專利名稱：一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線定位系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種利用不同測量單元信號 到達(dá)時間進(jìn)行定位的方法與裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，特別是美國提出應(yīng)急位置服務(wù)要求之后，無線定 位服務(wù)越來越受到業(yè)界關(guān)注。
按照是否需要手機(jī)的參與分類，對于收集的定位技術(shù)主要分為兩種類型需 要手機(jī)上報信息的手機(jī)定位技術(shù)以及不需要手機(jī)上報信息的手機(jī)定位技術(shù)。前者， 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要通過信令通知手機(jī)，而且需要手機(jī)主動上報有關(guān)測量信息才可以確定 手機(jī)的具體位置。如此，手機(jī)有辦法了解其處于被定位狀態(tài)，并且，手機(jī)也可以在
用戶需要阻止被定位的前提下，通過不上報有關(guān)測量信息和上報虛假測量信息的方 法，使得自己的位置信息的隱私得到保護(hù)。對于后者，由于不需要手機(jī)的主動參與， 手機(jī)無法確定其是否處于被定位的狀態(tài)，這對于手機(jī)位置的保護(hù)造成了一定的困 難。這類方法的一個典型就是基于小區(qū)號的定位方法。
按照定位參考信號分類，對于手機(jī)的定位技術(shù)主要分為三種類型基于手機(jī) 小區(qū)號的定位、基于測量點(diǎn)信號/手機(jī)信號的定位以及基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位。 其中，基于手機(jī)小區(qū)號的定位方法精度較差，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法需要額 外的設(shè)備以及成本，基于測量點(diǎn)信號/手機(jī)信號的定位方法基本不需要添加額外設(shè) 備而且具有中等的定位精度。
傳統(tǒng)的基于測量點(diǎn)信號/手機(jī)信號的定位方法如圖1所示，系統(tǒng)至少具有三個 測量點(diǎn)111 113和一部具有測量能力的手機(jī)12，測量點(diǎn)111 113與手機(jī)12之間
存在無線傳播的信號131 133，對應(yīng)測量到的信號傳播時間為tl t3。由于無線 電波的傳播速度為恒定的光速c，所以手機(jī)與對應(yīng)測量點(diǎn)的距離為di二tiXc (i =1， 2，……)。以對應(yīng)測量點(diǎn)為圓心、di為半徑畫圓141 143，則所有得到的圓的交點(diǎn)位置即為手機(jī)對應(yīng)位置。手機(jī)上報其測量的測量點(diǎn)信號的發(fā)射一接收時延 給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則網(wǎng)絡(luò)就可以根據(jù)這些值計算得到手機(jī)的所在位置。
在實際系統(tǒng)中，由于手機(jī)與測量點(diǎn)之間存在建筑物等的阻擋，實際存在直達(dá) 路徑的可能性很小。圖2示出了這一典型的情況，測量點(diǎn)21與手機(jī)22之間由于建
筑物23的阻擋，所以不存在理想的直達(dá)路徑24。同時，由于另一個建筑物25對 于測量點(diǎn)信號的反射，測量點(diǎn)與手機(jī)之間存在信號傳輸?shù)穆窂?6。由于幾何中的 "三角形兩邊之和大于第三邊"的原理，所以按照此時的測量值得到的對應(yīng)圓的半 徑會大于實際值，造成位置估計的不準(zhǔn)確。
空口監(jiān)聽、測量的定位方法對于定位設(shè)備而言是一種比較安全的方式，因為 這種方式是不容易被察覺的。同時，空口監(jiān)聽、測量的定位方法必須了解用戶的大 概位置，其范圍至少應(yīng)該可以使定位設(shè)備可以有效解調(diào)/測量手機(jī)及其對應(yīng)服務(wù)測 量點(diǎn)所發(fā)射的信號。假設(shè)該設(shè)備了解手機(jī)的服務(wù)小區(qū)是合理的，考慮到設(shè)備成本、 移動性和隱蔽性，基于信號到達(dá)方向角以及測量網(wǎng)絡(luò)的方法不大可能被非法的空口 監(jiān)聽、測量型定位設(shè)備采用。所以， 一般該類設(shè)備會采用基于信號到達(dá)時間的定位 方式。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法和系統(tǒng)，利用定位 測量網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確進(jìn)行用戶位置的測量，利用測量單元的位置特點(diǎn)可以避免非直達(dá)路徑 對于位置測量的影像，利用虛擬基站技術(shù)可以獲得測量單元之間的時間以及頻率的 同步，進(jìn)一步減少定位估計的誤差。
本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明提出了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，對 待定位手機(jī)進(jìn)行位置估計，該方法包括
主測量及控制單元以及多個輔助測量單元開機(jī)并且建立該主測量及控制單元 與該輔助測量單元之間的通訊鏈路連接；
該主測量及控制單元按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，該主
測量及控制單元獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率同步；
該主測量及控制單元控制該些輔助測量單元接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得 該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率同步；
該主測量及控制單元與該些輔助測量單元進(jìn)行GPS接收以獲得單元位置； 該些輔助測量單元將自身的單元位置上報給該主測量及控制單元； 該主測量及控制單元監(jiān)聽該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得該待定位手機(jī)的空口信 令，獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息；
該主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該些輔助測量
單元；
該主測量及控制單元與該些輔助測量單元根據(jù)分配的該待定位手機(jī)的無線資 源分配信息，測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間 差，其中該主測量及控制單元的測量值為t0，該些輔助測量單元的測量值為ti， i 為自然數(shù)；
該主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間
與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti二ti一tO;
該主測量及控制單元根據(jù)自身的單元位置、該些輔助測量單元上報的單元位 置以及該手機(jī)上行信號的到達(dá)時間差dti，估計該待定位手機(jī)的位置；
該主測量及控制單元上報該待定位手機(jī)的位置給用戶。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，在該主測量及控制單元下發(fā)該 待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該些輔助測量單元的步驟之后還包括
該主測量及控制單元將起始測量時間以及測量間隔周期下發(fā)給該些輔助測量單元。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，該起始測量時間為一設(shè)定的無 線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，該無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線
系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，該測量間隔周期為無線系統(tǒng)幀 的整數(shù)倍。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，該起始測量時間為一設(shè)定的GPS 標(biāo)準(zhǔn)時間。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，當(dāng)該些輔助測量單元的位置發(fā) 生變化時，該方法還包括，將測量到的輔助測量單元的位置更新值上報給該主測量
及控制單元。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，在該些輔助測量單元將自身的 單元位置上報給該主測量及控制單元的步驟之后還包括
該主測量及控制單元在進(jìn)行GPS接收的同時獲得該測量及控制單元的GPS當(dāng) 地時間；
該些輔助測量單元在進(jìn)行GPS接收的同時獲得自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間； 該主測量及控制單元控制選擇該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號通知 該些輔助測量單元；
該些輔助測量單元在上報單元位置的同時將該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的 GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti上報給該主測量及控制單元，i為自然數(shù)；
該主測量及控制單元測量該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時 間差為T0;
該主測量及控制單元計算該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對各輔助測量單元的GPS當(dāng) 地時間的時間差與該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對該主測量及控制單元的GPS當(dāng)?shù)貢r間 的時間差的差值dTi=Ti—T0;
在該主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時 間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti=ti—t0的 步驟后還包括對該時間差dti減去該差值dTi。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，該無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線 系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其中，當(dāng)該些輔助測量單元的位置發(fā) 生變化時，該方法還包括，將測量到的輔助測量單元的位置更新值上報給該主測量 及控制單元，同時重新測量該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差 Ti并上報給該主測量及控制單元。
基于上述的方法，本發(fā)明還提出了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，對待 定位手機(jī)進(jìn)行位置估計，該系統(tǒng)包括主測量及控制單元以及多個輔助測量單元，
其中該主測量及控制單元包括
第一 GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量； 無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊，解析該待定位手機(jī)的無線資源分配信令，
獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息；
第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)，接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，接收該無線 通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步，同時監(jiān)聽該無線 通訊系統(tǒng)的空口信令并將監(jiān)聽到的該待定位手機(jī)的無線資源分配信令輸出至該無 線通訊系統(tǒng)信令解析模塊，同時根據(jù)該無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊輸出的該待定位 手機(jī)的無線資源分配信息測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下 行信號的時間差t0;
第一通訊模塊，將該無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊輸出的該待定位手機(jī)的 無線資源分配信息發(fā)送出去；
時間差計算模塊，根據(jù)該無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)輸出的該待定位手機(jī)上行 信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差to以及該第一通訊模塊輸出的該 些輔助測量單元所測得的該待定位手機(jī)的上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行 信號的時間差ti，計算兩者的時間差dti二ti一tO，其中i為自然數(shù)；
手機(jī)位置估計模塊，根據(jù)該第一 GPS接收機(jī)輸出的該主測量及控制單元 的位置、該第一通訊模塊輸出的該些輔助測量單元的單元位置以及該時間差計算模 塊輸出的時間差dti，進(jìn)行該待定位手機(jī)的位置估計并將位置估計的結(jié)果上報給用 戶；
該些輔助測量單元包括
第二通訊模塊，接收該第一通訊模塊發(fā)送的該待定位手機(jī)的無線資源分
配信息；
第二GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量，并通過 該第二通訊模塊將位置測量值返回至該主測量及控制單元；
第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)，接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，接收該無線通訊 系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步，同時接收到該第二通 訊模塊的輸出的該待定位手機(jī)的無線資源分配信息，并據(jù)此測量該待定位手機(jī)的上 行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差ti， i為自然數(shù)，該些時間差 ti通過該第二通訊模塊發(fā)送回該主測量及控制單元。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該主測量及控制單元還包括 控制模塊，將起始測量時間以及測量間隔周期通過該第一通訊模塊下發(fā)給該些
輔助測量單元。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該起始測量時間為一設(shè)定的無線 系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系 統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該測量間隔周期為無線系統(tǒng)幀的 整數(shù)倍。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該起始測量時間為一設(shè)定的GPS
標(biāo)準(zhǔn)時間。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該第二GPS接收機(jī)在自身位置發(fā) 生變化時重新測量位置值并通過該第二通訊模塊上報給該主測量及控制單元。 上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，
在該些輔助測量單元中，該第二GPS接收機(jī)在完成位置測量的同時完成對自身 的GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量；該第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)還選取該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的 定時；該些輔助測量單元還包括第二參考小區(qū)時間差計算單元，該單元接收GPS
當(dāng)?shù)貢r間的測量值和該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時，計算出該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對 自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti，并通過該第二通訊單元上報給該主測量及控制 單元；
在該主測量及控制單元中，該第一GPS接收機(jī)在在完成位置測量的同時完成對 自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量，該第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)還選取該無線通訊系統(tǒng)小 區(qū)的定時；該時間差計算模塊還包括第一參考小區(qū)時間差計算單元，該單元接收 GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量值和該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時，計算出該無線通訊系統(tǒng)小區(qū) 相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差T0;該時間差計算模塊再根據(jù)該第一通訊模塊 輸出的Ti和該第一參考小區(qū)時間差計算單元TO，更新該時間差dti。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)和該 第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)所選取的該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時是該無線通訊系統(tǒng) 小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，該無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系 統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
上述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其中，在輔助測量單元的位置發(fā)生變 化時，輔助測量單元中的第二GPS接收機(jī)重新對自身位置和GPS當(dāng)?shù)貢r間進(jìn)行測量。
本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明利用定位測量網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確進(jìn) 行用戶位置的估計。本發(fā)明利用測量單元的位置特點(diǎn)避免非直達(dá)路徑對位置測量的 影像，還利用虛擬基站技術(shù)獲得測量單元之間的時間以及頻率上的同步，進(jìn)一步減 少定位估計的誤差。
圖1是傳統(tǒng)的基于測量點(diǎn)信號/手機(jī)信號的定位方法的原理圖。 圖2是手機(jī)與測量點(diǎn)之間存在非直達(dá)路徑的示意圖。
圖3是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的第一實施例的流程圖。 圖4是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)的第二實施例的原理圖。
圖5是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的第三實施例的流程圖。 圖6是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)的第四實施例的原理圖。 圖7是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的第五實施例的流程圖。 圖8是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的第五實施例的信令流程圖。 圖9是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)的第六實施例的原理圖。 圖IO是本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。 〔第一實施例〕
圖3示出了本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的第一實施例的流程， 請參見圖3，下面是對該方法流程中各步驟的詳細(xì)描述。
步驟S101:各單元開機(jī)，建立通訊鏈路連接。這里的各單元包括一個主測 量及控制單元和多個輔助測量單元，在主測量及控制單元和全部輔助測量單元 之間建立通訊鏈路的連接。
步驟S102:主測量及控制單元按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個 小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S103:主測量及控制單元控制全部輔助測量單元接入該無線通訊系統(tǒng) 小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S104:主測量及控制單元與該些輔助測量單元進(jìn)行GPS接收以獲得單 元自身的位置信息。
步驟S105:該些輔助測量單元將自身的單元位置上報給主測量及控制單元。
步驟S106:主測量及控制單元監(jiān)聽該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得待定位手機(jī) 的空口信令，獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息。
步驟S107:主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該 些輔助測量單元。
步驟S108:主測量及控制單元與該些輔助測量單元根據(jù)分配的該待定位手 機(jī)的無線資源分配信息，測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū) 下行信號的時間差，其中該主測量及控制單元測量到的該待定位手機(jī)上行信號
相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差為to，該些輔助測量單元測量到的
該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差為ti (i為 自然數(shù))。
步驟S109:主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信
號到達(dá)時間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差
dti二ti一tO。其中，待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間就是上一步中的待定位手
機(jī)上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差。
步驟S110:主測量及控制單元根據(jù)自身的單元位置、該些輔助測量單元上 報的單元位置以及這些待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti，按照一般
的信號達(dá)到時間差方法，估計該待定位手機(jī)的位置。其原理請參見圖10，舉例
來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及控制
單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī)所處
的位置。
步驟Slll:主測量及控制單元將該待定位手機(jī)的位置上報給用戶。 另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測 量單元重新接收自己的單元位置，將單元位置上報給主測量及控制單元以更新
原有的值。
(第二實施例)
基于第一實施例的方法，本發(fā)明還提出了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系
統(tǒng)。請參見圖4，無線定位系統(tǒng)包括一個主測量及控制單元40和多個輔助測量 單元41 (圖示以一個為例)。其中，主測量及控制單元40包括第一GPS接收 機(jī)400、第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)401、無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊402、時間 差計算模塊403、手機(jī)位置估計模塊404和第一通訊模塊405。輔助測量單元 41包括第二GPS接收機(jī)410、第二通訊模塊411和第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)412。
該無線定位系統(tǒng)的工作原理如下主測量及控制單元40和輔助測量單元 41開機(jī)，通過第一通訊模塊405和第二通訊模塊411建立主測量及控制單元 40和輔助測量單元41之間的通訊鏈路連接。然后，主測量及控制單元40通過 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，接 收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步。同 時，主測量及控制單元40控制輔助測量單元41的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)412 接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，接收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基 站在時間和頻率上的同步。
主測量及控制單元40中的第一 GPS接收機(jī)400接收GPS衛(wèi)星信號，完成 對自身的位置測量，將單元位置輸出給手機(jī)位置估計模塊404。輔助測量單元 41中的第二GPS接收機(jī)410也接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量，將 單元位置輸出給第二通訊模塊411，傳輸給第一通訊模塊405，第一通訊模塊 405再將輔助測量單元的單元位置輸出給手機(jī)位置估計模塊404。
主測量及控制單元40中的第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)401監(jiān)聽無線通訊系 統(tǒng)的空口信令并將監(jiān)聽到的待定位手機(jī)的無線資源分配信令輸出給無線通訊 系統(tǒng)信令解析模塊402。無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊402解析待定位手機(jī)的無 線資源分配信令，獲得待定位手機(jī)的無線資源分配信息，該信息一方面輸出給 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)401，另一方面同時輸出給第一通訊模塊405。第一 通訊模塊405將待定位手機(jī)的無線資源分配信息傳輸給第二通訊模塊411，輔 助測量單元41中的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)412依據(jù)第二通訊模塊411傳來
的待定位手機(jī)的無線資源分配信息測量待定位手機(jī)的上行信號相對無線通訊 系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差ti (i為自然數(shù))。時間差ti通過第二通訊模塊
411發(fā)送回主測量及控制單元40。第一通訊模塊405將接收到的時間差ti傳 送至?xí)r間差計算模塊403中。同時，主測量及控制單元40中的第一無線通訊 系統(tǒng)接收機(jī)401根據(jù)待定位手機(jī)的無線資源分配信息測量待定位手機(jī)上行信號 相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差t0，并輸出至?xí)r間差計算模塊403。
時間差計算模塊403計算兩者的時間差dti二ti一tO (i為自然數(shù)，是輔 助測量單元的編號)，將計算結(jié)果輸出至手機(jī)位置估計模塊404。手機(jī)位置估 計模塊根據(jù)從第-- GPS接收機(jī)400接收到的主測量及控制單元的位置、從第一 通訊模塊405接收到的輔助測量單元的位置以及從時間差計算模塊403接收到 的dti，按照一般的信號達(dá)到時間差方法，估計該待定位手機(jī)的位置。最后， 手機(jī)位置估計模塊404將手機(jī)位置估計值輸出給用戶。其原理請參見圖10，舉 例來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及控 制單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī)所 處的位置。
另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測 量單元重新通過第二 GPS接收機(jī)接收自己的單元位置，將單元位置上報給主測 量及控制單元40以更新原有的值。主測量及控制單元40也可以將接收到的單 元位置和ti的值存儲起來。
(第三實施例)
圖5示出了本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的另一實施例的流程， 請參見圖5，下面是對該方法流程中各步驟的詳細(xì)描述。
步驟S200:各單元開機(jī)，建立通訊鏈路連接。這里的各單元包括一個主測 量及控制單元和多個輔助測量單元，在主測量及控制單元和全部輔助測量單元 之間建立通訊鏈路的連接。
步驟S201:主測量及控制單元按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個 小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S202:主測量及控制單元控制全部輔助測量單元接入該無線通訊系統(tǒng)
小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S203:主測量及控制單元與該些輔助測量單元進(jìn)行GPS接收以獲得單 元自身的位置信息。
步驟S204:該些輔助測量單元將自身的單元位置上報給主測量及控制單元。
步驟S205:主測量及控制單元監(jiān)聽該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得待定位手機(jī)
的空口信令，獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息。
步驟S206:主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該
些輔助測量單元。
步驟S207:主測量及控制單元將起始測量時間以及測量間隔下發(fā)給輔助測
量單元。
這里的測量間隔周期一般為無線系統(tǒng)幀的整數(shù)倍。這里的起始測量時間為 一預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號，該預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號一般是當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加
上1 2秒的延時量后所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。另外，起始測量時間也可以為 設(shè)定的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。采用GPS標(biāo)準(zhǔn)時間作為手機(jī)上行信號到達(dá)時間的參考， 相對采用無線系統(tǒng)幀號的方式，相對信息傳輸量較大，而且各單元的測量也需 要進(jìn)一步的同步。相對第一實施例的方法步驟來說，本實施例的區(qū)別在于本步 驟的增加，在本實施例中使用定位測量的啟動時間和周期，對比第一實施例的 各單元處于非同步測量，同步測量的性能更好，更能有效抵抗手機(jī)上行信號發(fā) 射時間的相對誤差。
步驟S208:主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該 些輔助測量單元。
步驟S209:主測量及控制單元與該些輔助測量單元根據(jù)分配的該待定位手 機(jī)的無線資源分配信息，測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū) 下行信號的時間差(亦即待定位手機(jī)的上行信號到達(dá)時間與基站信號幀頭位置 的時間偏移)，其中該主測量及控制單元測量到的該待定位手機(jī)上行信號相對 該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差(時間偏移)為t0，該些輔助測量單元 測量到的該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差 (時間偏移)為ti (i為自然數(shù))。
步驟S210:主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信 號到達(dá)時間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差 dti = ti — t0。其中，待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間就是上一步中的待定位手 機(jī)上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差(亦即時間偏移)。
步驟S211:主測量及控制單元根據(jù)自身的單元位置、該些輔助測量單元上 報的單元位置以及這些待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti，按照一般 的信號達(dá)到時間差方法來估計該待定位手機(jī)的位置。其原理請參見圖10，舉例 來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及控制 單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī)所處 的位置。
步驟S212:主測量及控制單元將該待定位手機(jī)的位置上報給用戶。
另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測
量單元重新接收自己的單元位置，將單元位置上報給主測量及控制單元以更新
原有的值。
(第四實施例〕
基于第三實施例的方法，本發(fā)明還提出了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系 統(tǒng)。請參見圖6，本實施例的無線定位系統(tǒng)包括 一個主測量及控制單元50和
多個輔助測量單元51 (圖示以一個為例)。其中，主測量及控制單元50包括 第一 GPS接收機(jī)500、第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)501、無線通訊系統(tǒng)信令解析 模塊502、時間差計算模塊503、手機(jī)位置估計模塊504、第一通訊模塊505和 控制模塊506。輔助測量單元51包括第二 GPS接收機(jī)510、第二通訊模塊511 和第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)512。
該無線定位系統(tǒng)的工作原理如下主測量及控制單元50和輔助測量單元 51開機(jī)，通過第一通訊模塊505和第二通訊模塊511建立主測量及控制單元 50和輔助測量單元51之間的通訊鏈路連接。然后，主測量及控制單元50通過 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，接 收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步。同 時，主測量及控制單元50控制輔助測量單元51的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)512
接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，接收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基 站在時間和頻率上的同步。
主測量及控制單元50中的第一 GPS接收機(jī)500接收GPS衛(wèi)星信號，完成 對自身的位置測量，將單元位置輸出給手機(jī)位置估計模塊504。輔助測量單元 51中的第二GPS接收機(jī)510也接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量，將 單元位置輸出給第二通訊模塊511，傳輸給第一通訊模塊505，第一通訊模塊 505再將輔助測量單元的單元位置輸出給手機(jī)位置估計模塊504。
主測量及控制單元50中的第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)501監(jiān)聽無線通訊系 統(tǒng)的空口信令并將監(jiān)聽到的待定位手機(jī)的無線資源分配信令輸出給無線通訊 系統(tǒng)信令解析模塊502。無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊502解析待定位手機(jī)的無 線資源分配信令，獲得待定位手機(jī)的無線資源分配信息，該信'息一方面輸出給 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)501，另一方面同時輸出給第一通訊模塊505。第一 通訊模塊505將待定位手機(jī)的無線資源分配信息傳輸給第二通訊模塊511?？?制模塊506將起始測量時間和測量間隔周期通過第一通訊模塊505發(fā)下給輔助 測量單元51。這里的起始測量時間為預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號，該無線系統(tǒng)幀號例 如預(yù)設(shè)成當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號， 或者起始測量時間為預(yù)設(shè)的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。測量間隔周期為無線系統(tǒng)幀的整數(shù) 倍。
輔助測量單元51中的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)512在起始測量時間和測 量間隔周期的作用下，依據(jù)第二通訊模塊511傳來的待定位手機(jī)的無線資源分 配信息測量待定位手機(jī)的上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差 ti (i為自然數(shù))。時間差ti通過第二通訊模塊511發(fā)送回主測量及控制單元 50。第一通訊模塊505將接收到的時間差ti傳送至?xí)r間差計算模塊503中。 同時，主測量及控制單元50中的第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)501根據(jù)待定位手 機(jī)的無線資源分配信息測量待定位手機(jī)上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行 信號的時間差tO，并輸出至?xí)r間差計算模塊503。
時間差計算模塊503計算兩者的時間差dti=ti-t0 (i為自然數(shù)，是輔 助測量單元的編號)，將計算結(jié)果輸出至手機(jī)位置估計模塊504。手機(jī)位置估 計模塊根據(jù)從第一 GPS接收機(jī)500接收到的主測量及控制單元的位置、從第一
通訊模塊505接收到的輔助測量單元的位置以及從時間差計算模塊503接收到 的dti，按照一般的信號達(dá)到時間差方法，估計該待定位手機(jī)的位置。最后， 手機(jī)位置估計模塊504將手機(jī)位置估計值輸出給用戶。其原理請參見圖10，舉 例來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及控 制單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī)所 處的位置。
另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測 量單元重新通過第二GPS接收機(jī)接收自己的單元位置，將單元位置通過第二通 訊模塊511上報給主測量及控制單元50以更新原有的值。主測量及控制單元 50也可以將接收到的單元位置和ti的值存儲起來。
(第五實施例)
圖7示出了本發(fā)明的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法的又一實施例的流程， 請參見圖7，下面是對該方法流程中各步驟的詳細(xì)描述。
步驟S300:各單元開機(jī)，建立通訊鏈路連接。這里的各單元包括一個主測 量及控制單元和多個輔助測量單元，在主測量及控制單元和全部輔助測量單元 之間建立通訊鏈路的連接。
步驟S301:主測量及控制單元按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個 小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S302:主測量及控制單元控制全部輔助測量單元接入該無線通訊系統(tǒng) 小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率的同步。
步驟S303:主測量及控制單元與該些輔助測量單元進(jìn)行GPS接收以獲得單 元自身的位置信息，同時獲得單元自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間。
步驟S304:主測量及控制單元選擇無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號 通知該些輔助測量單元。這里所述的無線系統(tǒng)幀號是當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上 1 2秒的延時量后所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
步驟S305:該些輔助測量單元將自身的單元位置上報給主測量及控制單 元，同時將該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti (i為自 然數(shù))上報給主測量及控制單元。這里所述的無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti是在測量單元自身的位置中無線系統(tǒng)幀起始位置之后與 之最接近的GPS幀起始位置與無線系統(tǒng)起始幀起始位置之間的時間偏移。
步驟S306:主測量及控制單元測量該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng) 地時間的時間差為T0，同樣的，TO亦即測量自身位置中無線系統(tǒng)幀起始位置 之后與之最接近的GPS幀起始位置與無線系統(tǒng)起始幀起始位置之間的時間偏 移。
步驟S307:主測量及控制單元計算無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對各輔助測量單元 的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差與無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對主測量及控制單元的GPS當(dāng) 地時間的時間差的差值dTi二Ti一TO。
步驟S308:主測量及控制單元監(jiān)聽該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得待定位手機(jī) 的空口信令，獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息。
步驟S309:主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該 些輔助測量單元。
步驟S310:主測量及控制單元將起始測量時間以及測量間隔下發(fā)給輔助測
量單元。
這里的測量間隔周期一般為無線系統(tǒng)幀的整數(shù)倍。這里的起始測量時間為 一預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號，該預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號一般是當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加 上1 2秒的延時量后所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。另外，起始測量時間也可以為 設(shè)定的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。采用GPS標(biāo)準(zhǔn)時間作為手機(jī)上行信號到達(dá)時間的參考， 相對采用無線系統(tǒng)幀號的方式，相對信息傳輸量較大，而且各單元的測量也需 要進(jìn)一步的同步。
當(dāng)然，本步驟可以視需要省略。
步驟S311:主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該 些輔助測量單元。
步驟S312:主測量及控制單元與該些輔助測量單元根據(jù)分配的該待定位手
機(jī)的無線資源分配信息，測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū) 下行信號的時間差(亦即待定位手機(jī)的上行信號到達(dá)時間與基站信號幀頭位置
的時間偏移)，其中該主測量及控制單元測量到的該待定位手機(jī)上行信號相對 該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差(時間偏移)為t0，該些輔助測量單元
測量到的該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差 (時間偏移)為ti (i為自然數(shù))。
步驟S313:主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信 號到達(dá)時間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差 dti二ti一t0。其中，待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間就是上一步中的待定位手 機(jī)上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差(亦即時間偏移)。
步驟S314:對各個時間差dti，減去步驟S307中的dTi。該差值作為新的
時間差dti以替換原值。
步驟S315:主測量及控制單元根據(jù)自身的單元位置、該些輔助測量單元上
報的單元位置以及這些待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti，按照一般
的信號達(dá)到時間差方法來估計該待定位手機(jī)的位置。其原理請參見圖io，舉例
來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及控制
單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī)所處
的位置。
步驟S316:主測量及控制單元將該待定位手機(jī)的位置上報給用戶。
另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測
量單元重新接收自己的單元位置和GPS當(dāng)?shù)貢r間，將單元位置以及無線通訊系 統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti 一同上報給主測量及控制單元以 更新原有的值。
本實施例對比第一和第三實施例的方法，通過測量各單元的參考小區(qū)同步 與GPS同步之間的差，矯正了不同測量單元由于位置不同造成的相對基站下行 信號到達(dá)的時間差，其同步性能更佳。
圖8是本實施例的信令流程圖。結(jié)合圖8，對上述的流程步驟能有一個更
好的理解。
(第六實施例〕
基于上一實施例的方法，本發(fā)明提出了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng) 的又一實施例。請參見圖9，該無線定位系統(tǒng)主要包括 一個主測量及控制單 元60和多個輔助測量單元61 (圖示以一個為例)。其中，主測量及控制單元
60包括第一GPS接收機(jī)600、第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)601、無線通訊系統(tǒng)信 令解析模塊602、時間差計算模塊603、手機(jī)位置估計模塊604、第一通訊模塊 605、控制模塊606和第一參考小區(qū)時間差計算單元606。輔助測量單元61包 括第二 GPS接收機(jī)610、第二通訊模塊611、第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)612和 第二參考小區(qū)時間差計算單元613。
該無線定位系統(tǒng)的工作原理如下主測量及控制單元60和輔助測量單元 61開機(jī)，通過第一通訊模塊605和第二通訊模塊611建立主測量及控制單元 60和輔助測量單元61之間的通訊鏈路連接。然后，主測量及控制單元60通過 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，接 收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步。同 時，主測量及控制單元60控制輔助測量單元61的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)612 接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，接收該無線通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基 站在時間和頻率上的同步。
主測量及控制單元60的第一 GPS接收機(jī)600接收GPS衛(wèi)星信號，完成對 自身的位置測量和自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間，將單元位置輸出給手機(jī)位置估計模塊 604，同時將自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間輸出給第一參考小區(qū)時間差計算單元606。輔 助測量單元61中的第二 GPS接收機(jī)610也接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的 位置測量和自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間。
主測量及控制單元60的控制模塊606將矯正測量參考時間通過第一通訊 模塊605下發(fā)給各個輔助測量單元61。這里的矯正測量參考時間是無線通訊系 統(tǒng)小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號，例如是當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時 量后所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
第二 GPS接收機(jī)610將單元位置輸出給第二通訊模塊611，接著傳輸給第 一通訊模塊605，第一通訊模塊605再將輔助測量單元的單元位置輸出給手機(jī) 位置估計模塊604。同時，第二GPS接收機(jī)610將GPS當(dāng)?shù)貢r間輸出給第二參 考小區(qū)時間差計算單元613。第二參考小區(qū)時間差計算單元613接收來自第二 無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)612所選取的無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時和GPS當(dāng)?shù)貢r間， 計算出無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti (i為自然數(shù))。 這里所述的無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti是在測量 單元自身的位置中無線系統(tǒng)幀起始位置之后與之最接近的GPS幀起始位置與無 線系統(tǒng)起始幀起始位置之間的時間偏移。
時間差Ti通過第二通訊模塊611發(fā)送，由主測量及控制單元60的第一通 訊模塊605接收，并送入時間差計算模塊603中。同時，在主測量及控制單元 60中，第一參考小區(qū)時間差計算單元606接收來自第一 GPS接收機(jī)600的GPS 當(dāng)?shù)貢r間和來自第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)601的無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時，計 算出無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差為TO，同樣的，TO 亦即測量自身位置中無線系統(tǒng)幀起始位置之后與之最接近的GPS幀起始位置與 無線系統(tǒng)起始幀起始位置之間的時間偏移。T0被送入時間差計算模塊603中， 時間差計算模塊603計算dTi = Ti — TO。
主測量及控制單元60中的第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)601監(jiān)聽無線通訊系 統(tǒng)的空口信令并將監(jiān)聽到的待定位手機(jī)的無線資源分配信令輸出給無線通訊 系統(tǒng)信令解析模塊602。無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊602解析待定位手機(jī)的無 線資源分配信令，獲得待定位手機(jī)的無線資源分配信息，該信息一方面輸出給 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)601，另一方面同時輸出給第一通訊模塊605。第一 通訊模塊605將待定位手機(jī)的無線資源分配信息傳輸給第二通訊模塊611?？?制模塊606將起始測量時間和測量間隔周期通過第一通訊模塊605發(fā)下給輔助 測量單元61。這里的起始測量時間為預(yù)設(shè)的無線系統(tǒng)幀號，該無線系統(tǒng)幀號例 如預(yù)設(shè)成當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號， 或者起始測量時間為預(yù)設(shè)的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。測量間隔周期為無線系統(tǒng)幀的整數(shù) 倍。當(dāng)然，控制模塊606的這一操作可以視需要省略。
輔助測量單元61中的第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)612在起始測量時間和測 量間隔周期的作用下，依據(jù)第二通訊模塊611傳來的待定位手機(jī)的無線資源分 配信息測量待定位手機(jī)的上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差 ti(i為自然數(shù))。時間差ti通過第二通訊模塊611發(fā)送回主測量及控制單元 60。第一通訊模塊605將接收到的時間差ti傳送至?xí)r間差計算模塊603中。 同時，主測量及控制單元60中的第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)601根據(jù)待定位手 機(jī)的無線資源分配信息測量待定位手機(jī)上行信號相對無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行 信號的時間差t0，并輸出至?xí)r間差計算模塊603。
時間差計算模塊603計算兩者的時間差dti = ti — tO — dTi (i為自然數(shù)，
是輔助測量單元的編號)，將計算結(jié)果輸出至手機(jī)位置估計模塊604。手機(jī)位 置估計模塊根據(jù)從第一 GPS接收機(jī)600接收到的主測量及控制單元的位置、從 第一通訊模塊605接收到的輔助測量單元的位置以及從時間差計算模塊603接 收到的dti，按照一般的信號達(dá)到時間差方法，估計該待定位手機(jī)的位置。最 后，手機(jī)位置估計模塊604將手機(jī)位置估計值輸出給用戶。其原理請參見圖10， 舉例來說，主測量及控制單元和輔助測量單元1之間形成的雙曲線與主測量及 控制單元和輔助測量單元2之間形成的雙曲線所形成的交點(diǎn)，即為待定位手機(jī) 所處的位置。
另外，當(dāng)某個/些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，則發(fā)生變化的輔助測 量單元重新通過第二 GPS接收機(jī)接收自己的單元位置和GPS當(dāng)?shù)貢r間，將單元 位置和重新計算的Ti通過第二通訊模塊611上報給主測量及控制單元60以更 新原有的值。主測量及控制單元60也可以將接收到的單元位置、Ti和ti的值 存儲起來。
上述實施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種 修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán) 利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，對待定位手機(jī)進(jìn)行位置估計，該方法包括主測量及控制單元以及多個輔助測量單元開機(jī)并且建立該主測量及控制單元與該輔助測量單元之間的通訊鏈路連接；該主測量及控制單元按照手機(jī)接入過程接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，該主測量及控制單元獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率同步；該主測量及控制單元控制該些輔助測量單元接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得該無線通訊系統(tǒng)的時間和頻率同步；該主測量及控制單元與該些輔助測量單元進(jìn)行GPS接收以獲得單元位置；該些輔助測量單元將自身的單元位置上報給該主測量及控制單元；該主測量及控制單元監(jiān)聽該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，獲得該待定位手機(jī)的空口信令，獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息；該主測量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該些輔助測量單元；該主測量及控制單元與該些輔助測量單元根據(jù)分配的該待定位手機(jī)的無線資源分配信息，測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差，其中該主測量及控制單元的測量值為t0，該些輔助測量單元的測量值為ti，i為自然數(shù)；該主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti＝ti-t0；該主測量及控制單元根據(jù)自身的單元位置、該些輔助測量單元上報的單元位置以及該手機(jī)上行信號的到達(dá)時間差dti，估計該待定位手機(jī)的位置；該主測量及控制單元上報該待定位手機(jī)的位置給用戶。
2、 權(quán)利要求1所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，在該主測 量及控制單元下發(fā)該待定位手機(jī)的無線資源分配信息給該些輔助測量單元的步驟 之后還包括 該主測量及控制單元將起始測量時間以及測量間隔周期下發(fā)給該些輔助測量單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，該起始測量時間為一設(shè)定的無線系統(tǒng)幀號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，該無 線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，該測 量間隔周期為無線系統(tǒng)幀的整數(shù)倍。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，該起 始測量時間為一設(shè)定的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，當(dāng)該 些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，該方法還包括，將測量到的輔助測量單元的位 置更新值上報給該主測量及控制單元。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，在該 些輔助測量單元將自身的單元位置上報給該主測量及控制單元的步驟之后還包括.-該主測量及控制單元在進(jìn)行GPS接收的同時獲得該測量及控制單元的GPS當(dāng) 地時間；該些輔助測量單元在進(jìn)行GPS接收的同時獲得自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間； 該主測量及控制單元控制選擇該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號通知 該些輔助測量單元；該些輔助測量單元在上報單元位置的同時將該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的 GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti上報給該主測量及控制單元，i為自然數(shù)；該主測量及控制單元測量該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時 間差為TO;該主測量及控制單元計算該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對各輔助測量單元的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差與該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對該主測量及控制單元的GPS當(dāng)?shù)貢r間 的時間差的差值dTi-Ti—TO;在該主測量及控制單元計算該些輔助測量單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時 間與該主測量及控制單元的待定位手機(jī)上行信號到達(dá)時間的時間差dti=ti—tO的 步驟后還包括對該時間差dti減去該差值dTi。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，該無 線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法，其特征在于，當(dāng) 該些輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，該方法還包括，將測量到的輔助測量單元的 位置更新值上報給該主測量及控制單元，同時重新測量該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對自 身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti并上報給該主測量及控制單元。
11、 一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，對待定位手機(jī)進(jìn)行位置估計，該系 統(tǒng)包括主測量及控制單元以及多個輔助測量單元，其中該主測量及控制單元包括第一 GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量；無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊，解析該待定位手機(jī)的無線資源分配信令， 獲得該待定位手機(jī)的無線資源分配信息；第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)，接入無線通訊系統(tǒng)的一個小區(qū)，接收該無線 通訊系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步，同時監(jiān)聽該無線 通訊系統(tǒng)的空口信令并將監(jiān)聽到的該待定位手機(jī)的無線資源分配信令輸出至該無 線通訊系統(tǒng)信令解析模塊，同時根據(jù)該無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊輸出的該待定位 手機(jī)的無線資源分配信息測量該待定位手機(jī)上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下 行信號的時間差tO;第一通訊模塊，將該無線通訊系統(tǒng)信令解析模塊輸出的該待定位手機(jī)的 無線資源分配信息發(fā)送出去；時間差計算模塊，根據(jù)該無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)輸出的該待定位手機(jī)上行 信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差to以及該第一通訊模塊輸出的該 些輔助測量單元所測得的該待定位手機(jī)的上行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行 信號的時間差ti，計算兩者的時間差dti二ti一tO，其中i為自然數(shù)；手機(jī)位置估計模塊，根據(jù)該第一 GPS接收機(jī)輸出的該主測量及控制單元 的位置、該第一通訊模塊輸出的該些輔助測量單元的單元位置以及該時間差計算模 塊輸出的時間差dti，進(jìn)行該待定位手機(jī)的位置估計并將位置估計的結(jié)果上報給用 戶；該些輔助測量單元包括第二通訊模塊，接收該第一通訊模塊發(fā)送的該待定位手機(jī)的無線資源分配信息；第二GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星信號，完成對自身的位置測量，并通過 該第二通訊模塊將位置測量值返回至該主測量及控制單元；第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)，接入該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)，接收該無線通訊 系統(tǒng)的基站信號以完成自身對于基站在時間和頻率上的同步，同時接收到該第二通 訊模塊的輸出的該待定位手機(jī)的無線資源分配信息，并據(jù)此測量該待定位手機(jī)的上 行信號相對該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)下行信號的時間差ti， i為自然數(shù)，該些時間差 ti通過該第二通訊模塊發(fā)送回該主測量及控制單元。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 主測量及控制單元還包括控制模塊，將起始測量時間以及測量間隔周期通過該第一通訊模塊下發(fā)給該些 輔助測量單元。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 起始測量時間為一設(shè)定的無線系統(tǒng)幀號。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀號
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 測量間隔周期為無線系統(tǒng)幀的整數(shù)倍。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 起始測量時間為一設(shè)定的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間。
17、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 第二 GPS接收機(jī)在自身位置發(fā)生變化時重新測量位置值并通過該第二通訊模塊上 報給該主測量及控制單元。
18、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于， 在該些輔助測量單元中，該第二 GPS接收機(jī)在完成位置測量的同時完成對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量；該第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)還選取該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的 定時；該些輔助測量單元還包括第二參考小區(qū)時間差計算單元，該單元接收GPS 當(dāng)?shù)貢r間的測量值和該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時，計算出該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)相對 自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差Ti，并通過該第二通訊單元上報給該主測量及控制單元；在該主測量及控制單元中，該第一GPS接收機(jī)在在完成位置測量的同時完成對 自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量，該第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)還選取該無線通訊系統(tǒng)小 區(qū)的定時；該時間差計算模塊還包括第一參考小區(qū)時間差計算單元，該單元接收 GPS當(dāng)?shù)貢r間的測量值和該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的定時，計算出該無線通訊系統(tǒng)小區(qū) 相對自身的GPS當(dāng)?shù)貢r間的時間差T0;該時間差計算模塊再根據(jù)該第一通訊模塊 輸出的Ti和該第一參考小區(qū)時間差計算單元T0，更新該時間差dti。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 第一無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)和該第二無線通訊系統(tǒng)接收機(jī)所選取的該無線通訊系統(tǒng) 小區(qū)的定時是該無線通訊系統(tǒng)小區(qū)的一個無線系統(tǒng)幀號。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，該 無線系統(tǒng)幀號為當(dāng)前的無線系統(tǒng)幀號加上1 2秒的延時量所對應(yīng)的無線系統(tǒng)幀 號。
21、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，在輔助測量單元的位置發(fā)生變化時，輔助測量單元中的第二 GPS接收機(jī)重新對自身位 置和GPS當(dāng)?shù)貢r間進(jìn)行測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于測量網(wǎng)絡(luò)的無線定位方法和系統(tǒng)，減少手機(jī)定位的誤差。其技術(shù)方案為本發(fā)明利用定位測量網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確進(jìn)行用戶位置的估計。本發(fā)明利用測量單元的位置特點(diǎn)避免非直達(dá)路徑對位置測量的影像，還利用虛擬基站技術(shù)獲得測量單元之間的時間以及頻率上的同步，進(jìn)一步減少定位估計的誤差。本發(fā)明應(yīng)用于手機(jī)定位領(lǐng)域。
文檔編號G01S1/02GK101360322SQ20071004432
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者濤 吳 申請人:展訊通信(上海)有限公司