專利名稱：一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn) 定位的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)的普及，手機(jī)定位也越來(lái)越流行，可以用于報(bào)警、緊急救援、旅游和車輛 管理等應(yīng)用。目前，手機(jī)定位主要是通過(guò)接收到的手機(jī)周圍的多個(gè)基站的信號(hào)進(jìn)行定位，不 需要修改手機(jī)的硬件，成本較低，但由于大都市環(huán)境的復(fù)雜性，信號(hào)在傳播過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)反 射、衍射或散射等等，由于不同路徑傳播的信號(hào)到達(dá)時(shí)刻不同，將會(huì)產(chǎn)生時(shí)延擴(kuò)散，即多路 經(jīng)效應(yīng)。同時(shí)，由于不同路徑傳播的信號(hào)相位不同(甚至完全相反)，合成的信號(hào)的幅度快 速變化，從而形成衰落。當(dāng)通過(guò)接收到的信號(hào)進(jìn)行定位時(shí)，將導(dǎo)致定位結(jié)果不準(zhǔn)確，定位精 度較低，誤差一般在200米左右，定位精度較低，無(wú)法更好地滿足用戶的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種通過(guò)移動(dòng)通 信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是構(gòu)造一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái) 實(shí)現(xiàn)定位的方法，其中基站通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn) 行發(fā)射且包含特定的方向信息，其包括下列步驟Sl 檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的具有最強(qiáng)接收能 量的最強(qiáng)電磁波束；S2 分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；S3:依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端的位置信息。上述本發(fā)明所述的方法，所述步驟S2包括分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束的輻射方向圖。上述本發(fā)明所述的方法，所述步驟S3包括S31 依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻射方向圖獲得所述 兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空間分為上半空間和下 半空間；S32 判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，若上半空間的最強(qiáng) 電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，那么移動(dòng)終端相對(duì)于該基 站的方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為下半空間；S33:分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求取該多個(gè)方位角的 范圍在水平方向上的交叉范圍；S34:求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移動(dòng)終端的定位位置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是構(gòu)造一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái) 實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)，其中基站通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn) 行發(fā)射且包含特定的方向信息，其包括信號(hào)接收及判斷單元其檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā) 出的具有最強(qiáng)接收能量的最強(qiáng)電磁波束；方向信息獲取單元其分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；定位位置判定單元其依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端 的位置信息；所述信號(hào)接收及判斷單元、方向信息獲取單元和依次順序通信連接。上述本發(fā)明所述的系統(tǒng)，所述方向信息為輻射方向圖。上述本發(fā)明所述的系統(tǒng)，定位位置判定單元包括水平方向線獲取單元其依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻 射方向圖獲得所述兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空間 分為上半空間和下半空間；方位角的范圍獲取單元其判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng) 度，若上半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，那 么移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位 角的范圍為下半空間；交叉范圍獲取單元分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求取 該多個(gè)方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍；定位位置獲取單元其求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移 動(dòng)終端的定位位置；所述水平方向線獲取單元、方位角的范圍獲取單元、交叉范圍獲取單元和定位位 置獲取單元依次順序通信連接。實(shí)施本發(fā)明的通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果 定位精度較高，誤差可控制在100米內(nèi)，可更好地滿足用戶的需要。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法的一優(yōu)選實(shí)施例的具體流程 圖；圖3是本發(fā)明中同一基站的兩個(gè)天線將水平空間分為兩半的示意圖；圖4是本發(fā)明中多個(gè)基站的方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍的圖示；圖5是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6是通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)中定位位置判斷單元的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法的流程圖。基站通過(guò)
5多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn)行發(fā)射且包含特定的方向信息， 本發(fā)明的通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法主要包括下列步驟步驟SO:開(kāi)始；步驟Sl 檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的具有最強(qiáng)接 收能量的最強(qiáng)電磁波束；步驟S2 分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；步驟S3 依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端的位置信息；步驟S4:結(jié)束。如圖2所示，是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法的一優(yōu)選實(shí)施例的具 體流程圖。本實(shí)施例基于在步驟S2中的每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息為輻射方向圖 進(jìn)行闡述說(shuō)明，主要包括下列步驟步驟SO:開(kāi)始；步驟Sl 檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的具有最強(qiáng)接 收能量的最強(qiáng)電磁波束；步驟S2 分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息，所述方向信息為輻射方向 圖；步驟S3主要包括下列分步驟分步驟S31 依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻射方向圖獲 得所述兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空間分為上半空 間和下半空間；分步驟S32:判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，若上半空 間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，那么移動(dòng)終端相 對(duì)于該基站的方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為下 半空間；分步驟S33:分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求取該多個(gè) 方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍；分步驟S34:求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移動(dòng)終端的 定位位置；步驟S4:結(jié)束。在步驟S3中，所述多個(gè)基站為至少3個(gè)基站。優(yōu)選地，在步驟S34中，如果所述交叉范圍為三角形，則所述中心位置可為所述交 叉范圍的內(nèi)心，也可為所述交叉范圍的重心，當(dāng)然，如果基站到移動(dòng)終端的的距離很近，誤 差范圍將會(huì)很小。如圖3所示，是本發(fā)明中同一基站的兩個(gè)天線將水平空間分為兩半的示意圖。其 中，直線M即為水平方向線。依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻射方 向圖獲得所述兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，該水平方向線將水平空間分為上 半空間和下半空間。如圖4所示，是本發(fā)明中多個(gè)基站的方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍的圖 示。其中，A、B、C、D和E處分別設(shè)有基站，區(qū)域S代表該交叉范圍，那么，該交叉范圍S的中心位置即為移動(dòng)終端的定位位置。本發(fā)明的定位精度較高，誤差可控制在100米內(nèi)，可更好 地滿足用戶的需要。如圖5所示，是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖?；?通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn)行發(fā)射且包含特定的方向信 息，本發(fā)明中的通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)主要包括信號(hào)接收及判斷單元1、方向 信息獲取單元2和定位位置判定單元3，且信號(hào)接收及判斷單元1、方向信息獲取單元2和 定位位置判定單元3依次順序通信連接。其中，信號(hào)接收及判斷單元1檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基 站發(fā)出的具有最強(qiáng)接收能量的最強(qiáng)電磁波束；方向信息獲取單元2分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息，其中所述方向 信息為輻射方向圖；定位位置判定單元3依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端 的位置信息。如圖6所示，是通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)中定位位置判斷單元的結(jié)構(gòu) 方框圖。該定位位置判定單元3包括水平方向線獲取單元310、方位角的范圍獲取單元320、 交叉范圍獲取單元330和定位位置獲取單元340，且水平方向線獲取單元310、方位角的范 圍獲取單元320、交叉范圍獲取單元330和定位位置獲取單元340依次順序通信連接。其中，水平方向線獲取單元310依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的 輻射方向圖獲得所述兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空 間分為上半空間和下半空間。方位角的范圍獲取單元320判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào) 強(qiáng)度，若上半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度， 那么移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方 位角的范圍為下半空間。交叉范圍獲取單元330分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求 取該多個(gè)方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍。其中，所述多個(gè)基站為至少3個(gè)基站。定位位置獲取單元340求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移 動(dòng)終端的定位位置。優(yōu)選地，如果所述交叉范圍為三角形，則所述中心位置可為所述交叉范圍的內(nèi)心， 也可為所述交叉范圍的重心。另外，所述最強(qiáng)電磁波束為每個(gè)天線發(fā)出的具有最強(qiáng)接收能量的電磁波束，也即 為每個(gè)天線發(fā)出的具有最大接收能量的電磁波束。所述移動(dòng)終端不止限定于手機(jī)，此可擴(kuò)展為具有可接收基站的天線發(fā)出的電磁波 束的通信設(shè)備。本發(fā)明不需要對(duì)手機(jī)硬件進(jìn)行修改，只需增加軟件模塊即可實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法，其中基站通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁 波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn)行發(fā)射且包含特定的方向信息，其特征在于，包括下列步 驟S1檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的具有最強(qiáng)接收能量的 最強(qiáng)電磁波束；S2分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；S3:依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端的位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2包括分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束的輻射方向圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S3包括S31依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻射方向圖獲得所述兩個(gè) 天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空間分為上半空間和下半空 間；S32判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，若上半空間的最強(qiáng)電磁 波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，那么移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的 方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為下半空間；S33分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求取該多個(gè)方位角的范圍 在水平方向上的交叉范圍；S34:求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移動(dòng)終端的定位位置。
4.一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)，其中基站通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波 束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn)行發(fā)射且包含特定的方向信息，其特征在于，包括信號(hào)接收及判斷單元其檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的 具有最強(qiáng)接收能量的最強(qiáng)電磁波束；方向信息獲取單元其分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；定位位置判定單元其依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端的位 直fe息；所述信號(hào)接收及判斷單元、方向信息獲取單元和依次順序通信連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述方向信息為輻射方向圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，定位位置判定單元包括水平方向線獲取單元其依據(jù)同一基站的兩個(gè)天線分別發(fā)出的最強(qiáng)電磁波束的輻射方 向圖獲得所述兩個(gè)天線發(fā)出信號(hào)強(qiáng)度相同的水平方向線，所述水平方向線將水平空間分為 上半空間和下半空間；方位角的范圍獲取單元其判斷上半空間和下半空間中的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度， 若上半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度大于下半空間的最強(qiáng)電磁波束的信號(hào)強(qiáng)度，那么移 動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的范圍為上半空間，否則移動(dòng)終端相對(duì)于該基站的方位角的 范圍為下半空間；交叉范圍獲取單元分別獲取移動(dòng)終端相對(duì)于多個(gè)基站的方位角的范圍，并求取該多 個(gè)方位角的范圍在水平方向上的交叉范圍；定位位置獲取單元其求取所述交叉范圍的中心位置，所述中心位置即為所述移動(dòng)終端的定位位置；所述水平方向線獲取單元、方位角的范圍獲取單元、交叉范圍獲取單元和定位位置獲 取單元依次順序通信連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的方法，其中基站通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射多個(gè)電磁波束，每個(gè)電磁波束以不同方向進(jìn)行發(fā)射且包含特定的方向信息，包括下列步驟S1檢測(cè)移動(dòng)終端接收到的電磁波束，并判定出每個(gè)基站發(fā)出的具有最強(qiáng)接收能量的最強(qiáng)電磁波束；S2分別獲取每個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息；S3依據(jù)多個(gè)最強(qiáng)電磁波束包含的方向信息交叉得到移動(dòng)終端的位置信息。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)移動(dòng)通信信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的系統(tǒng)。本發(fā)明的定位精度較高，誤差可控制在100米內(nèi)，可更好地滿足用戶的需要。
文檔編號(hào)H04W88/18GK102118850SQ201010003839
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者姬生月, 潘鄭淑貞, 陳武 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)