15，Loss1為+10db；

RSRP<-105&&-15<PHR<＝-10，Loss1為+6db；

RSRP<-105&&-10<PHR<＝-5，Loss1為+4db；

RSRP<-105&&-5<PHR<＝0，Loss1+2db；

當(dāng)下行信號較好時，在RSRP>＝-105時，無需校正。

在本申請的實施例中，AOA對用戶定位的方法如圖5所示：首先進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，

3GPP規(guī)定的上報值為AOA_ANGLE_000時，測量數(shù)據(jù)區(qū)間分布0＝<AOA_ANGLE<0.5；

3GPP規(guī)定的上報值為AOA_ANGLE_009時，測量數(shù)據(jù)區(qū)間分布4.5＝<AOA_ANGLE<5.0；

3GPP規(guī)定的上報值為AOA_ANGLE_k時，分布為0.5k＝<AOA_ANGLE<0.5(k+1)；

例如，當(dāng)解析出來的數(shù)據(jù)為AOA_ANGLE_009，則圖5中的θ為4.5度～5.0度，

如圖5所示，

$tan\mathrm{\&theta;}=\frac{X_0-X}{Y_0-Y};$

(X₀-X)²+(Y₀-Y)²＝R²；

已知X,Y分別表示基站的位置坐標(biāo)(即基站的經(jīng)緯度)，已知R為基站到用戶的距離(根據(jù)RSRP值并用TA校正得出)，求出X₀，Y₀表示移動用戶的定位位置坐標(biāo)；

分別計算出θ在4.5度和5度時候的在弧上的定位點，最后以計算出來的兩個端點，在弧上隨機(jī)取一點，即為用戶的位置。

TA校正：在本申請中，TA，即Timing advance，UE用于調(diào)整其主小區(qū)PUCCH/PUSCH/SRS上行發(fā)送的時間，1Ts＝1/(15000*2048)S，對應(yīng)的距離等于：(3*10^8*1/(15000*2048))/2＝4.89m。1TADV＝16Ts＝16*4.89m＝78.12m。

TA校正表如圖6所示

若TA值為0，RSRP計算出來的距離為在【0，39】，那么最后取值為該計算出來的值。如果大于39米的話，最后取值為39米。若為0的話，則視為無效。

若TA值為1，RSRP計算出來的距離為在(39，117】,那么最后取值為該計算出來的值；如果計算出來的值小于39時，就取39；如果大于117，最后取值為117。

若TA值為2，RSRP計算出來的距離為在(117，273】，那么最后取值為該計算出來的值；如果計算出來的值小于117時，就取117；如果大于273，最后取值為273。依次類推即可；

采用這種方法會導(dǎo)致MR過于集中于TA值確定出來的距離的兩端(取值為最小距離和取值為最大距離)，所以校正為：

如果RSRP計算出來的距離不超過區(qū)間兩端距離的10％，則就以計算出來的距離作為取值；

如果超過了(大于最大距離的10％)，則在其相對應(yīng)的TA距離的上限的90％作為下限，TA值距離的上限作為該區(qū)間，就在該區(qū)間內(nèi)隨機(jī)取一點。比如說：假設(shè)TA區(qū)間為【100,200】，根據(jù)傳播模型算出來的距離為260，那么260已經(jīng)大于200*110％了，就校正為【180,200】隨機(jī)一點。

如果超過了(小于最小距離的10％)，則在其相對應(yīng)的TA距離的下限的110％作為上限，TA值距離的下限作為該區(qū)間，就在該區(qū)間內(nèi)隨機(jī)取一點。比如說：假設(shè)TP區(qū)間為【100,200】，根據(jù)傳播模型算出來的距離為60，那么60已經(jīng)小于100*90％了，就校正為【100,110】隨機(jī)一點。

滿足城區(qū)情況下RSRP值>-100dbm，TA值>15；非城區(qū)情況先RSRP>-100，TA值>25就直接利用RSRP進(jìn)行距離的計算，不再采用TA值進(jìn)行校正了。

在本申請的實施例中，主小區(qū)RSRP小于-125&&TA值為空&&AOA值為空&&鄰區(qū)也為空的數(shù)據(jù)，直接過濾掉不用于行定位。